Футбол в нанотехнологиях
О новой круглой частице, которую удалось вырастить, рассказал главный научный сотрудник кафедры, профессор Анатолий Викарчук. Учёные даже хотели с помощью специальных технологий сделать надпись на частице – «2018» и приурочить событие к Чемпионату мира по футболу, который проходил в России прошлым летом, но немного не успели.
– Внешне частица похожа на футбольный мяч или на молекулу фуллерена. На её поверхности наблюдается 12 пятиугольников и 20 шестиугольников. Такое сочетание позволяет обеспечить ей сферическую форму – делится открытием Анатолий Викарчук. – Когда на неё садится какое-то загрязнение, например, аммиак, то строение этой частицы позволяет разложить его на газ и воду. Мы понимаем, что это должно работать на уровне теории, и уже наблюдаем, что это работает на практике.
Новая частица может использоваться в устройствах для получения водорода из аммиака (например, в экологически чистых автомобилях), в системах очистки токсических сточных вод, образующихся на предприятиях химической, нефтехимической промышленности и аэропортах страны. Она является разновидностью пентагональных кристаллов, которые, в принципе, не должны существовать.
Как известно, в каждом кристалле есть кристаллическая решётка, для которой характерен трансляционный порядок и поворотные оси симметрии третьего, четвертого и шестого порядка. Это значит, что, если, к примеру, кристалл поворачивать на шестую часть относительно полного угла поворота, он должен совпасть сам с собой. Осей симметрии пятого порядка в кристаллах не существует. Дальний порядок в кристаллах и оси симметрии пятого порядка не совместимы. Но учёные опорного Тольяттинского государственного университета такие кристаллы вырастили и уже используют (Рис. 1).
Рис.1 Пентагональные микрокристаллы меди: а) усеченный икосаэдр, б) совершенный икосаэдр, в) электронограмма от них.
– Сначала они были определены, как уродцы, среди обычных кристаллов – рассказывает Анатолий Викарчук. – Потом их стало всё больше, мы начали их изучать, выращивать, и теперь ТГУ вышел на передовые позиции по изучению этих кристаллов. Мы даже проводим специальные конференции по пентагональным кристаллам.
По форме пентагональные кристаллы бывают самыми разными – в виде многогранников, усов, призм, трубок, шайб, пятилистиков и даже ежей. В учёном сообществе сначала не верили, что такие кристаллы можно получить, теперь их активно используют. Обнаружено, что они обладают высокой прочностью, максимально возможной запасённой энергией и высокой каталитической активностью.