Исследования поддержаны грантом Фонда фундаментальных исследований в размере 800 тысяч рублей на два года. Теоретическая работа Игоря Петрушенко посвящена исследованию структурных и механических свойств углеродных нанокластеров. С момента открытия нанотрубок (1991 год) и графена (2004 год), данные наноструктуры привлекают внимание многих исследователей.
По информации ученого, углеродные нанотрубки и графен широко используются в различных областях наук – физике, химии и других. Одно из наиболее интересных свойств этих структур – исключительные механические свойства. Например, прочность нанотрубок превышает прочность стали в 10 раз. В связи с этим ученые считают перспективным использование углеродных нанокластеров для упрочения композиционных материалов.
«После того, как в полимерную матрицу вводят нанокластеры, мы получаем материал с высокими прочностными характеристиками. — пояснил Игорь Петрушенко. — Однако остается не конца изученным вопрос поведения нанокластеров при воздействии на них ионизирующего излучения. По этой проблематике опубликовано очень мало научных статей и почти не представлены патенты. Надеюсь, мое исследование будет результативным, и я получу новую информацию о свойствах нанокластеров».
Известно, что при ионизации – отрыве электрона от молекулы — существенным образом будут меняться ее структурные и механические характеристики. Первый этап исследований должен ответить на вопрос, насколько серьезно влияет ионизация на данные свойства углеродных нанотрубок. Это происходит следующим образом: создаются координаты исследуемых структур, специальный входной файл помещается на суперкомпьютер и запускаются квантовохимические программы, которые решают сложные уравнения. После этого ученые могут сделать выводы на основе полученных результатов.
Сложность работы заключается в том, что, если добавить «чистые» нанотрубки в композиционный материал, то они, скорее всего, не распределятся равномерно по объему, а слипнутся в комки. Поэтому необходимо функционализировать нанокластеры различными атомами, чтобы уменьшить их способность к агрегации (снижение склонности частиц к склеиванию между собой).
В завершении проекта в 2015 году планируется построить эффективную модель композиционного материала с углеродным нанокластером и проверить его характеристики при воздействии на него ионизирующего излучения, сообщили в университете.
