Химики из США продемонстрировали, что пористые металлоорганические каркасные структуры [metal-organic frameworks (MOF)] могут проявлять каталитические свойства, могут быть легко выделен из реакционной смеси и повторно использован несколько раз.

Металлоорганические каркасные структуры могут металлироваться в результате постсинтетической модификации и превращаться в активные катализаторы с жесткой структурой, которые могут быть многократно использованы. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, DOI: 10.1002/anie.200903433)

Присущее системам MOF пористое строение позволяет использовать MOF в качестве носителя для закрепленных катализаторов, однако получение каталитически активных каркасных фрагментов представляет собой непростую задачу.

Кристин Танабе (Kristine Tanabe) и Сет Коэн (Seth Cohen) из Университета Калифорнии продемонстрировали, что введение каталитически активных центров в MOF можно осуществить после их получения в результате постсинтетической модификации. Такой подход позволяет строить архитектуру структуры независимо от их будущих каталитических свойств. Такой подход смог быть реализован благодаря тому, что при синтезе MOF стандартные линкеры были заменены аминосодержащими аналогами, способными к другим реакциям.

Танабе и Коэн ввели аминсодержащие MOF в реакцию с двумя циклическими ангидридами, функциональные группы, образующиеся в результате этой реакции, могли выступать в роли хелатирующих агентов для меди или железа. Полученные в результате всех процессов синтетической модификации структуры не только проявляли каталитическую активность, но и могли быть выделены из реакционной смеси использованы повторно.

Источник:

1. Angew. Chem. Int. Ed., 2009, DOI: 10.1002/anie.200903433
2. ChemPort

Наблюдательный совет РОСНАНО одобрил положение "О Российской молодежной премии в области наноиндустрии". В соответствии с документом, премия будет присуждаться ежегодно, начиная с 2009 года. Призовой фонд в 2009 году составит 300 000 рублей.

Российская молодежная премия в области наноиндустрии является уникальной – впервые в России награда будет присуждаться молодым специалистам в возрасте до 35 лет, разработавшим новый нанотехнологический продукт или освоившим его производство.

Для осуществления предварительного отбора поступивших на соискание Премии заявок ежегодно будет формироваться специальная комиссия, куда могут входить представители РОСНАНО, а также представители независимых организаций. Пять заявок, выбранных на этапе предварительного отбора, будут передаваться на рассмотрение членам научно-технического совета РОСНАНО, по результатам которого две из них будут рассмотрены правлением Корпорации, которое и примет решение о присуждении Премии.

В 2009 году этап предварительного отбора пройдет в период с 14 по 18 сентября, а этап научно-технического отбора - с 21 по 25 сентября. Победитель конкурсного отбора определится на заседании правления РОСНАНО не позднее 29 сентября 2009 года.

Торжественная церемония награждения лауреата Премии состоится в рамках ежегодного Международного форума по нанотехнологиям 6-8 октября 2009 года.

Источник: http://www.rusnano.com/Publication.aspx?PublicationId=1865

Сразу две группы ученых сообщили об обнаружении магнитных монополей в так называемом спиновом льду.

Магнитные монополи — частицы, обладающие "магнитным зарядом", — можно представить себе как отдельные полюса длинного и тонкого постоянного магнита; существование этих частиц было теоретически предсказано Дираком в 1931 году.

Зарегистрировать монополи в эксперименте пытались многие научные группы, однако представить достоверные данные не удалось ни одной из них. В 2007 году теоретики предложили (см. статью в журнале Nature) новое направление поиска: оказалось, что аналоги монополей должны существовать в спиновом льду — веществе, в котором магнитные моменты "ведут себя" подобно атомам водорода из обычного водного льда.

Авторы первой из рассматриваемых работ, представляющие научные центры Германии, Великобритании и Аргентины, использовали в своих экспериментах спиновый лед Dy₂Ti₂O₇ (титанат диспрозия). В указанном веществе ионы диспрозия образуют тетраэдры, причем магнитные моменты двух ионов направлены к центру тетраэдра, а двух других — от центра (в этом и заключается их сходство с атомами водорода).

В ходе эксперимента ученые охлаждали кристалл титаната диспрозия до криогенных температур и направляли на него пучок нейтронов, анализируя результаты их рассеяния. Как выяснилось, магнитные моменты в материале — в полном соответствии с предсказаниями Дирака — образуют сеть так называемых струн Дирака, на концах которых находятся монополи. Под влиянием внешнего магнитного поля, в которое авторы поместили образец, струны меняли свое расположение и разрывались; в конечном итоге этот процесс должен был привести к появлению отдельных квазичастиц. Для того чтобы подтвердить факт существования монополей, исследователи измеряли теплоемкость материала. Теоретические расчеты показывали, что при температуре около 1 К по своей теплоемкости спиновый лед должен соответствовать газу магнитных монополей; именно такой результат и был получен в эксперименте.

Авторы второй работы, представляющие Францию и Великобританию, провели исследования спинового льда Ho₂Ti₂O₇ (титаната гольмия) и зарегистрировали аналогичные закономерности.

Источники:

1. http://science.compulenta.ru/455995/

Исследователи из Нидерландов получили комплекс, способный к самопроизвольной самоорганизации с элементами несущей поверхности, который сигнализирует о завершении самосборки, излучая красный свет. Новое соединение может оказаться полезным для изготовления сенсоров на важные для процесса обмена веществ анионы.

Исследователи из Университета Твенте (Нидерланды) скомбинировали четыре различных строительных блока, самоорганизовавшихся на плоскости в предопределенную структуру. Как поясняет принимавший участие в исследовании Альдрик Вельдерс (Aldrik Velders), полученная поверхность представляет собой молекулярную печатную плату, над разработкой ее концепции в Университете Гента работали последние 10 лет.

Циклодекстрины, расположенные на поверхности, способствуют супрамолекулярным взаимодействиям, в результате которых молекулы гостя связываются с группами в полости циклодекстринов. Для создания правильных шаблонов на поверхности исследователи использовали метод микроконтактной печати (microcontact printing).

Хотя супрамолекулярные взаимодействия слабее ковалентных связей, наличие в составе комплекса двух групп, способных к связыванию с "хозяином" способствует относительно прочному связыванию молекул с поверхностью. Исследователям удалось получить самоорганизующуюся систему за счет взаимодействия с циклодекстрином как иона лантанида, инкапсулированного в хелатирующий лиганд, так и за счет взаимодействий функциональных групп лиганда с поверхностью. Такая супрамолекулярная система оказывается способной к проявлению флуоресценции.

Органический фрагмент системы поглощает излучение и передает его энергию на ион Eu³⁺, который возбуждается и излучает в характерной красной области спектра. Флуоресценция наглядно характеризуют правильный тип самосборки всей супрамолекулярной системы. Флуоресценция позволяет определить стехиометрический состав системы.

Источник:

1. http://www.chemport.ru/datenews.php?…

Развитие нанотехнологий ведет к появлению множества материалов, содержащих наноразмерные частицы. В настоящее время объем промышленного производства разнообразных наночастиц составляет уже сотни тысяч тонн. В наноразмерном состоянии многие вещества приобретают новые свойства и становятся в биологическом отношении весьма активными. Это, с одной стороны, открывает новые возможности использования наноматериалов в области биомедицины, фармакологии, производстве продуктов питания, при решении экологических и сельско-хозяйственных проблем. Но с другой стороны, высокая биологическая активность наночастиц несет в себе риски токсических эффектов. Установлено, что многие наночастицы обладают высокой проникающей способностью: легко проникают через мембраны клеток, обнаруживаются в клеточном ядре, преодолевают гематоэнцефалический барьер. Эффекты, вызванные попаданием наночастиц в мозг, печень и другие жизненно важные органы могут быть опасны для здоровья и жизни  человека и животных.

Наночастицы различных материалов применяются повсеместно – от лакокрасочной до пищевой промышленности. Наиболее "популярными" наночастицами являются частицы, из углерода (нанотрубки, фуллерены, графен), наночастицы оксида кремния, золота, серебра, а также оксида цинка и диоксида титана. Коротко обсудим, как они применяются и какими биологическими эффектами могут обладать.

Углеродные наночастицы, в частности, углеродные нанотрубки (УНТ) имеют уникальные электропроводные, теплопроводные, механические свойства, они находят широкое применение  в электронике, входят в состав композиционных материалов, применяющихся для самых различных целей – от производства материалов для теннисных ракеток до деталей для космических кораблей. Недавно было установлено, что агломераты УНТ могут образовываться в результате процессов сгорания углеводородов, в том числе бытового газа, и содержатся в пыли и воздухе. Способность УНТ преодолевать биологические мембраны, их способность проникать через гематоэнцефалический барьер служат основой для проведения исследований по использованию УНТ в качестве носителей для адресной доставки лекарств. Исследования о токсичности УНТ дают часто противоречивые результаты, и на сегодняшний момент данный вопрос является открытым.

Большую часть производимого наноразмерного SiO₂ составляют нанопорошки аморфного диоксида кремния (НАДК). Они широко применяются в промышленности – в процессе изготовления теплоизоляторов, в производстве оптоэлектроники,  как компонент для получения термостойких красок,  лаков и клеев, а так же как стабилизаторы эмульсий. Также НАДК добавляют в покрытия для защиты от абразивных повреждений и царапин. Для того чтобы покрытие было прозрачным, используются нанопорошки со средним размером частиц менее 40 нм. Системная токсичность наночастиц диоксида кремния для животных и человека изучена слабо, однако широта спектра их применений ставит их на одно из первых мест в списке наночастиц, требующих детального изучения их биологических свойств.

Началом научных исследований коллоидного золота (КЗ) следует считать середину XIX века, когда вышла статья Майкла Фарадея [1], посвященная методам синтеза и свойствам КЗ. Фарадей впервые описал агрегацию КЗ в присутствии электролитов, защитный эффект желатина и других высокомолекулярных соединений, свойства тонких пленок КЗ. В настоящее время КЗ используется как объект для изучения оптических свойств частиц металлов, механизмов агрегации и стабилизации коллоидов. Известны примеры применения КЗ в медицине, в частности, в цветных реакциях на белки. Частицы золота применяют для изучения транспорта веществ в клетку путем эндоцитоза, для доставки генетиче­ского материала в клеточное ядро, а также для адресной доставки лекарственных веществ.  Промышленности наночастицы коллоидного золота используются при фотопечати и в производстве стекла и  красителей.

Коллоидное наносеребро – продукт, состоящий из наночастиц серебра, взвешенных в воде, содержащей стабилизатор коллоидной системы (Рисунок 1). Типичный размер наночастиц серебра – 5-50 нм. Области применения наночастиц серебра могут быть различными: спектрально-селективные покрытия для поглощения солнечной энергии, в качестве катализаторов химических реакций, для антимикробной стерилизации. Последняя область применения является наиболее важной и включает в себя производство различных средств упаковки, перевязки и водоэмульсионных красок и  эмалей. В настоящее время на основе коллоидного серебра выпускаются препараты - биологически активные добавки с антибактериальным, противовирусным и противогрибковым действием. Препараты коллоидного серебра являются одними из наиболее распространенных и широко используемых в индустрии наночастиц. Слоем наночастиц серебра покрывают столовые приборы, дверные ручки и даже клавиатуру и "мышки" для компьютеров. Наночастицы серебра используют при создании новых покрытий и косметики. Так же наноразмерное серебро используется для очистки воды и уничтожения болезнетворных микроорганизмов в фильтрах систем кондиционирования воздуха, в бассейнах, душах и других местах. Однако вопрос о влиянии наночастиц серебра на окружающую среду остается открытым.

Наночастицы вещества часто обладают свойствами, которых нет у образцов этих веществ, имеющих обычные размеры. Так, наночастицы серебра и золота становятся хорошими катализаторами химических реакций, а так же непосредственно участвуют в них. Наночастицы серебра проявляют способность генерировать активные формы кислорода [2]. Поэтому по сравнению с серебром макроразмеров его наночастицы могут проявлять большую токсичность. В организме человека наночастицы серебра могут приводить к целому спектру ответов тканей организма, например, к активации клеток, их смерти, генерации активных форм кислорода, воспалительным процессам в разных тканях и органах.

Наиболее интересными свойствами, благодаря которым наночастицы оксида цинка и диоксида титана получили свое распространение, являются их антибактериальных и фото-каталитические свойства. На настоящий момент частицы ZnO и TiO₂ используются в качестве антисептиков в зубной пасте и косметике, краске, пластике и текстиле. Благодаря фотокаталитической  активности и поглощению света в УФ диапазоне оксид цинка и диоксид титана получили широкое распространение в солнцезащитных кремах [3]. Сравнительный анализ солнцезащитных кремов показал, что из 1200 кремов 228 содержат оксид цинка, 363 содержат диоксид титана и 73 содержат оба этих элемента [4]. При этом в 70% кремов, содержащих диоксид титана, и в 30% кремов, содержащих оксид цинка, эти элементы находились в форме наночастиц. Фотокаталитическая активность частиц ZnO и TiO₂ заключается в том, что под действием света эти частицы способны захватывать электроны близлежащих молекул. Если наночастицы находятся в водном растворе, то этот процесс ведет к образованию активных форм кислорода, преимущественно гидроксил радикалов [6, 7]. Эти свойства обуславливают антисептические свойства наночастиц, а также могут быть использованы для направленной модификации поверхности наночастиц или молекул, находящихся на их поверхности [6]. Несмотря на широкую распространенность наночастиц ZnO и TiO₂ в косметических средствах и продуктах питания, в последнее время появляется все больше работ, в которых показано, что фотокаталитическая активность может оказывать токсическое воздействия на клетки и ткани [5]. Так, показано, что TiO₂ является генотоксичным, т.е. вызывает разрывы нитей ДНК, в клетках человека и рыб, под действием света [8, 9] и может способствовать старению организма за счет образования активных форм кислорода.

При использовании наноразмерных материалов в  промышленности не следует забывать о экотоксичности наночастиц. Простой подсчет показывает, что в 2 г наночастиц размером 100 нм, содержится столько наночастиц, что на каждого человека на земле придется примерно по 300 000 тысяч [5]. Применение наночастиц в промышленности и, значит, содержание их в нашем окружении, с каждым годом продолжает увеличиваться. С одной стороны, преимущество использования наночастиц очевидно. С другой стороны, на настоящий момент проблема обнаружения наночастиц не изучена, и возможность влияния их на организм человека остается открытой.  Данные, полученные в различных исследованиях о влиянии наночастиц на организмы достаточно противоречивы, но забывать об актуальности данной проблемы не стоит. Необходимо продолжать исследовать влияние наночастиц на живые организмы и создавать методы детекции наночастиц в окружающей среде.

ЦЕЛЬ ШКОЛЫ:

Школа "Современная нейтронография: междисциплинарные исследования наносистем и материалов" проводится для молодых исследователей, аспирантов, студентов (до 35 лет) и ориентирована на:

∙ ознакомление с последними достижениями в области исследования наносистем и материалов с помощью рассеяния нейтронов и комплементарных методов;

∙ обучение методам проведения экспериментов по рассеянию нейтронов для изучения свойств конденсированных сред (физика, химия, биология, материаловедение, геофизика).

∙ получение опыта участия в научных дискуссиях по актуальным вопросам физики, химии, биологии, материаловедения, геофизики и нанотехнологий.

∙ обмен опытом собственных исследовательских работ. 

Срок подачи заявок на участие до 20-го сентября 2009 г.

Контакты: Лаборатория нейтронной физики, ОИЯИ, 141980, Московская область, г.Дубна, ул.Жолио-Кюри, 6. Ученый секретарь: Хохряков А.А. тел. (49621) 65096, факс: (49621) 65085, E-mail: chris (at)nf.jinr.ru

МИСиС приглашает студентов, аспирантов, молодых ученых высших учебных заведений и научных организаций Российской Федерации принять участие в заседании круглого стола Всероссийского форума молодых исследователей по теме "Перспективы и риски использования наноматериалов в технических и природных системах". Заседание состоится 13 ноября 2009 года в МИСиС, начало в 10.00 в выставочном центре "Наноматериалы и нанотехнологии".

В заседании примут участие ведущие ученые и специалисты в области использования наноматериалов в технических и природных системах.

Принять участие в заседании круглого стола Форума смогут участники Форума - победители Всероссийской студенческой олимпиады и/или конкурса научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых по тематическим направлениям:

Победители мероприятий Форума получат возможность обучаться в магистратуре Роснано МИСиС-МФТИ и магистратуре по направлениям нанотехнологии и наноматериалы МИСиС и работать после окончания магистратуры в Сертификационном центре ГК РОСНАНО.

Регистрация участников открыта с 01 по 25 сентября 2009 года (включительно до 15.00 по московcкому времени. К участию в олимпиаде приглашаются студенты высших учебных заведений Российской Федерации. К участию в конкурсе научно-исследовательских работ приглашаются студенты, аспиранты и молодые ученые высших учебных заведений и научных организаций Российкой Федерации.

Источник: http://www.nanonewt.ru/