Ученые Института физики Казанского федерального университета (КФУ) смоделировали новый материал — нанокомпозит на основе полианилина и оксида иттрия — и изучили его свойства. Как полагают авторы, материал найдет применение в производстве сенсоров, оптоэлектронных приборов, энергоэффективных устройств и каталитических систем.
Нанотехнологии открыли новую эру материаловедения, предоставив возможности для разработки многофункциональных нанокомпозитных материалов, которые, благодаря сочетанию компонентов, нередко приобретают уникальные свойства. Материал, предложенный учеными КФУ, состоит из проводящего полимера полианилина (ПАНИ) и наночастиц оксида иттрия (Y₂O₃).
«Полианилин известен своей химической устойчивостью, способностью изменять проводящие свойства в зависимости от степени окисления и простотой синтеза, что делает его удобным для создания функциональных материалов. Оксид иттрия, в свою очередь, обладает высокой термической стабильностью, устойчивостью к агрессивным средам и хорошими электрическими свойствами, что позволяет ему эффективно выполнять роль акцептора заряда в нанокомпозитах. Вместе эти компоненты образуют материал с улучшенными характеристиками, которые не достижимы для каждого из них по отдельности», — рассказала первый автор статьи, старший научный сотрудник НИЛ «Компьютерный дизайн новых материалов и машинное обучение» Института физики КФУ Регина Бурганова.
С помощью компьютерного моделирования, ученые детально проанализировали, как атомы взаимодействуют друг с другом, какие связи образуют и как при этом изменяются свойства материала. Для анализа был применен теоретический подход с использованием метода функционала плотности. Исследование включало расчет геометрии, электронных свойств, энергетических характеристик и поведения материала под воздействием света.
В ходе исследования ученые установили, что полимер и наночастица образуют прочный союз через ковалентные связи и электростатическое взаимодействие — это придает материалу стабильность. В результате объединения с кластерами оксида иттрия полианилин становится более химически активным, у него повышается электропроводность, что важно, например, для оптоэлектронных приложений.
Нанокомпозит также способен к эффективному переносу заряда, так как в его составе кластеры оксида иттрия действуют как «приемник» электронов, а полианилин — как донор, что способствует улучшению проводимости и реактивности.
Исследование реализовано при финансовой поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030».
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
