Красноярские учёные изобрели раствор с высокой концентрацией благородного металла

Но данный химический элемент обладает огромным набором полезных свойств не только в мифах и легендах, но и в реальности. И этих качеств даже больше, чем могло вообразить человечество в стародавние, полные суеверий времена.

Сейчас благородный металл с белым отливом используется в самых разных областях — от оптики и электроники до медицины. А параллельно учёные пытаются создать на основе серебра новые материалы. Так, в Красноярске исследователи разработали уникальный раствор с необычайно высокой концентрацией ценного элемента.

Аналоги отсутствуют

Учёные из Красноярского научного центра изобрели простой и результативный метод изготовления органозоля — своеобразной пасты, где в одном литре вещества содержится 1800 граммов серебра. Металл разложен до размера наночастиц, а в качестве растворителя используется материал на основе нефти.

Получить такой результат удалось в результате большой экспериментальной работы. Метод, созданный красноярскими исследователями, заключается в том, что сначала готовится гидрозоль (водный раствор наночастиц серебра), а затем он переводится в ценный органозоль. Для второй фазы используются деионизированная вода (в ней нет никаких примесей) и ортоксилол — нефтяной продукт, представляющий собой комбинацию малолетучих, умеренно токсичных и относительно дешёвых органических веществ.

Сочетание этих компонентов позволяет повысить количество наночастиц в растворе и способно вывести красноярское изобретение на лидирующие позиции в мировой высокотехнологической промышленности. Дело в том, что растворы серебра используются повсеместно, однако такой концентрации ещё не добивался никто из коллег наших учёных.

Интересно, что в красноярском изобретении важна не только концентрация, но и некоторые другие параметры нового вещества.

— У органозолей есть ряд преимуществ перед другими растворами, — пояснил Сергей Воробьев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН. – Они содержат органические растворители, такие как спирты и эфиры, которые обеспечивают лучшую стабильность и совместимость с различными материалами и поверхностями. Это делает подобные растворы более эффективными.

Драгоценные чернила

Стабильность полученного красноярскими учёными органозоля серебра означает, что новый материал менее склонен к слипанию, укрупнению, растворению и окислению. Эта устойчивость способна сохраняться более семи месяцев. Кроме того,вещество также может выдерживать многократные циклы сушки и возвращения в зольную форму.

— Наши растворы гораздо более дёшевы, безопасны в получении и очень производительны по сравнению с аналогами, — поделился Сергей Воробьев. – Концентрат, основанный на частицах серебра, значительно превосходит как зарубежные, так и отечественные разработки по многим характеристикам. Аналоги имеют концентрацию не более 500 граммов на литр и требуют трудоёмкой процедуры получения. Наша технология уникальна и позволяет использовать серебро в виде нитрата, который восстанавливается в определенных условиях».

Новый продукт можно использовать в печатных и струйных принтерах для создания проводящих дорожек в различных микросхемах. Также достижение наших учёных открывает путь к производству дешёвой электроники на гибких основах. Например, на тонких серебряных плёнках, с которыми уже экспериментируют красноярцы. Исследователи наносили органозоли на сухую и обезжиренную поверхность стекла. После испарения жидкой составляющей образовывался налёт, имеющий высокую электропроводность. Толщину такой плёнки можно варьировать за счёт количества наносимого раствора и доводить с одного до 20 микрометров, а электропроводность увеличивать с помощью изменения температуры.

Другие сферы применения нового материала – в трёхмерной печати в качестве чернил, для создания антимикробных средств и наножидкостей.

Магнит против рака

Сейчас красноярские учёные продолжают эксперименты. Они считают, что предложенным методом в зольных растворах может быть концентрирован практически любой материал в наноразмерном состоянии. Например, специалисты синтезировали гидрозоли наночастиц магнетита с содержанием 1350 граммов на литр и оксида меди с концентрацией металла около одного килограмма на литр. Такие разработки могут найти применение в биомедицине для адресной доставки лекарственных средств, в которых действующее вещество присоединяется к магнитной наночастице и направляется в раковую клетку. Гидрозоли также можно использовать для обогащения разных видов руды, например, золотой, и для создания современных композиционных материалов.

Термин

Слово «органозоль» составлено из греческого «organikos» — органический и латинского «solūtio» – разложение. Этот термин применяется в отношении пастообразных субстанций, созданных на основе органических веществ, например, нефтепродуктов. Вообще золи – это субстанции, состоящие из очень мелких дисперсных (рассеянных) частиц. Они могут производиться с использованием либо газа — аэрозоли, либо жидкости – лиозоли, которые, в свою очередь, подразделяются на гидрозоли (водный раствор) и органозоли (раствор на основе органических веществ).

В тему

Институт химии и химических технологий является подразделением Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук. Среди основных направлений, которыми занимаются специалисты института, — создание экологически безопасных технологий переработки цветных, редких, благородных металлов, а также переработки возобновляемой растительной биомассы и ископаемого твердого топлива.

Проект

Материал подготовлен совместно с ФИЦ КНЦ СО РАН при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».