Российские ученые получили новые прозрачные композитные материалы, содержащие нанокристаллические алмазы, равномерно распределенные в матрице аэрогеля диоксида кремния. Концентрация наноалмазов в композитах составляла 0,01–1%, что позволило контролируемо изменять оптические характеристики материалов. Такие композиты являются перспективными функциональными материалами для оптики и оптоэлектроники. Результаты исследования опубликованы в журнале ChemNanoMat.Нанокристаллы алмаза, полученные детонационным методом (так называемые детонационные наноалмазы) привлекают значительное внимание, что определяется многообразием их возможных применений, к которым относятся, например, квантовая фотоника, высокоточное зондирование окружающей среды, биовизуализация, адресная доставка лекарственных препаратов, катализ. Одним из перспективных подходов к созданию наноматериалов на основе наноалмазов является синтез нанокомпозитов, сочетающих наноалмазы и аэрогели, в которых наноалмазы будут иммобилизованы в поры аэрогеля. Иммобилизация наноразмерных кристаллов алмаза в аэрогель может привести к появлению новых функциональных свойств у таких композитов. Именно такой подход был впервые реализован учеными из Москвы, Черноголовки и Санкт-Петербурга.Коллектив авторов в совместной работе впервые синтезировал композитные материалы, содержащие неагрегированные нанокристаллические алмазы, в различных концентрациях равномерно распределенные в аэрогеле диоксида кремния. Варьирование концентрации наноалмазов позволило контролируемо изменять оптические характеристики материалов.«Нами впервые получены композитные материалы на основе поверхностно модифицированных наноалмазов с размером 5 нм и аэрогеля диоксида кремния, для этого мы разработали простой одностадийный способ синтеза при комнатной температуре по золь-гель протоколу. Отличительной особенностью синтеза является использование диметилсульфоксида в качестве как сорастворителя, обеспечивающего гомогенность реакционной смеси в ходе золь-гель процесса, так и стабилизатора нанокристаллических алмазов. Для нанокомпозитов изучены основные физико-химические свойства, определены текстурные и оптические характеристики. Варьирование содержания наноалмазов в высокопористом аэрогеле диоксида кремния позволяет получать нанокомпозиты с контролируемыми оптическими характеристиками, что делает их перспективными функциональными материалами для оптики и оптоэлектроники», — прокомментировала Ирина Фомина, один из авторов исследования, старший научный сотрудник Лаборатории химии координационных полиядерных соединений ИОНХ РАН, кандидат химических наук.Авторы работы считают, что иммобилизация наноалмазов в прозрачной пористой матрице открывает возможности для детального исследования их химических и физико-химических свойств (химия поверхности, квантовые эффекты и так далее). Более того, полученные нанокомпозиты благодаря своей высокой пористости перспективны для дальнейшей химической модификации внедренных монокристаллов наноалмазов с применением координационных соединений, что открывает возможность получения материалов нового типа с настраиваемыми магнитными, оптическими, в том числе люминесцентными, каталитическими и другими функциональными свойствами.В исследовании принимали участие ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института физиологически активных веществ ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Института химии силикатов РАН, Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова ФИЦ КИ, Института физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН, Факультета наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.
