Изобретение коллектива лаборатории ИХТТ УрО РАН вошло в сотню лучших изобретений России

Наноструктурированный сульфид серебра — одно из наиболее востребованных полупроводниковых соединений. Он входит в состав фотохимических ячеек, инфракрасных детекторов, быстродействующих переключателей и устройств памяти, в преобразователях солнечной энергии в электроэнергию и фотокатализаторах. Несколько лет назад сульфиды, в том числе сульфид серебра, стали использовать в биологии и медицине в качестве флуоресцентный меток. Сигнал от возбужденных квантовых точек этого вещества многократно превосходит по яркости традиционно используемые органические красители. Это сделало сульфид серебра перспективным материалом для распознавания биологических объектов и применения в медицинской диагностике и биотехнологии.

Нанокристаллический порошок сульфида серебра хр...

Нанокристаллический порошок сульфида серебра хранится в герметичном боксе в лаборатории нестехиометрических измерений ИХТТ УрО РАН

В новой области применения необходимо использовать вещество, произведенное только из безвредных и безопасных материалов. Получать такой сульфид серебра научились в лаборатории нестехиометрических соединений Института химии твердого тела (ИХТТ) УрО РАН, где трудится выпускник Уральского политехнического института (ныне УрФУ) Станислав Садовников. Разработка получила признание Федеральной службы интеллектуальной собственности (Роспатент) и вошла в список лучших изобретений российских ученых 2015 года. Отбор производился из 35 тысяч зарегистрированных патентов.

«Мы с коллегами разработали универсальный метод получения нанокристаллического порошка, в результате которого частицы сульфида серебра находятся в заданном размерном диапазоне от 20 до 500 нанометров,» — рассказывает Станислав Садовников, старший научный сотрудник ИХТТ УрО РАН.

Оперируя временем, температурой синтеза и соотношением концентраций исходных веществ — нитрата серебра, сульфида натрия и цитрата натрия — химики научились выделять из реакции частицы необходимого размера. Использование частиц сульфида серебра позволит создавать такие наноустройства, как переключатели сопротивления и энергонезависимые элементы памяти, уверены ученые. А безопасный способ синтеза нанокристаллического порошка откроет веществу путь в медицину и биологию.

Схематическое изображение механизма образования...

Схематическое изображение механизма образования цитратной углерод-содержащей оболочки на ядре сульфида серебра. Автор: S.I. Sadovnikov et al

Кроме того, в ходе работы над нанокристаллическим порошком, ученые получили серебро уникальной формы в виде игольчатых структур, наподобие морских ежей. Угол между «иголками» таков, что вся конструкция не смачивается водой. Над применением этого продукта реакции еще предстоит поразмыслить.

Коллектив лаборатории нестехиометрических соединений рассматривает вручение диплома «100 лучших изобретений России» как знак признания реальных достижений в выполнении своих поставленных научных планов и их дальнейших перспектив. Ученые считают, что таких значимых результатов им удалось добиться благодаря поддержке исследований Российским Научным Фондом.

Превращение акантита в аргентит. Верхний р...

Превращение акантита в аргентит. Верхний ряд: (a) исходный нанопорошок (пунктиром выделен участок, на котором методом EDX определяли элементный химический состав); (b) тот же участок при большем увеличении; © EDX спектр исходного нанопорошка. Второй ряд: (d) на участке поверхности, нагретой электронным пучком, растут частицы аргентита; (e) и (f) тот же участок с выросшими кристаллитами аргентита при большем увеличении. Третий ряд: (g) крупнокристаллический порошок сульфида серебра; (h) тот же участок при большем увеличении; (i) EDX спектр крупнокристаллического порошка. Нижний ряд: (j) рост частиц аргентита; (k) тот же участок с частицами аргентита при большем увеличении; (l) EDX спектр поверхностного слоя аргентита. Белым пунктиром выделены участки поверхности порошков сульфида серебра, которые нагревали электронным пучком. Автор: S.I. Sadovnikov et al