Незалежність, за яку не соромно: винаходи львів’ян, що вдосконалюють природу

Зокрема, проректор з наукової роботи ЛНУ ім. Івана Франка Роман Гладишевський розповів ІА «Дивись.info» про успіхи Львівської наукової кристалохімічної  школи Університету. Вже десятиліття вчені займаються створенням нових хімічних сполук, які в найближчому майбутньому дозволять зробити супер-надійні комп’ютери, надефективні сонячні батареї чи автівки, які заправляються воднем. Загалом вклад львівських вчених у галузь кристалохімії інтерметалічних сполук складає 20 % усіх світових досягнень.

«Уявіть собі атом будь-якого хімічного елементу, – пояснює суть роботи вчених Роман Гладишевський. – Якщо дуже спрощено, то кожен з них має ядро і електрони навколо нього. Останні вибудовуються у кожному з хімічних елементів по-різному. Якщо ж порушити їхній стан, то властивості цього елемента докорінно змінюються».

Елементи таблиці Менделєєва – ті елементи, більшість з яких зустрічаються в природі, а їхні комбінації утворюють нові сполуки. Часто те ж, з чим кожен день мають справу тутешні хіміки, природа створити не може. Деякі з розроблених тут речовин поєднують одразу п’ять, а то й більше хімічних елементів. Проте вчені не просто «змішують» атоми, а й «тюнінгують» їхні електрони.

Тепло у «пастці»

Проводячи цілеспрямований пошук нових хімічних сполук, вченим вдалося вдосконалити матеріал, який здатен перетворювати теплову енергію в електричну. З таких матеріалів можна створювати сонячні батареї, які вироблятимуть кардинально більше енергії. Атомна будова таких матеріалів схожа на клітку з надміцного каркасу, що всередині вміщає основну масу. Саме ця маса і накопичує тепло, а міцна оболонка навпаки «відповідає» за хорошу електропровідність. Завдяки різниці температур виділяється значно більше електричної енергії, ніж сучасні сонячні батареї здатні виробити в найспекотніший день.

Підкорені магніти

Не менш цікавим напрямком дослідження є магніти зі сплавів рідкісноземельних металів неодиму чи самарію та d-металу, до відкриття яких мають стосунок наші вчені. Вони створюють постійне магнітне поле. Деякі з цих магнітів відповідають за магнітну левітацію. Завдяки цьому явищу в розвинутих країнах світу, де гроші вкладають в науку, а не у вибори чи стадіони, поїзди гасають на шаленій швидкості по магнітній «подушці» (600 кілометрів на годину), не торкаючи колії. Серед величезної кількості елементів такого транспорту є й розробки львівських вчених – сплави, з яких виготовляють магніти.

Ще один напрям роботи львів’ян у галузі постійних магнітів ґрунтується на цікавій властивості магнітного поля – воно здатне зумовити охолодження матеріалів.

«Такі матеріали називають магнетокалориками, – пояснює пан Гладишевський. – Іншими словами це – магнітні рефрижератори. Вони здатні охолодити матеріали внаслідок застосування магнітного поля. Уявіть собі холодильник, якому не потрібен такий шкідливий для навколишнього середовища фреон. Вчені вже розробили прототип «холодильничка», який вміщається на долоні. До прикладу, в побуті їх можна використовувати для створення портативних холодильників. А для комп’ютерів це означає абсолютно новий спосіб охолодження, який значно збільшить його витривалість та термін роботи».

Зрештою, більшість сучасної техніки для нормальної роботи потребує охолодження. Як от надпровідники, над якими також працюють науковці Франкового університету. Надпровідники потрібні і для роботи тих же ж поїздів на магнітній «подушці». Головна особливість цих елементів в тому, що вони проводять електричний струм без втрат енергії, тобто електричний опір в них взагалі відсутній.

«Головна проблема таких сплавів в тому, що вони не можуть працювати за кімнатної температури, – пояснює професор Гладишевський. – Сам принцип роботи давно не новий і перші надпровідники були відкриті ще в 1911 році, проте тоді охолоджувати їх треба було до мінус 269 градусів за шкалою Цельсія. В наш час вченим, зокрема і в нашій кристалохімічній школі, вдалося синтезувати речовини, які доводиться охолоджувати до температури вже мінус 140 градусів за шкалою Цельсія. Здатні на це тільки рідкий гелій або рідкий азот. Але навіть зараз витрати на систему охолодження сповна компенсуються. Якщо ж вченим вдасться синтезувати надпровідник, який працюватиме і за нормальних температур, поняття транспорту кардинально зміниться. Людство зможе пересуватися з блискавичною швидкістю».

Авто без бензину

Як і з «поїздом на магнітах», Японія – серед лідерів галузі розробки автомобілів, яким для роботи не потрібен бензин, адже вони їздять на водню. Наразі машина лише прототип. І одна з головних проблем технології полягає в тому, щоб створити акумулятор, який не лише зможе утримувати водень, а й легко і безпечно виділяти його. Саме над створенням такого акумулятора працюють хіміки ЛНУ ім. Івана Франка.

«В газоподібному стані водень вибухонебезпечний, – пояснює Роман Гладишевський – Та й в зрідженому стані його також використовувати не варто. Найкращий спосіб збереження – в кристалічній ґратці металічної сполуки, тобто між атоми металічних елементів. Ефективне і екологічно чисте паливо з таких елементів можна одержати шляхом легкого нагрівання».

Христина ІНЖУВАТОВА

Більше про вітчизняні винаходи науковців ЛНУ ім. І. Франка читайте тут.