В МФТИ предложили метод измерения нанообъектов с помощью ультразвука

Исследовательская группа из Московского физико-технического института (МФТИ) разработала метод для определения диаметра и длины нанотрубок и нановолокон, взвешенных в воде. Об этом сообщила пресс-служба института.

В процессе исследования ученые пропустили через раствор с нанотрубками ультразвук и с его помощью сумели определить их длину и толщину. Таким методом можно будет измерять размеры любых нанообъектов, отмечается в сообщении.

"Созданный метод применим для определения диаметра и длины длинномерных нанообъектов любого состава. В данном исследовании в качестве объектов выбрали именно углеродные наноматериалы ввиду их высокой актуальности", - приводит пресс-служба МФТИ слова руководителя исследования, члена-корреспондента РАН, директора физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики Виктора Иванова.

Углеродные нанотрубки и нановолокна - это очень прочный и гибкий наноматериал с высокой электро- и теплопроводностью. Область применения нанотрубок постоянно расширяется, их используют для создания новых материалов в виде коллоидных растворов. Например, нанотрубки добавляют в анод литий-ионного аккумулятора для повышения его энергоемкости, а введение небольшого количества нанотрубок в полимер делает его проводящим.

Для того, чтобы частицы коллоидного раствора распределялись равномерно и не слипались, важно знать их размер - это позволит контролировать состав раствора. Ученые решили использовать для измерения диаметра нанотрубок ультразвук: через раствор пропускают звук и по его затуханию определяют размер частиц в растворе, так как от их размера зависит коэффициент затухания волн. С помощью ультразвука уже определяют диаметр сферических нанообъектов, но узнать длину трубки в этом случае не получалось.

Способ измерения

Ученые предложили измерить обычным способом диаметр трубок в растворе, в котором все трубки располагаются параллельно друг другу, а затем измерить затухание в растворе, в котором трубки расположены хаотично. Если сравнить результаты измерения в хаотичном растворе и упорядоченном, то, зная диаметр трубок и соотношение длины и диаметра, можно определить их длину.

В МФТИ провели эксперимент, в котором коллоидный раствор двигался по узкой резиновой трубке с ускорением, и, таким образом, нанотрубки в нем ориентировались в одном направлении. Ученые провели измерения в канале, сравнили с результатами измерений неупорядоченного раствора, рассчитали длину нанотрубок, а затем проверили результаты с помощью микроскопа и получили подтверждение правильности вычислений. Исследователи считают, что их метод подойдет и для измерения размеров других нанообъектов.

"Мы разработали метод для измерения размеров цилиндрических нанообъектов, у которых длина гораздо больше диаметра. Считаем, что похожий метод можно применить и для обратной ситуации, когда диаметр много больше длины, то есть для нанодисков, к которым, в частности, относится и графен", - сказал Иванов.