Разработка установки по выращиванию гофрированных графеновых пленок на парафиновых подложках Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

А „ SSSE5SSS 24-26 октября 2023 г.

^ А -ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-

Разработка установки по выращиванию гофрированных графеновых пленок на парафиновых подложках

Шаропина И.А.1, Сафаргалиев Р.Ф.1'2

1- Тюменский индустриальный университет, Тюмень

2- Тюменский государственный университет, Тюмень

Е-mails: sharopinaia@,smail.com; ruslan.safarsaliev@mail.ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2023-1-103-105

Проблема биологической безопасности стала весьма актуальной в последнее время. Ввиду появления новых вирусов и их модификаций актуальными становятся вопросы создания тест-систем, способных одновременно проверять несколько модификаций вирусов с целью подбора оптимальных лекарственных средств под конкретный штамм. Становятся актуальными «лаборатории на чипе». Проведено множество исследований по применению графена в биомедицинских технологиях, например, использование графена в качестве агента доставки лекарственных средств [1] и генной терапии [2]. Одним из вариантов применения графена может стать применение графеновых подложек для создания тест-систем с несколькими штаммами вирусов, ввиду высокой сорбции биологических объектов на графене. При использовании гибридных гофрированных графеновых нанопленок увеличивается площадь взаимодействия с биологическим объектом, и, управляя геометрией, можно создавать оптимальные условия для адсорбции биологических объектов на графене. Таким образом целью исследования стало создание устройства, позволяющего выращивать графеновые пленки с гофрированной структурой и заданной геометрией, подбор управляющих параметров геометрии пленки.

В работе использовались следующее материалы: графеновый нанофлюид на основе наночастиц малослойного графена («НаноТехЦентр», Тамбов, Россия), технически чистый парафин с температурой плавления 60 °C.

Для того чтобы создавать гофрированные пленки, была спроектирована и изготовлена установка, модель которой показана на рис. 1. Основные ее элементами являются: камера 1, ёмкость 2, в которую наливался графеновый нанофлюид и загружался твёрдый парафин, координатный стол 3, в котором находятся нагреватели и

ШКОЛ А-КОНФЕРЕНЦИЯ

МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

Ж -прохогоескиЕ недели-

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ

датчик температуры. Стол приводится в движение шаговым двигателем 4.

Рис. 1. 3D-модель установки

Методика проведения эксперимента заключалась в следующем: парафин доводили до полного расплавления, когда парафин был в жидкой фазе его молекулы адсорбируясь на частицах графена, фактически, выполняли роль пленкоформирователя. Кювета с графеновым нанофлюидом и расплавленным парафином помещалась на координатный столик, выдерживалась некоторое количество времени, затем приводилась в движение дистанционным управлением [3]. По условию проведения эксперимента жидкий парафин начинает движение по поверхности водной суспензии графена. Такое движение формирует возмущение, создающее волновую деформацию границы. Результаты эксперимента можно рассматривать как проявление неустойчивости Кельвина — Гельмгольца [4] и описать дисперсионным уравнением [5]:

№

2 _

(Т + д)к + -

ак3

(Р1-Р2)' (1)

где р — плотность парафина (920 кг/м3), f — удельная ван-дер-ваальсовая сила, взаимодействия парафина с графеновым нанофлюидом, р — плотность графенового нанофлюида (950 кг/м3), с — относительное поверхностное натяжение парафина и воды (с к 0,06 Дж/м2).

А „ SSSÏSÎSSS 24-26 октября 2023 г.

^ а -прохоровосие недели-

В результате проведения опытов установлено, что управляющими параметрами являются плотность и поверхностное натяжение нанофлюидов. Установлено, что с увеличением угла поворота столика увеличивается амплитуда волны, с изменением частоты наклона появляются дополнительные моды с той же частотой.

Авторы выражают благодарность научному руководителю, д.ф.- м.н., профессору Пахарукову Ю. В. и к.ф.-м.н. Шабиеву Ф.К. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.

1. Loh K.P., Bao Q.L., Eda G. Nat. Chem. 20ii. 2. i0i5-i024.

2. Yang Z.R., Wang H.F., Zhao J., et al. Cancer Gene Ther. 2007. 14(7), 599-6i5.

3. Пахаруков Ю.В., Шабиев Ф.К., Мавринский В.В. и др. Письма в ЖЭТФ. 20i9. 109(9). 634-638.

4. С.С. Кутателадзе, В.Е. Накоряков, Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах, Наука, Сиб.отделение, Новосибирск, i984.

5. Саночкин Ю.В. ЖТФ. 2003. 73. 24.

i05