Ученые Южно-Уральского государственного университета впервые исследовали физические свойства и структуру одного из ароматических соединений — перинона. Данное вещество широко используется в промышленности в качестве красителя. Результаты исследования найдут применение при создании новых кристаллических углеродных материалов, а также композитов, сорбентов для очистки воды и воздуха на их основе, в органической электронике, медицине и других областях.

По новому исследованию в высокорейтинговом журнале Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials, индексируемом базами данных Scopus и Web of Science, опубликована научная статья.

Высокий потенциал новых форм углерода обусловлен их ожидаемыми выдающимися свойствами: химической инертностью, электропроводностью, прочностью, термостабильностью, адсорбционными свойствами и однородностью размера пор. Новые углеродные наноматериалы будут синтезированы из органических полициклических ароматических соединений.

«Мы показали, что перинон может существовать не только в виде разупорядоченной кристаллической решетки, но и в двух упорядоченных модификациях, которые были нами получены. Однако особый интерес перинон представляет для нас как крупная плоская молекула, из которой могут быть созданы новые углеродные материалы. Получение нового класса кристаллических углеродных материалов приведет к очередному мощному толчку развития материаловедения и всей химии в целом, так же, как это было после открытия фуллеренов и углеродных нанотрубок», — уверен старший научный сотрудник кафедры материаловедения и физико-химии материалов, инженер-исследователь НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Дмитрий Жеребцов.

Комбинация полезных свойств еще не открытых кристаллических углеродных материалов открывает для них область электрохимических применений, например, в аккумуляторах смартфонов или электротранспорта, в топливных элементах, например, водородных, превращающих энергию реакции водорода с кислородом в электрическую энергию. Также они могут найти применение в солнечной энергетике.

Необходимо отметить, что материаловедение — только одно из основных стратегических направлений, в рамках которого ведутся исследования ученых-химиков. Так, в настоящее время научный коллектив Южно-Уральского государственного университета совместно с Белградским университетом (Сербия) изучает способы борьбы с загрязнением промышленных вод фенолами, которые также, как и перион, являются ароматическими соединениями, но оказывают негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.

По токсичности фенол относится ко второму классу опасности, а взаимодействие с ним может привести к нарушению функций нервной системы, химическим ожогам и другим отрицательным последствиям. Кроме того, данное вещество может в течение нескольких лет оставаться устойчивым к разложению в природных водоемах, попадая в организмы животных, а также в растения и почву. Одним из наиболее перспективных способов предотвращения токсичного воздействия фенола на экологию и здоровье человека является его электрохимическое окисление. В данном процессе будет использован пористый углеродный анод, легированный наночастицами оксида железа. В результате вредные примеси будут окислены, образуя воду и углекислый газ.

Результаты совместного с сербскими учеными исследования найдут применение при очистке вод, загрязненных трудноокисляемым органическим веществом. Оно осуществляется в рамках стратегического направления университета и направлено на защиту экологии.