Российские ученые создали кристалл с танцующими атомами для «зеленой» энергетики

В ходе совместного исследования специалисты Кольского научного центра РАН и Санкт-Петербургского государственного университета синтезировали уникальное неорганическое соединение. Новый материал, состоящий из меди, ванадия, цезия и брома (формула Cs₂Cu₂[V₄O₁₂]Br₂), демонстрирует беспрецедентную подвижность внутренней структуры.

Российские ученые создали кристалл с танцующими атомами для «зеленой» энергетики

Синтез был осуществлен методом химического транспорта в запаянной кварцевой ампуле с температурным градиентом при 550 °C. Полученные кристаллы представляют собой сложную многослойную архитектуру, где каркас из ванадатных колец и медных фрагментов стабилизирован атомами цезия и брома.

Ключевое открытие заключается в поведении этих ванадатных колец. При изменении температуры они совершают согласованные повороты, напоминая работу гигантских молекулярных шестеренок, без разрушения самого кристалла. Исследователи зафиксировали три фазовых перехода:

  • При высоких температурах (выше 550 К) кольца ориентированы строго по осям решетки.
  • При умеренном охлаждении начинается синхронное вращение: соседние слои поворачиваются в противоположные стороны.
  • При низких температурах (ниже 300 К) происходит полная синхронизация, и все кольца во всех слоях выстраиваются в одном направлении.

Это фундаментальное исследование имеет огромное прикладное значение для «зеленой» энергетики. Свойства медно-ванадиевых материалов напрямую зависят от их атомной геометрии, что критически важно для процессов фотокаталитического расщепления воды и получения водорода. Понимание механизмов термической перестройки позволяет прогнозировать поведение материала в реальных условиях эксплуатации и является шагом к созданию более эффективных и стабильных катализаторов будущего.

Читайте также

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд