Синхротрон СКИФ поможет создавать новые функциональные материалы
На базе ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) Института катализа СО РАН будут проводить исследования для создания новых высокоэффективных катализаторов, топливных элементов, батарей, высокотемпературных проводников, искусственных белков и других функциональных материалов. Об этом рассказал координатор разработки и создания Станции СКИФ «XAFS спектроскопия» Андрей Сараев.
«Именно структура в большинстве случаев определяет то, какими свойствами обладает материал. Например, углерод в природе существует в различных состояниях: уголь, графит, алмаз или графен. При этом каждое из этих веществ имеет различную структуру и, как вы знаете, свойства. Графит — мягкий, слоистый материал, алмаз, напротив, обладает очень высокой твердостью. Графен — перспективный материал для электроники. Для управлениями свойствами материала необходимо проводить исследования его структуры», — отметил исследователь.
Не всегда лабораторные приборы могут дать необходимую информацию о структуре материала, а некоторые методики и вовсе не могут быть реализованы на лабораторных приборах. Для этого необходимы источники синхротронного излучения, только с их помощью можно исследовать объекты на атомарном уровне.
«Кроме того, современная наука диктует необходимость изучения объектов не только в стабильном состоянии, но и в процессе их реального функционирования. Для этого на СКИФ будут проводиться исследования в режимах in situ и operando. То есть будут варьироваться параметры эксперимента (температура, давление, подача каких-либо газов), которые моделируют реальные условия, в результате будет возможно, например, измерить скорость реакции, селективность по продуктам, а также другие показатели" — рассказал он.
Среди глобальных вызовов для современной науки Сараев назвал синтез водорода из органических веществ (глицерин, спирты), фотокаталитическое превращение CO2 в ценные органические продукты (метан, синтез-газ, метанол), очистку продуктов деятельности промышленных предприятий (дымовые газы, шламы, нефтехимическихе отходы), рекультивацию мусорных полигонов, создание новых топливных элементов и новых типов электрических батарей. Для решения этих задач необходимы функциональные материалы, направленное создание которых невозможно без проведения синхротронных исследований.
ЦКП «СКИФ» — источник синхротронного излучения, создаваемый в рамках нацпроекта «Наука». Включает в себя ускорительный и лабораторный комплексы, экспериментальные станции. Это будет первый в мире синхротрон с энергией 3 ГэВ.
Центр коллективного пользования «СКИФ» является научной установкой класса мегасайенс и самым крупным инфраструктурным проектом, реализуемым в рамках национального проекта «Наука». Всего на строительство ЦКП «СКИФ» выделяется 37,1 млрд руб.
В июне ИЯФ СО РАН изготовил первые магнитные элементы бустерного кольца для синхротрона СКИФ. К концу 2023 года планируется тестовый (технический) запуск установки.
В августе директор ЦКП «СКИФ» Евгений Левичев сообщил, что генподрядчик АО «Концерн Титан-2» начал подготовительные работы на строительной площадке, где будет возведен синхротрон СКИФ.
Планируется, что в ЦКП ежегодно смогут работать до 2 тыс. пользователей, в том числе зарубежных, представляющих не только научные организации, но и промышленные предприятия.