Игры по химии
<<  Термохимия Химическая кинетика и катализ Физико химический брейн ринг  >>
Гатчина
Гатчина
Современные нейтронные методы и новые возможности неразрушающего
Современные нейтронные методы и новые возможности неразрушающего
Нанотехнологический Центр Исследования Материалов
Нанотехнологический Центр Исследования Материалов
Бета ЯМР
Бета ЯМР
Препаративно-диагностический нанотехнологический комплекс для
Препаративно-диагностический нанотехнологический комплекс для
Создание нестандартного оборудования - 41
Создание нестандартного оборудования - 41
Что дают нейтроны
Что дают нейтроны
Направления и объекты исследований 1. Химия и физика углеродных
Направления и объекты исследований 1. Химия и физика углеродных
1
1
Для повышения эффективности производства чистых фуллеренов требуется:
Для повышения эффективности производства чистых фуллеренов требуется:
Получение и исследование высших фуллеренов Лаборатория нейтронных
Получение и исследование высших фуллеренов Лаборатория нейтронных
Нейтронная активация ЭМФ редкоземельного ряда Синтезированы, обогащены
Нейтронная активация ЭМФ редкоземельного ряда Синтезированы, обогащены
Звездообразные структуры с одинарным и двойными центрами С60,
Звездообразные структуры с одинарным и двойными центрами С60,
Свойства звездообразных полимеров
Свойства звездообразных полимеров
Magnetic fluids in medicine
Magnetic fluids in medicine
Photodithazine
Photodithazine
Иономеры и гидрогели из взаимопроникающих сеток
Иономеры и гидрогели из взаимопроникающих сеток
Фундаментальные проблемы и направления Self-assembly, dynamics (in
Фундаментальные проблемы и направления Self-assembly, dynamics (in

Презентация: «Лаборатория нейтронных физико-химических исследований». Автор: Lebedev . Файл: «Лаборатория нейтронных физико-химических исследований.ppt». Размер zip-архива: 5195 КБ.

Лаборатория нейтронных физико-химических исследований

содержание презентации «Лаборатория нейтронных физико-химических исследований.ppt»
СлайдТекст
1 Гатчина

Гатчина

Лаборатория нейтронных физико-химических исследований дфмн Лебедев В.Т.

Представительство НОР в Ленинградской области

Химическая физика и спектроскопия: Комплекс оборудования для синтеза и аттестации атомных кластеров и наноструктур (эндофуллерены и производные, углеродные композиты феррочастиц и др.) Нейтронные исследования надатомных структур на реакторе ВВРМ: Дифрактометр “Мембрана-2”, Модуляционный спин-эхо спектрометр и другие приборы

2 Современные нейтронные методы и новые возможности неразрушающего

Современные нейтронные методы и новые возможности неразрушающего

контроля наноструктуры функциональных материалов

k1 q

?

ko

Упругое рассеяние нейтронов: Переданный импульс q =(4?/?)sin(?/2) Шкала масштабов R ~ 1/q

Дифрактометр "Мембрана": 1 – селектор нейтронов, соединен с секциями сменных нейтроноводов; 2 – биологическая защита нейтроноводов; 3 – узел образца; 5 – 2D-детектор перемещается в вакуумной трубе 6 на воздушных подушках 4; 7 – платформа

3 Нанотехнологический Центр Исследования Материалов

Нанотехнологический Центр Исследования Материалов

1 - реактор ПИК 2 - устройства транспортировки облученных образцов 3 - горячие камеры 4 - время-пролетный спектрометр неупругого рассеяния нейтронов IN4 5 - спин-эхо спектрометр SEM 6 - RTOF-дифрактометр 7 - SANS "Мембрана"

4 Бета ЯМР

Бета ЯМР

S-4

R-4

Dс-4

Dс-5

S-1

S-1

S-2

S-5

S-6

IN-5

План расположения научно-исследовательского экспериментального оборудования на отметке + 0,5

? Ядерн физика

Реверанс

3-осн сп

Пор диф

Тест Рефлект

UNISON

5 Препаративно-диагностический нанотехнологический комплекс для

Препаративно-диагностический нанотехнологический комплекс для

нейтронных физико-химических и медикобиологических исследований (Техническое Решение о создании научно-исследовательского реакторного комплекса ПИК от 23 03. 2008 г.) Цель Проекта Создание препаративной и диагностической базы для обеспечения разработок по созданию, исследованию и внедрению новых материалов на основе магнитных наноструктур и комплексов с конверторами проникающих излучений в оптический диапазон водорастворимых и биологически совместимых молекулярных структур на основе фуллеренов, эндометаллофуллеренов и нанотрубок и их производных (в частности, водорастворимых) для отечественной науки и техники, и прежде всего радиофармпрепаратов для биологии и медицины

6 Создание нестандартного оборудования - 41

Создание нестандартного оборудования - 41

5 млн. руб. Приобретение дополнительного оборудования – 52.3302 млн. руб. Полная стоимость проекта - 93.8302 млн. руб.

S3-MICRO Bridging the Gap to Synchrotrons

7 Что дают нейтроны

Что дают нейтроны

Нейтроны – в ФТТ (конденсированные среды) Длина волны тепловых (холодных) нейтронов ~ межатомных расстояний Энергия ~ энергии элементарных возбуждений ? kT. Физико-химические исследования: Нейтроны: Горячие - Тепловые – Холодные – Очень Холодные Масштабы 10-1 – 102 нм: Атомные - Межатомные – Молекулярные – Надмолекулярные Физико-химические процессы: Диапазон энергий 10-9 – 100 эВ Требуется освоить области спектра - ГН, ОХН !!! Спектроскопия высокого разрешения - Фурье-методы ОХН-спин-эхо – динамика наноструктур - диапазон микро- и миллисекунд: каталитические процессы, конформационные превращения биополимеров Нечетная динамика: нейтрон возбуждает мягкие сильно затухающие моды системы, передавая малую энергию. Выигрыш в разрешении на порядок и более по сравнению с четным режимом. ГН-Фурье-Спектроскопия – процессы неупругого рассеяния нейтронов на ядрах при химических реакциях: E ~ 0.1-1 эВ, времена t ~ ?/E ~ 10-14-10-15 с – диапазон фемтосекунд! Современные NSE-методы ограничены диапазоном 10-13-10-7 с ! Например, эндофуллерены - динамика атомов внутри углеродной клетки !

8 Направления и объекты исследований 1. Химия и физика углеродных

Направления и объекты исследований 1. Химия и физика углеродных

структур: фуллерены (С60, С70 и высшие высокой чистоты, стандарты), эндометаллофуллерены (ЭМФ), углеродные композиты, наноалмазы 2. Молекулярные комплексы и наночастицы: феррожидкости для медицины, содержащие фотодитазин, конверторы излучений, гидрогели с лекарственными препаратами, ферроэластомеры 3. Полимеры сложной архитектуры, сильно ассоциирующие (звездообразные гомо- и гетерополимеры и фуллереновыми центрами, иономеры), мембраны (протонопроводящие, первапорационные) 4. Радиационная физика фуллеренов (ЭМФ), металлов и сплавов, реакторное материаловедение 5. Разработка и модернизация нейтронных приборов и методов (SANS, NSE, ЯДЕРНЫЙ МИКРОАНАЛИЗ НА ПУЧКАХ ПРОТОНОВ И ДЕЙТРОНОВ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ЭСУ-2)

9 1

1

Комплексная технология получения фуллеренов (с указанием доли расходов на основное оборудование для создания производства 1 кг/месяц чистого С60)

Для получения 1 г чистого С60 требуется 58 г графитовых электродов

При получении 1 г чистого С60 образуется приблизительно 58 г углеродсодержащих отходов.

5 %

40 %

12 %

23 %

Получение фуллереносодержащей сажи (ФСС) Расчетная потребность: ~ 58 кг графитовых электродов

Фракционное концентрирование экстракта

Хроматографическая очистка C60

Экстрагирование фуллеренов из ФСС о-ксилолом

Обогащенный концентрат фуллерена С60 ~ 1250 г (тв.)

Получение товарного продукта ~ 1000 г (~500 дм3 раствора) (чистота С60 99,5 %)

Экстракт фуллеренов ~2100 г (тв.) (объем раствора ~ 420 дм3)

Продукт электродугового испарения: ФСС ~ 23 кг (~40 % от веса графита)

Проэкстрагированная сажа (производственные отходы) ~ 21 кг

Обогащенный концентрат фуллерена С70 ~ 850 г (~ 125 дм3 раствора)

Отработанный сорбент ~ 2400 г

Отходы электродугового испарения ~ 35 кг

5 %

Очистка от фуллерена С60

Удаление примеси высших фуллеренов

Получение чистого фуллерена С70 (чистота 98 %) ~ 210 г (тв.)

Получение концентрата высших фуллеренов ~10 г (тв.)

15 %

Лабораторное аналитическое обеспечение

10 Для повышения эффективности производства чистых фуллеренов требуется:

Для повышения эффективности производства чистых фуллеренов требуется:

Для повышения эффективности производства чистых фуллеренов требуется:

Некоторые комментарии к составным элементам линии производства чистого С60 (в количестве 1 кг /месяц):

1

Разработка технологии утилизации (переработка, регенерация и др.) углеродсодержащих отходов;

1. Электродуговое испарение. Плотность тока - 300 А/см2, оптимальная скорость испарения графита ~ 75 г/ч, расчетное количество электродов ~ 58 кг, суммарное время испарения электродов – более 770 рабочих часов, выход ФСС ~ 40 % от веса испаренного графита, содержание фуллеренов в саже ~ 10 % вес. Требуется как минимум два электродуговых генератора.

2

Оптимизация технологии по удалению примеси фуллерена С60 из концентрата фуллерена С70;

3

Оптимизация технологии по очистке концентрата фуллерена С70 от примесей ВФ;

4

Разработка технологии получения высокообогащенного концентрата ВФ;

5

Разработка технологии разделения концентрата ВФ на изомерные смеси индивидуальных фуллеренов С76, С78, С84 и др.;

2. Экстрагирование фуллереносодержащей сажи. Установка производительностью 1,5 – 3 кг сажи за цикл экстрагирования. Длительность цикла – приблизительно 15 рабочих часов. Полнота экстрагирования 95 % при трехкратной промывке сажи о-ксилолом с соотношением Ж/Т = 10.

6

Разработка технологии (применительно к условиям проектируемого производства) получения высокочистых фуллеренов С60 (> 99,9 %) и С70 (> 99,7);

3. Фракционное концентрирование экстракта. Установка по обработке 1-2 кг экстракта за цикл. Длительность цикла составляет 1-2 рабочих дня. Выход концентрата 60 % от веса фуллеренового экстракта. Конечное содержание С60 в концентрате 95±2 %.

7

Разработка технологии извлечения фуллеренов из отработанных сорбентов;

8

Разработка крупно-масштабной технологии получения водорастворимых производных фуллеренов;

4. Хроматографическая очистка концентрата фуллерена С60. Хроматографическая установка производительностью до 1,5 кг по концентрату фуллерена С60. Выход С60 (чистотой не ниже 99,5 %) - 80 % от веса загруженного концентрата.

9

Поиск более эффективных конструкций и модернизация действующих конструкций ЭДГС и режимов электродугового испарения;

10

Современное лабораторное обеспечение для технологического контроля и анализа фуллеренов.

11 Получение и исследование высших фуллеренов Лаборатория нейтронных

Получение и исследование высших фуллеренов Лаборатория нейтронных

физико-химических исследований Лебедев В.Т., Грушко Ю.С, Седов В.П., Шилин В.А., Козлов В.П., Кукоренко В.В.

Масс-спектр концентрата высших гомологов металлофуллеренов гадолиния и пустых фуллеренов, полученного в ПИЯФ

Grushko Yu.S., Kozlov V.S., Sedov V.P., Kolesnik S.G., Lebedev V.T., Shilin V.A., Khodorkovsky M.A., Artamonova T.O., Shakhmin A.L., Shamanin V.V., Melenevskaya E. Yu., Konnikov S.G., Zamorianskaya M.V., Tsyrlina E.V., Krzhivitsky P.I. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2010. V.18. N 4. P. 417-421.

12 Нейтронная активация ЭМФ редкоземельного ряда Синтезированы, обогащены

Нейтронная активация ЭМФ редкоземельного ряда Синтезированы, обогащены

подвергнуты глубокой очистке ЭМФ лантаноидного ряда, изучены условия удерживания при облучении в реакторе ВВРМ для ЭМФ редкоземельных элементов Радиоизотопы для ядерной медицины: 46Sc, 140La, 141Nd, 153Sm 152Eu, 154Eu, 153Sm, 160Tb, 169Yb, 170Tm (изомеры I и III), 177Lu. Изучены впервые 153Sm@C82;S46c3N@C80; 141Nd@C2n, в т. ч. новый класс триметаллонитридных соединений Изотопические и изомерные эффекты при активации нейтронами ЭМФ европия и тулия. Аномально высокое удерживание в реакции 152Sm@C2n (n, ?)153Sm@C2n (~ 80%) Распад ЭМФ после активации – быстрые нерадиационные процессы – встряска электронов Получены, испытаны на животных водорастворимые образцы магнитоконтрастных веществ на основе Gd@C2n - для разработки эффективных препаратов

Lebedev V.T., Grushko Yu.S., Orlova D.N., Kozlov V.S., Sedov V.P., Kolesnik S.G., Shamanin V.V, Melenevskaya E. Yu., “Aggregation in hydroxylated endohedral fullerene solutions” Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2010. V.18. N 4. P. 422-426.

13 Звездообразные структуры с одинарным и двойными центрами С60,

Звездообразные структуры с одинарным и двойными центрами С60,

полярными и неполярными лучами полистирола (PS), поли-2-винилпиридина (P2VP) - наноматериалы для нелинейной оптики!

Корреляционные функции звезд (“МЕМБРАНА” ПИЯФ; “Yellow Submarine”, RISSPO, Budapest): (а) масштабы корреляций - для отдельного луча (RCA ), - между соседними (RN) и диаметрально противоположными лучами (RD) в 6-лучевой PS-звезде (радиус инерции RS); (b) непрерывный характер корреляций между лучами в 12- и 22-лучевой звезде.

Синтез звезд, соединение С60 коротким, длинным мостиками (слева, справа) (ИВС РАН, Санкт-Петербург)

Lebedev V.T., Vinogradova L.V., T?r?k Gy. Neutron scattering studies of structure and self-assembly of star-shaped polymers with fullerene centres in solutions // Macromolecular Symposia. Wiley-VCH: Verlag GmbH&Co KGaA ("Wiley-VCH") 2010. P. (in press)

14 Свойства звездообразных полимеров

Свойства звездообразных полимеров

+Na2PdCl4

(Пс)7(п2вп)7

Умные (smart) “звезды” мицеллы

Унимицеллы

Транспорт гидрофобных препаратов (лекарств)

Пленки Лэнгмюра-Блотжетт Граница вода-воздух

Мицеллы (ПС)6(ПТБМА)6

15 Magnetic fluids in medicine

Magnetic fluids in medicine

Targeted drug delivery MHT (magnetic hyperthermia) in treating tumours Magnetic photosensitizers for PDT (photodynamic therapy)

15

16 Photodithazine

Photodithazine

Chlorine e6 derivative. The most effective Russian sensitizer for PDT (l = 662 nm). http://fotoditazin.ru/, OOO “Veta-grand”. The task was to increase the contrast between tumour and normal cells by preparation localization on magnetic fluid particles and guiding them by external magnetic field. Copolymer pluronic F-127 was used to increase photodithazine efficiency and biocompatibility. n = 60, m = 200.

16

17 Иономеры и гидрогели из взаимопроникающих сеток

Иономеры и гидрогели из взаимопроникающих сеток

18 Фундаментальные проблемы и направления Self-assembly, dynamics (in

Фундаментальные проблемы и направления Self-assembly, dynamics (in

confinement) Механизмы самоорганизации наноразмерных систем в различных физических (химических) условиях (растворы, блок, воздействия физических полей, температур) Функциональные материалы: Проблема “Структура и функции” (катализаторы, нанореакторы, направленный молекулярный транспорт – мембраны, частицы-носители) Цель – оптимизировать структуру для выполнения функций! Проблема “Сохранение устойчивости структуры и физ.-хим. свойств в экстремальных условиях, механизмы деградации” Воздействие ионизирующих излучений (гамма, быстрые нейтроны), Анализ структуры дефектов, кинетики их образования, взаимодействия Радиационная физика - эндофуллерены, кристаллы природного и синтетического кварца, реакторные стали и сплавы, сварные соединения в условиях механических и термических нагрузок

«Лаборатория нейтронных физико-химических исследований»
http://900igr.net/prezentacija/khimija/laboratorija-nejtronnykh-fiziko-khimicheskikh-issledovanij-80433.html
cсылка на страницу

Игры по химии

9 презентаций об играх по химии
Урок

Химия

65 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по химии > Игры по химии > Лаборатория нейтронных физико-химических исследований