Наночастицы металлов платиновой группы широко применяются в катализаторах в водородной энергетике, нефтепереработке и химической промышленности для производства ценных соединений. Однако создание таких частиц представляет собой значительную трудность из-за ограничений существующих технологий, которые не позволяют точно задавать необходимые физические параметры. При этом свойства материалов, основанных на наночастицах, могут различаться в зависимости от их размера (оптические, электрические, механические). Решением этой проблемы может стать созданный в МИИ ИМ ЮФУ микрочип для синтеза наночастиц палладия. По словам инженера-исследователя исследовательской лаборатории «Микрофлюидные технологии для ускоренного синтеза материалов» Сергея Чапека, данная разработка позволяет задавать нужные характеристики непосредственно в процессе синтеза. Результаты исследования изложены в журнале «The Journal of Physical Chemistry C».

«С помощью 3D печати мы разработали конструкцию чипа, в котором проводится реакция получения наночастиц палладия и одновременно измеряются спектры рентгеновского поглощения с помощью синхротронного излучения. Это позволяет в режиме реального времени следить за ходом реакции и на лету изменять особенности синтеза», — рассказал Сергей Чапек.

Он обратил внимание, что используемое специалистами излучение синхротрона значительно мощнее, чем рентгеновские трубки в лабораторных приборах. Благодаря этому открывается возможность изучения соединений металлов, которые при других условиях изучать в реальном времени нельзя.

Также ученый подчеркнул, что предложенная система на основе чипа может создавать наночастицы из других металлов платиновой группы – родия и рутения, которые нужны, например, для получения спиртов.

«Анализ процессов внутри микрочипа в режиме реального времени позволяет быстро и экономично оптимизировать параметры процесса. Например, можно достичь желаемого размера, формы и состава наночастиц в коллоидных системах с помощью варьирования их параметров при синтезе», – пояснил заместитель директора Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Александр Гуда.

Исследователь добавил, что научный коллектив разрабатывает управляемую искусственным интеллектом станцию для ускоренной разработки новых перспективных материалов и их диагностики. Речь идет в том числе и о дальнейших экспериментах со свойствами металлов платиновой группы.

Данная разработка отвечает целям проекта ЮФУ «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов низкоуглеродной экономики под управлением искусственного интеллекта» программы развития «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты»).

Текст: Юлия Сопрунова