Газета.Ru в Telegram
Новые комментарии +

Ученые синтезировали новые материалы для хранения и преобразования энергии

Российские ученые синтезировали новые кристаллические материалы на основе изофталевой кислоты, которые устойчивы к высоким температурам и способны проводить ток. Такие свойства позволят использовать их в ионных аккумуляторах, топливных элементах и солнечных батареях. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemistry — A European Journal. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Изофталевая кислота используется в химической промышленности для производства бутылочного пластика, резины и материалов для изоляции. Ранее ученые обнаружили, что некоторые ее производные — гидроксиизофталаты, имеют необычные для органических материалов характеристики, ценные для оптики и электроники. Например, они проявляют магнитные свойства, испускают свет при облучении ультрафиолетом, а также присоединяют различные металлы. За счет образования связей с металлами такие материалы начинают проводить электрический заряд, поэтому становятся перспективными для использования в качестве полупроводников.

Научная группа из Самарского государственного технического университета и ИНЭОС РАН синтезировала шесть стабильных кристаллических соединений на основе 4,5,6-тригидроксифталевой кислоты и металлов. Чтобы описать молекулярную структуру полученных материалов, использовали рентгеновское излучение, также оценивали спектр поглощения в инфракрасном и видимом свете и термоустойчивость.

Оказалось, что кристалл состоит из параллельно уложенных рядов молекул кислоты, между которыми располагаются удерживаемые ею металлы. Такие «колонны» обеспечивают транспорт электронов и протонов вдоль них. Кроме того, благодаря плотной упаковке между молекулами образуются дополнительные связи, создающие в кристалле так называемые молекулярные кластеры. Они увеличивают стабильность и термоустойчивость материала вплоть до 400°С. Подобные свойства позволяют использовать тригидроксиизофталаты в качестве полупроводников со сниженной чувствительностью к скачкам напряжения и частоты переменного тока. Такие полупроводники полезны в устройствах для хранения и преобразования энергии, например, в ионных аккумуляторах и солнечных батареях.
Также химики заметили, что при разных условиях синтеза металлы в кристалле связывают разное количество воды, а это влияет на упорядоченность молекулярных слоев. Так, чем больше воды впитывается, тем менее организованной будет структура. Чтобы получить более плотный кристалл, содержащий минимальное количество воды, синтезировать его лучше в неводном растворителе без сильного нагревания.

«Полученные нами результаты показали, что на основе 4,5,6-тригидроксиизофталевой кислоты можно синтезировать полимерные материалы с протонпроводящими свойствами. Шесть новых структур, представленных в этом исследовании, являются возможными широкополосными полупроводниками. Этот тип материалов позволяет устройствам работать при гораздо более высоких напряжениях, частотах и температурах, чем обычные органические полупроводники, тем самым расширяя сферы и возможности применения энергоносителей и аккумуляторов на их основе», — рассказывает руководитель проекта Евгений Александров, кандидат химических наук, заведующий лабораторией синтеза новых кристаллических материалов Самарского государственного технического университета.

Новости и материалы
В Германии заявили о готовности гарантировать безопасность Газе
Взрывы произошли в Хмельницкой области Украины
Ученые нашли способ очистить ячмень от токсичного алкалоида
В Белгороде объявлена воздушная тревога
Транзитные номера более не помогут в Польше или Латвии
Свечи начали убирать с места стихийного мемориала у «Крокуса»
В кабмине решили усложнить получение водительских прав для призывников
В США ответили на вопрос о причинах ухода Нуланд с поста
Ученые выяснили, чем вредна скука на работе и как от нее избавиться
В российской армии нашли средство борьбы против эскадрилий беспилотников
Археологи нашли средневековый замок со рвом под отелем во Франции
Слова Байдена в адрес руководства России назвали непристойными
Россиянам рассказали о лайфхаках в запоминании иностранных слов
Бывший соратник Трампа боится, что тот выведет США из НАТО
В Канаде заявили об «опустошении кладовки» из-за Украины
В Пентагоне заявили, что КНР не хочет воссоединения с Тайванем силой
Парламент Греции не поддержал вотум недоверия нынешнему правительству
В нескольких регионах Украины слышны взрывы
Все новости