Российские физики предложили новые высокотехнологичные области применения палладия

Ученые МФТИ совместно с коллегами из других российских и зарубежных научных организаций разработали технологию получения высокоэффективных наносенсоров на основе частиц диселенида палладия. Такие структуры способны распознавать отдельные молекулы, что открывает возможности их использования для выявления примесей в материалах, а также биомаркеров заболеваний, например в образцах крови. Кроме того, соединения на основе селена и палладия могут применяться в системах обеззараживания воды.

В материаловедении существует правило: чем совершеннее атомная решетка, тем лучше и предсказуемее свойства вещества. Ученые тратят годы на оттачивание методов синтеза, чтобы избавиться от малейших структурных изъянов. Но исследование, проведенное сотрудниками Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с партнерами — НИЯУ МИФИ, Объединенным институтом ядерных исследований, СПбГУ, Алферовским университетом, Пермским Политехом и рядом зарубежных центров, доказало эффективность противоположного подхода.

Авторы показали, что целенаправленное создание атомного хаоса способно наделить вещество функциональностью, недоступной идеальным кристаллам. Объектом исследования ученых стал диселенид палладия (PdSe2) — слоистый двумерный кристалл. В своем естественном состоянии он стабилен, но химически довольно инертен: на поверхности его правильной решетки крайне мало активных центров для взаимодействия с внешней средой.

Разрушив кристаллическую решетку диселенида палладия ультракороткими лазерными импульсами, ученые получили аморфный наноматериал с нетипичными свойствами. Его эффективность в фотокатализе выше аналогов в 50 раз, эффективность преобразования света в тепло достигает 83 %, а коэффициент усиления сигнала при использовании в качестве оптического биосенсора превышает миллионные значения.

«Принципиально важно, что наша технология фемтосекундного лазерного синтеза имеет отличный потенциал масштабируемости: процесс проходит в один этап, в обычной воде, при комнатной температуре и не требует химических реагентов. Сегодня мы технологически готовы к прямому аппаратному масштабированию производства этого уникального наноматериала с использованием промышленных проточных реакторов непрерывного действия», — рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Андрей Ушков.

На сегодняшний день 80 % всего добываемого в мире палладия расходуется на производство автомобильных катализаторов выхлопных газов. С глобальным переходом автопрома на электромобили рынок сбыта катализаторов неумолимо сокращается. Добывающей отрасли и профильным структурам критически необходимы новые наукоемкие ниши. Технология, разработанная российскими учеными, предлагает готовый маршрут конвертации сырьевого палладия в высокомаржинальные продукты для умной оптики, «зеленой» химии и таргетной медицины.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации