Նանոքիմիա - Գորդոնի ծրագրի արխիվ։ Նանոքիմիայի հիմնական ուղղություններն ու հասկացությունները Նանոքիմիա և նանոտեխնոլոգիա

Նանոքիմիան քիմիայի մի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է նանոմասնիկների քիմիական փոխակերպումների հատկությունները, կառուցվածքը և առանձնահատկությունները։ Նանոքիմիայի տարբերակիչ առանձնահատկությունը չափի էֆեկտի առկայությունն է՝ ֆիզիկաքիմիական հատկությունների և ռեակտիվության որակական փոփոխություն, երբ մասնիկի մեջ ատոմների կամ մոլեկուլների թիվը փոխվում է: Սովորաբար, այս ազդեցությունը նկատվում է 10 նմ-ից փոքր մասնիկների համար, թեև այս արժեքն ունի պայմանական արժեք:

Նանոքիմիայի հետազոտության ուղղությունները

Նանոմանիպուլատորների միջոցով ատոմներից խոշոր մոլեկուլներ հավաքելու մեթոդների մշակում; մեխանիկական, էլեկտրական և մագնիսական ազդեցության տակ ատոմների ներմոլեկուլային վերադասավորումների ուսումնասիրություն։

Նանոկառուցվածքների սինթեզ գերկրիտիկական հեղուկի հոսքերում; նանաբյուրեղների նպատակային հավաքման մեթոդների մշակում:

Ուլտրացրված նյութերի և նանոկառուցվածքների ֆիզիկա-քիմիական էվոլյուցիայի տեսության մշակում; նանոկառուցվածքների քիմիական դեգրադացիան կանխելու ուղիների ստեղծում:

Քիմիական և նավթաքիմիական արդյունաբերության համար նոր կատալիզատորների ձեռքբերում. ուսումնասիրում է նանաբյուրեղների վրա կատալիտիկ ռեակցիաների մեխանիզմը։

Նանոբյուրեղացման մեխանիզմների ուսումնասիրություն ծակոտկեն միջավայրերում ակուստիկ դաշտերում; նանոկառուցվածքների սինթեզ կենսաբանական հյուսվածքներում.

Նանաբյուրեղների կոլեկտիվներում ինքնակազմակերպման երևույթի ուսումնասիրություն; որոնել քիմիական մոդիֆիկատորներով նանոկառուցվածքների կայունացումը երկարացնելու նոր ուղիներ:

Հետազոտության նպատակն է մշակել մեքենաների ֆունկցիոնալ շարք, որոնք ապահովում են.

Նոր կատալիզատորներ քիմիական արդյունաբերության և լաբորատոր պրակտիկայի համար:

Տեխնիկական նանոկառուցվածքների քիմիական քայքայման կանխարգելման մեթոդիկա; քիմիական քայքայման կանխատեսման մեթոդներ.

Նոր դեղամիջոցներ ստանալը.

Ուռուցքաբանական հիվանդությունների բուժման մեթոդ՝ ներուռուցքային նանոբյուրեղացման և ակուստիկ դաշտի կիրառմամբ։

Նոր քիմիական տվիչներ; սենսորների զգայունության բարձրացման մեթոդներ:

Նանոտեխնոլոգիա էներգետիկայի և քիմիական արդյունաբերության մեջ

Նանոտեխնոլոգիա (հունարեն nanos - «գաճաճ» + «techno» - արվեստ, + «լոգոներ» - ուսուցում, հայեցակարգ) հիմնարար և կիրառական գիտության և տեխնիկայի միջառարկայական ոլորտ է, որը զբաղվում է նորարարական մեթոդներով (տեսական հիմնավորման, փորձարարական մեթոդների ոլորտներում): հետազոտության, վերլուծության և սինթեզի, ինչպես նաև նոր արդյունաբերության բնագավառում) նոր նյութերի ստացում` սահմանված ցանկալի հատկություններով: Նանոտեխնոլոգիան օգտագործում է նորագույն տեխնոլոգիաները առանձին ատոմների կամ մոլեկուլների մանիպուլյացիայի համար (շարժում, վերադասավորումներ, նոր համակցություններ): Նանոօբյեկտների տվյալ ատոմային և մոլեկուլային կառուցվածքի արհեստական ​​կազմակերպման համար կիրառվում են տարբեր մեթոդներ (մեխանիկական, քիմիական, էլեկտրաքիմիական, էլեկտրական, կենսաքիմիական, էլեկտրոնային ճառագայթ, լազեր):

Նանոտեխնոլոգիան էներգետիկայում

Նանոտեխնոլոգիաներ էներգետիկայի և մեքենաշինության ոլորտում

Այս ոլորտում գիտության և տեխնիկայի զարգացումն ընթանում է երկու ուղղությամբ.

1- կառուցվածքային նյութերի ստեղծում,

2- մակերեսային նանոճարտարագիտություն

Կառուցվածքային նյութերի ստեղծում,

Ուլտրադիսպերս (կամ նանոդիսպերս) տարրերի ընդգրկմամբ սկզբունքորեն նոր կառուցվածքային նյութեր ստեղծելու համար մենք գնացինք հետևյալ ճանապարհով. Առաջինը ծայրահեղ նուրբ տարրերի ավելացումն է որպես համաձուլվածքային հավելումներ: Մեքենաշինության և էներգետիկայի կառուցվածքային նյութերի համար ֆուլերենները էկզոտիկ են և շատ թանկ: Երկրորդ ուղղությունը պողպատների և համաձուլվածքների ոչ մետաղական ներդիրների գերդիսպերս համակարգերի (UDS) ստեղծումն է, որն իրականացվում է ջերմապլաստիկ, ջերմային կամ պլաստիկ դեֆորմացիայի միջոցով: Պարզվել է, որ կառուցվածքային նյութերի կատարողական հատկությունները կարելի է վերահսկել ոչ միայն համաձուլվածքային բաղադրիչների ներդրմամբ, որոնք, ըստ մետալուրգների, գրեթե սպառվել են, այլ նաև ցանկացած բնույթի դեֆորմացիայի կիրառմամբ։ Այս ազդեցությամբ ոչ մետաղական ներդիրները մանրացված են: Ավանդական կռումը և կոփումը ոչ այլ ինչ են, քան նանոտեխնոլոգիա մետալուրգիայում:

Նման ազդեցությունների արդյունքում հնարավոր է ձեռք բերել պողպատներ (ազոտային պողպատներ Պրոմեթևսում), որոնցում բարձր ամրությունը զուգորդվում է ճկունության հետ, այսինքն՝ հենց այն հատկությունները, որոնք բացակայում են էներգետիկ ոլորտում, մեքենաշինության մեջ, ստանալ նյութեր տրված բնութագրերը. Իսկ նանոտեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս հաջողությամբ ձեռք բերել նման նյութեր։

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև բերված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Տեղադրված է http://www.allbest.ru/

ՌՈՒՍԱՍՏԱՆԻ ԴԱՇՆՈՒԹՅԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ԳԻՏՈՒԹՅԱՆ ՆԱԽԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ

Դաշնային պետական ​​բարձրագույն ուսումնական հաստատություն

Մագնիտոգորսկի անվան պետական ​​տեխնիկական համալսարան։ Գ.Ի. Նոսով»

Ֆիզիկական քիմիայի և քիմիական տեխնոլոգիաների ամբիոն

«Քիմիայի և քիմիական տեխնոլոգիաների պատմություն» առարկան

«Նանոքիմիա» թեմայով

Կատարող՝ Քսենիա Օլեգովնա Պերևալովա, 2-րդ կուրսի ուսանող, խումբ ZTHB-15.1

Ղեկավար՝ Պոնուրկո Իրինա Վիտալիևնա, դոցենտ, տեխնիկական գիտությունների թեկնածու, դոցենտ

Մագնիտոգորսկ, 2017 թ

Ներածություն

2. Նանոգիտության հիմնական հասկացությունները

Եզրակացություն

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

Ներածություն

Մարդկության զարգացման պատմության մեջ կարելի է առանձնացնել մի քանի կարևոր պատմական փուլեր՝ կապված նոր նյութերի և տեխնոլոգիաների զարգացման հետ։

Այսօր գիտությունը մոտեցել է առանձին ատոմների և մոլեկուլների վրա անմիջական ազդեցության հնարավորությանը, ինչը ստեղծել է զարգացման հիմնովին նոր միտում, որը հավաքականորեն կոչվում է նանոտեխնոլոգիա: Նանոմաշտաբով վերահսկվող պարամետրերով և հստակեցված հատկություններով կառույցների և օբյեկտների ստեղծումն ու հետազոտությունը մեր ժամանակի կարևորագույն տեխնոլոգիական խնդիրներից է։ Դա պայմանավորված է նանոկառուցվածքային վիճակում գտնվող նյութերի եզակի հատկություններով, հիմնարար սահմանափակումներին մոտ, կանխորոշված ​​ծրագրավորվող հատկություններով «խելացի» նյութեր ստեղծելու հնարավորությամբ, նյութերի մշակման և դրանց մակերեսի փոփոխման նոր տեխնոլոգիաների մշակմամբ՝ ընդհանուր միտումով: արտադրանքի մանրանկարչություն, հիմնովին նոր օբյեկտների, սարքերի և նույնիսկ նոր արդյունաբերության ստեղծում:

Նանոտեխնոլոգիաները ներկայացնում են գիտական, տեխնոլոգիական և արդյունաբերական ոլորտների լայն շրջանակ՝ միավորված մեկ տեխնոլոգիական մշակույթի մեջ՝ հիմնված նյութի հետ գործառնությունների վրա՝ առանձին ատոմների և մոլեկուլների մակարդակով: Խոսքը ոչ միայն նոր տեխնոլոգիաների, այլ գործընթացների մասին է, որոնք կփոխեն արդյունաբերության բոլոր հատվածները և մարդկային գործունեության ոլորտները, այդ թվում՝ տեղեկատվական միջավայրը, առողջապահությունը, տնտեսությունը և սոցիալական ոլորտը։

Նանոտեխնոլոգիայի ներդրումը պահանջում է ճարտարագիտական ​​կրթության նոր մոտեցումների ստեղծում և նոր գաղափարներին հարմարեցում:

Այս ուսումնասիրությունը ուսումնասիրում է նանոտեխնոլոգիայի հիմնական ասպեկտները:

1. Նանոգիտության ձևավորման պատմություն

Ժամանակակից նանոտեխնոլոգիայի նախապատմությունը կապված է աշխարհի բազմաթիվ երկրների գիտնականների դարավոր հետազոտական ​​ջանքերի հետ և ունի իր երկար պատմական հետքը։ Դիտարկենք ամենակարևոր փուլերը.

1661 Իռլանդացի ֆիզիկոս և քիմիկոս Ռ. Բոյլը, Լոնդոնի թագավորական ընկերության հիմնադիրներից մեկը, իր «Սկեպտիկ քիմիկոսը» աշխատության մեջ մատնանշեց ամենափոքր մասնիկների՝ կլաստերների («մարմիններ») հնարավոր կարևորությունը:

Քննադատելով Արիստոտելի տեսակետը չորս հիմնարար սկզբունքներից (հող, կրակ, ջուր և օդ) կազմված նյութի վերաբերյալ, հեղինակը առաջարկել է, որ բոլոր նյութական առարկաները բաղկացած են չափազանց փոքր մարմիններից, որոնք բավականին կայուն են և տարբեր համակցություններով կազմում են տարբեր նյութեր և առարկաներ:

Հետագայում Դեմոկրիտոսի և Բոյլի գաղափարներն ընդունվեցին գիտական ​​հանրության կողմից։

1857 Անգլիացի ֆիզիկոս Մ.Ֆարադեյը, էլեկտրամագնիսական դաշտի ուսմունքի հիմնադիրը, առաջինն էր, ով ստացավ ոսկու կայուն կոլոիդային լուծույթներ (ցրված փուլի փոքր մասնիկներով հեղուկ համակարգեր, որոնք ազատ և միմյանցից անկախ շարժվում են գործընթացում։ Բրաունյան շարժում): Հետագայում կոլոիդային լուծույթները սկսեցին լայնորեն կիրառվել նանոհամակարգերի ձևավորման համար։

1861 Անգլիացի քիմիկոս Թ. Գրեհեմը ներկայացրեց նյութերի բաժանումը ըստ կառուցվածքի ցրվածության աստիճանի կոլոիդային (ամորֆ) և բյուրեղային (բյուրեղային):

Նանոտեխնոլոգիայի առաջին կիրառման օրինակ կարելի է համարել 1883 թվականին ամերիկացի գյուտարար Դ. Իսթմանի կողմից հայտնի Kodak ընկերության հիմնադիր լուսանկարչական թաղանթի գլանափաթեթը, որը արծաթի հալոգիդի էմուլսիա է, որը կիրառվում է թափանցիկ առաձգական հիմքի վրա: (օրինակ՝ ցելյուլոզայի ացետատից), որը լույսի ազդեցությամբ քայքայվում է՝ ձևավորելով մաքուր արծաթի նանոմասնիկներ, որոնք պատկերի պիքսելներն են։

1900 Գերմանացի ֆիզիկոս Մ. Պլանկը ներկայացրեց գործողության քվանտի հայեցակարգը (Պլանկի հաստատուն)՝ քվանտային տեսության մեկնարկային կետը, որի դրույթները էական նշանակություն ունեն նանոհամակարգերի վարքագիծը նկարագրելու համար:

1905 Նանոմետրերով չափումներ օգտագործող առաջին գիտնականը համարվում է հայտնի ֆիզիկոս Ա.Էյնշտեյնը, ով տեսականորեն ապացուցեց, որ շաքարի մոլեկուլի չափը հավասար է մեկ նանոմետրի (10 -9 մ):

1924 թվականին ֆրանսիացի ֆիզիկոս Լուի դը Բրոլին առաջ քաշեց նյութի ալիքային հատկությունների գաղափարը՝ դրանով իսկ հիմք դնելով քվանտային մեխանիկայի, որն ուսումնասիրում է միկրոմասնիկների շարժումը։ Քվանտային մեխանիկայի օրենքները հատկապես արդիական են նանոմաշտաբի կառուցվածքներ ստեղծելիս։

1931 Գերմանացի ֆիզիկոսներ Մ.Նոլը և Է.Ռուսկան ստեղծեցին էլեկտրոնային փոխանցման մանրադիտակ, որը դարձավ նոր սերնդի սարքերի նախատիպը, որը հնարավորություն տվեց նայելու նանոօբյեկտների աշխարհը:

1939 Siemens-ը թողարկեց առաջին արդյունաբերական էլեկտրոնային մանրադիտակը ? 10 նմ.

1959 Ամերիկացի ֆիզիկոս, Նոբելյան մրցանակակիր Ռ. Ֆեյնմանը Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտում հայտնի դասախոսության ժամանակ, որը հայտնի է որպես «Ներքևում շատ տեղ կա», արտահայտեց գաղափարներ ատոմային մակարդակում նյութի կառուցվածքը վերահսկելու համար. «Սովորելով. կարգավորել և վերահսկել կառուցվածքները ատոմային մակարդակում, մենք կստանանք նյութեր բոլորովին անսպասելի հատկություններով և կբացահայտենք բոլորովին անսովոր ազդեցություններ:

Ատոմային մակարդակում մանիպուլյացիայի տեխնիկայի զարգացումը շատ խնդիրներ կլուծի»։ Այս դասախոսությունը որոշ իմաստով դարձավ նանոհետազոտությունների մեկնարկային հարթակ: Ռ. Ֆեյնմանի արտահայտած բազմաթիվ տեսլական գաղափարներ, որոնք ֆանտաստիկ էին թվում (էլեկտրոնի փնջի միջոցով մի քանի ատոմ լայնությամբ գծեր փորագրելու, նոր փոքր կառուցվածքներ ստեղծելու համար առանձին ատոմների մանիպուլյացիայի մասին, նանոմետրային մասշտաբով էլեկտրական սխեմաների ստեղծման, կենսաբանական համակարգերում նանոկառուցվածքների օգտագործման մասին) այսօր արդեն իրականացվել են։

1966թ. Ամերիկացի ֆիզիկոս Ռ. Յանգը, ով աշխատում էր Ստանդարտների ազգային բյուրոյում, հայտնագործեց պիեզո շարժիչը, որն այսօր օգտագործվում է զոնդերի մանրադիտակների սկանավորման մեջ՝ նանոգործիքների ճշգրիտ դիրքավորման համար:

1968 Բելլ Ա. Չոն և Դ. Արթուրը ամերիկյան ընկերության գիտական ​​ստորաբաժանման աշխատակիցները մշակեցին մակերեսային նանոմշակման տեսական հիմքերը:

1971 Բել և IBM ընկերությունները արտադրեցին մոնատոմային հաստության առաջին կիսահաղորդչային ֆիլմերը՝ քվանտային հորեր, որոնք նշանավորեցին «գործնական» նանոտեխնոլոգիայի դարաշրջանի սկիզբը:

Ռ. Յանգը առաջ քաշեց Topografiner սարքի գաղափարը, որը ծառայեց որպես զոնդի մանրադիտակի նախատիպ։

1974 «Նանոտեխնոլոգիա» տերմինն առաջին անգամ առաջարկեց ճապոնացի ֆիզիկոս Ն. Տանիգուչին իր «Նանոտեխնոլոգիայի հիմնական հայեցակարգի մասին» զեկույցում այս ոլորտում լայնածավալ աշխատանքների մեկնարկից շատ առաջ տեղի ունեցած միջազգային գիտաժողովում: Տերմինը օգտագործվել է նանոմետրային ճշգրտությամբ նյութերի ծայրահեղ նուրբ մշակումը նկարագրելու համար: «Նանոտեխնոլոգիա» տերմինն առաջարկվել է վերաբերել մեկ միկրոմետրից պակաս չափի մեխանիզմներին:

1981 Գերմանացի ֆիզիկոսներ Գ. Բինինգը և Գ. Էլեկտրահաղորդիչ նյութ՝ առանձին ատոմների չափի լուծողական կարգով, բայց նաև ատոմային մակարդակում նյութի վրա ազդելու համար, այսինքն. շահարկել ատոմները և, հետևաբար, ուղղակիորեն հավաքել դրանցից ցանկացած նյութ:

1985 Գիտնականների թիմը, որը բաղկացած էր Գ.Կրոտոյից (Անգլիա), Ռ. Քուրլից, Ռ. Սմալլիից (ԱՄՆ) հայտնաբերեց բնության մեջ ածխածնի գոյության նոր ալոտրոպ ձև՝ ֆուլերենը և ուսումնասիրեց նրա հատկությունները (Նոբելյան մրցանակ 1996 թ.): Ածխածնի գնդաձեւ բարձր սիմետրիկ մոլեկուլների գոյության հնարավորությունը 1970 թվականին կանխատեսել են ճապոնացի գիտնականներ Է.Օսավան և Զ.Յոշիլդան։

1973 թվականին ռուս գիտնականներ Դ. Ա. Բոչվարը և Է.

1986 Ստեղծվեց սկանավորող ատոմային ուժային մանրադիտակ (հեղինակներ՝ Գ. Բիննինգ, Կ. Կուատ, Կ. Գերբեր, IBM-ի աշխատակիցներ, Նոբելյան մրցանակ 1992), որը, ի տարբերություն սկանավորող թունելային մանրադիտակի, հնարավորություն տվեց ուսումնասիրել ոչ միայն ատոմային կառուցվածքը։ հաղորդիչ, այլ նաև ցանկացած նյութեր, ներառյալ օրգանական մոլեկուլները, կենսաբանական առարկաները և այլն:

Նանոտեխնոլոգիան հայտնի է դարձել լայն հասարակությանը։ Համակարգի հիմնական հայեցակարգը, որն ըմբռնում էր նախորդ նվաճումները, հնչեց ամերիկացի ֆուտուրոլոգ, Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի արհեստական ​​ինտելեկտի լաբորատորիայի աշխատակից Է.Դրեքսլերի «Արարման շարժիչներ. Նանոտեխնոլոգիայի գալիք դարաշրջանը» գրքում: Հեղինակը կանխատեսել է նանոտեխնոլոգիայի ակտիվ զարգացումն ու գործնական կիրառումը։ Շատ տասնամյակներ շարունակ հաշվարկված այս կանխատեսումն արդարացվում է քայլ առ քայլ և ժամանակից զգալիորեն շուտ։

1987 Ամերիկացի ֆիզիկոսներ Տ. Ֆուտոնը և Գ. Դոլանը (Bell Labs) ստեղծեցին առաջին մեկէլեկտրոնային տրանզիստորը:

Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ջ.Մ. Լենը կիրառության մեջ մտցրեց «ինքնակազմակերպում» և «ինքնահավաքում» հասկացությունները, որոնք դարձան հիմնական հասկացություններ նանո-օբյեկտների նախագծման մեջ։

1988-1989 թթ Գիտնականների երկու անկախ խմբեր՝ Ա. Ֆեհրի և Պ. Գրյունբերգի գլխավորությամբ, հայտնաբերել են հսկա մագնիսական դիմադրության (GMR) ֆենոմենը. արտաքին մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում. Այս էֆեկտի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս գրանցել տվյալները ատոմային տեղեկատվության խտությամբ կոշտ սկավառակների վրա (Նոբելյան մրցանակ 2007 թ.):

1989 Ցուցադրվեց նանոտեխնոլոգիայի առաջին գործնական ձեռքբերումը՝ օգտագործելով IBM-ի կողմից արտադրված սկանավորող թունելային մանրադիտակ, ամերիկացի հետազոտողներ Դ. Էիգլերը,

Է. Շվեյցերը 35 քսենոնի ատոմներից շարեց ընկերության տարբերանշանի («IBM») երեք տառերը՝ դրանք հաջորդաբար տեղափոխելով նիկելի միաբյուրեղի մակերեսին:

1990 Գիտնականների թիմը՝ Վ. Կրետշմերի (Գերմանիա) գլխավորությամբ և

Դ.Հաֆմանը (ԱՄՆ) ստեղծել է ֆուլերենների սինթեզի արդյունավետ տեխնոլոգիա, որը նպաստել է դրանց հատկությունների ինտենսիվ ուսումնասիրությանը և դրանց կիրառման հեռանկարային ոլորտների բացահայտմանը:

1991 Ճապոնացի ֆիզիկոս Ս. Իիջիման հայտնաբերեց ածխածնի նոր ձև

բնիկ կլաստերները ածխածնային նանոխողովակներ են, որոնք ցուցադրում են յուրահատուկ հատկությունների մի ամբողջ շարք և հիմք են հանդիսանում նյութագիտության և էլեկտրոնիկայի ոլորտում հեղափոխական փոխակերպումների համար:

Ճապոնիայում սկսվել է ատոմների և մոլեկուլների մանիպուլյացիայի տեխնոլոգիայի զարգացման պետական ​​ծրագիր՝ «Ատոմային տեխնոլոգիաներ» նախագիծը:

1993 թվականին ԱՄՆ-ում կազմակերպվեց նանոտեխնոլոգիաների առաջին լաբորատորիան։

1994 Առաջին անգամ ցուցադրվեց լազեր՝ հիմնված ինքնակազմակերպվող քվանտային կետերի վրա (Դ. Բիմբերգ, Գերմանիա)։

1998 - Հոլանդացի ֆիզիկոս Ս. Դեկերը ստեղծեց առաջին նանոտրանզիստորը, որը հիմնված էր նանոտրոպեների վրա:

Ճապոնիան գործարկել է Astroboy ծրագիրը՝ տիեզերքում աշխատելու ունակ նանոէլեկտրոնիկայի մշակման համար:

1999թ. Ամերիկացի գիտնականներ Մ. Ռիդը և Դ. Տուրը մշակեցին միասնական սկզբունքներ և՛ մեկ մոլեկուլի, և՛ դրանց շղթայի մանիպուլյացիայի համար:

Միկրոէլեկտրոնիկայի տարրային հիմքը հատել է 100 նմ սահմանագիծը։

2000 Միացյալ Նահանգները սկսեց լայնածավալ նանոտեխնոլոգիաների հետազոտական ​​ծրագիր, որը կոչվում էր Ազգային Նանոտեխնոլոգիական նախաձեռնություն (NNI):

Գերմանացի ֆիզիկոս Ռ. Մագերլեն առաջարկել է նանոտոմոգրաֆիայի տեխնոլոգիան՝ ստեղծելով 100 նմ լուծաչափով նյութի ներքին կառուցվածքի եռաչափ պատկեր։ Նախագիծը ֆինանսավորվել է Volkswagen-ի կողմից։

2002 Hewlett Research Center-ի աշխատակազմ

Packard-ը (ԱՄՆ) Ֆ. Կուկեսը և Ս. Ուիլյամսը արտոնագրեցին միկրոսխեմաների ստեղծման տեխնոլոգիա, որը հիմնված է մոլեկուլային մակարդակում իրականացվող բարդ տրամաբանությամբ հատվող նանոլարերի վրա:

Ս.Դեկերը միացրել է ածխածնային նանոխողովակը ԴՆԹ-ի հետ՝ ստանալով մեկ նանոմեխանիզմ։

2004 Մանչեսթերի համալսարանում (Մեծ Բրիտանիա) ստեղծվել է գրաֆենը՝ մեկ ատոմ հաստությամբ գրաֆիտի կառուցվածքով նյութ, որը խոստումնալից փոխարինում է ինտեգրալ սխեմաներում սիլիցիումին (գիտնականներ Ա. Գեյմը և Կ. Նովոսելովը արժանացել են Նոբելյան մրցանակի 2010թ. գրաֆենի ստեղծում):

2005թ. Altar Nanotechnologies-ը (ԱՄՆ) հայտարարեց նանոմարտկոցի ստեղծման մասին:

2006թ. ԱՄՆ-ի Հյուսիսարևմտյան համալսարանի հետազոտողները ստեղծեցին նանոկառուցվածքների համար նախատեսված առաջին «տպագրական մեքենան». մի սարք, որը թույլ է տալիս միաժամանակ արտադրել ավելի քան 50 հազար նանոկառուցվածքներ նանոմաշտաբով ատոմային ճշգրտությամբ և նույն մոլեկուլային ձևանմուշը մակերեսի վրա, որը նանոհամակարգերի ապագա զանգվածային արտադրության հիմքը:

IBM-ի ամերիկացի գիտնականներին հաջողվել է աշխարհում առաջին անգամ ստեղծել ածխածնային նանոխողովակի վրա հիմնված լիարժեք ֆունկցիոնալ ինտեգրալ շղթա։

Ռայսի համալսարանից (ԱՄՆ) Դ. Տուրը ստեղծեց առաջին շարժվող նանոհամակարգը՝ 4 նմ չափի մոլեկուլային մեքենա:

Պորտսմութի (Մեծ Բրիտանիա) համալսարանի մի խումբ գիտնականներ մշակել են ԴՆԹ-ի վրա հիմնված էլեկտրոնային բիոնոտեխնոլոգիական առաջին անջատիչը, որը խոստումնալից հիմք է կենդանի օրգանիզմների «աշխարհի» և համակարգիչների «աշխարհի» միջև հաղորդակցության համար:

Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (ԱՄՆ) գիտնականները մշակել են արյան առաջին շարժական բիոսենսորային անալիզատորը (շարժական լաբորատորիա «lab-on-chip»):

2007 թվականին Intel-ը (ԱՄՆ) սկսեց արտադրել պրոցեսորներ, որոնք պարունակում էին ամենափոքր կառուցվածքային տարրը՝ ~ 45 նմ:

Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (Վրաստան, ԱՄՆ) աշխատակիցները մշակել են սկանավորման լիտոգրաֆիայի տեխնոլոգիա՝ 12 նմ լուծաչափով։

Վերոնշյալ և այլ ուսումնասիրությունները, հայտնագործությունները և գյուտերը հզոր խթան են տվել արդյունաբերության մեջ նանոտեխնոլոգիական մեթոդների կիրառմանը։ Սկսվել է կիրառական նանոտեխնոլոգիայի արագ զարգացումը։

Հայտնվեցին առաջին կոմերցիոն նանոնյութերը՝ նանոփոշիներ, նանոծածկույթներ, զանգվածային նանոնյութեր, նանոքիմիական և նանոկենսաբանական պատրաստուկներ; ստեղծվել են նանոտեխնոլոգիայի վրա հիմնված տարբեր նպատակների համար նախատեսված առաջին էլեկտրոնային սարքերը և սենսորները. Նանոնյութերի արտադրության բազմաթիվ մեթոդներ են մշակվել։

Աշխարհի շատ երկրներ կառավարությունների և պետությունների ղեկավարների մակարդակով նանոտեխնոլոգիայի հիմնախնդիրների ուսումնասիրություններին ակտիվորեն մասնակցել են՝ գնահատելով ապագայի հեռանկարները։ Աշխարհի առաջատար համալսարաններում և ինստիտուտներում (ԱՄՆ, Գերմանիա, Ճապոնիա, Ռուսաստան, Անգլիա, Ֆրանսիա, Իտալիա, Շվեյցարիա, Չինաստան, Իսրայել և այլն) ստեղծվել են նանոկառուցվածքների լաբորատորիաներ և բաժիններ՝ հայտնի գիտնականների ղեկավարությամբ։

Նանոտեխնոլոգիաներն արդեն օգտագործվում են մարդկային գործունեության առավել նշանակալից ոլորտներում՝ ռադիոէլեկտրոնիկա, տեղեկատվական տեխնոլոգիաներ, էներգետիկա, տրանսպորտ, կենսատեխնոլոգիա, բժշկություն և պաշտպանական արդյունաբերություն:

Այսօր աշխարհի ավելի քան 50 երկիր ներգրավված է նանոհետազոտության մեջ:

Այս ոլորտում եզակի հետազոտական ​​արդյունքների համար շնորհվել են ութ Նոբելյան մրցանակներ:

2. Նանոգիտության հիմնական հասկացությունները

Նանոգիտությունը որպես ինքնուրույն գիտություն ի հայտ է եկել միայն վերջին 7-10 տարում։ Նանոկառուցվածքների ուսումնասիրությունը շատ դասական գիտական ​​առարկաների համար ընդհանուր ուղղություն է: Նանոքիմիան զբաղեցնում է առաջատար տեղերից մեկը դրանց շարքում, քանի որ այն գրեթե անսահմանափակ հնարավորություններ է բացում նոր նանոնյութերի մշակման, արտադրության և հետազոտման համար՝ որոշակի հատկություններով, որոնք հաճախ որակով գերազանցում են բնական նյութերին:

Նանոքիմիան գիտություն է, որն ուսումնասիրում է տարբեր նանոկառուցվածքների հատկությունները, ինչպես նաև դրանց արտադրության, ուսումնասիրման և ձևափոխման նոր մեթոդների մշակումը։

Նանոքիմիայի առաջնահերթ խնդիրն է կապ հաստատել նանոմասնիկի չափի և նրա հատկությունների միջև:

Նանոքիմիայի հետազոտության օբյեկտները այնպիսի զանգվածով մարմիններ են, որ դրանց համարժեք չափերը մնում են նանոինտերվալի սահմաններում (0,1 - 100 նմ):

Նանոմաշտաբով առարկաները միջանկյալ դիրք են զբաղեցնում մի կողմից զանգվածային նյութերի, մյուս կողմից՝ ատոմների ու մոլեկուլների միջև։ Նման առարկաների առկայությունը նյութերում նրանց տալիս է նոր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ: Նանոօբյեկտները միջանկյալ և կապող օղակ են աշխարհի միջև, որտեղ գործում են քվանտային մեխանիկայի օրենքները և աշխարհի, որտեղ գործում են դասական ֆիզիկայի օրենքները:

Նկար 1. Շրջապատող աշխարհի օբյեկտների բնորոշ չափերը

Նանոքիմիան ուսումնասիրում է տարբեր նանոհամակարգերի պատրաստումը և հատկությունները։ Նանոհամակարգերը բազմաթիվ մարմիններ են, որոնք շրջապատված են գազային կամ հեղուկ միջավայրով: Նման մարմինները կարող են լինել բազմատոմային կլաստերներ և մոլեկուլներ, նանոկաթիլներ և նանոբյուրեղներ։ Սրանք միջանկյալ ձևեր են ատոմների և մակրոսկոպիկ մարմինների միջև։ Համակարգերի չափերը մնում են 0,1 - 100 նմ միջակայքում։

Աղյուսակ 1. Նանոքիմիական օբյեկտների դասակարգումն ըստ փուլային վիճակի

նանոգիտության նանոմասնիկների նանոքիմիայի դասակարգում

Նանոքիմիայի կողմից ուսումնասիրված օբյեկտների շրջանակը շարունակաբար ընդլայնվում է: Քիմիկոսները միշտ ձգտել են հասկանալ, թե ինչն է առանձնահատուկ նանոմետրի մարմինների մեջ: Սա հանգեցրեց կոլոիդային և մակրոմոլեկուլային քիմիայի արագ զարգացմանը։

20-րդ դարի 80-90-ական թվականներին էլեկտրոնի, ատոմային ուժի և թունելային մանրադիտակի մեթոդների շնորհիվ հնարավոր եղավ դիտարկել մետաղների և անօրգանական աղերի նանաբյուրեղների, սպիտակուցի մոլեկուլների, ֆուլերենների և նանոխողովակների վարքագիծը, իսկ վերջին տարիներին՝ դիտարկումները լայն տարածում են գտել.

Աղյուսակ 2. Նանոքիմիական հետազոտության օբյեկտները

Այսպիսով, կարելի է առանձնացնել նանոքիմիայի հետևյալ հիմնական բնութագրերը.

1. Օբյեկտների երկրաչափական չափերը նանոմետրային սանդղակով են.

2. Նոր հատկությունների դրսևորում ըստ առարկաների և դրանց հավաքածուների.

3. Օբյեկտների վերահսկման և ճշգրիտ մանիպուլյացիայի հնարավորություն;

4. Օբյեկտների հիման վրա հավաքված առարկաները և սարքերը ստանում են նոր սպառողական հատկություններ:

3. Որոշ նանոմասնիկների կառուցվածքի և վարքագծի առանձնահատկությունները

Իներտ գազի ատոմներից պատրաստված նանոմասնիկները ամենապարզ նանոօբյեկտներն են։ Ամբողջովին լցված էլեկտրոնային թաղանթներով ազնիվ գազերի ատոմները թույլ են փոխազդում միմյանց հետ վան դեր Վալսյան ուժերի միջոցով։ Նման մասնիկները նկարագրելիս օգտագործվում է կոշտ գնդակի մոդելը:

Մետաղական նանոմասնիկներ. Մի քանի ատոմների մետաղական կլաստերներում կարող են իրականացվել ինչպես կովալենտային, այնպես էլ մետաղական տիպի կապեր։ Մետաղական նանոմասնիկները շատ ռեակտիվ են և հաճախ օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ: Մետաղական նանոմասնիկները սովորաբար ստանում են կանոնավոր ձևեր՝ ութանիստ, իկոսաեդրոն, տետրադեկաեդրոն։

Ֆրակտալ կլաստերները ճյուղավորված կառուցվածք ունեցող առարկաներ են՝ մուր, կոլոիդներ, տարբեր աերոզոլներ և աերոգելներ։ Ֆրակտալն այն առարկան է, որտեղ աճող խոշորացումով դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես է նույն կառուցվածքը կրկնվում նրա մեջ բոլոր մակարդակներում և ցանկացած մասշտաբով:

Մոլեկուլային կլաստերները մոլեկուլներից բաղկացած կլաստերներ են։ Կլաստերների մեծ մասը մոլեկուլային են: Նրանց քանակն ու բազմազանությունը հսկայական է։ Մասնավորապես, շատ կենսաբանական մակրոմոլեկուլներ պատկանում են մոլեկուլային կլաստերներին։

Ֆուլերենները սնամեջ մասնիկներ են, որոնք ձևավորվում են ածխածնի ատոմների պոլիէդրներից, որոնք միացված են կովալենտային կապով։ Ֆուլերենների մեջ առանձնահատուկ տեղ է զբաղեցնում 60 ածխածնի ատոմներից բաղկացած մասնիկը` C60, որը հիշեցնում է միկրոսկոպիկ ֆուտբոլի գնդակ:

Նանոխողովակները խոռոչ մոլեկուլներ են, որոնք բաղկացած են մոտավորապես 1,000,000 ածխածնի ատոմներից և միաշերտ խողովակներ են՝ մոտ մեկ նանոմետր տրամագծով և մի քանի տասնյակ միկրոն երկարությամբ: Նանոխողովակի մակերեսին ածխածնի ատոմները գտնվում են կանոնավոր վեցանկյունների գագաթներում։

4. Նանոքիմիայի կիրառական կիրառությունների տեսակները

Պայմանականորեն, նանոքիմիան կարելի է բաժանել.

1. Տեսական

2. Փորձարարական

3. Կիրառվել է

Տեսական նանոքիմիան մշակում է նանոմարմինների վարքագծի հաշվարկման մեթոդներ՝ հաշվի առնելով մասնիկների վիճակի այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են տարածական կոորդինատները և արագությունները, զանգվածը, յուրաքանչյուր նանոմասնիկի կազմի, ձևի և կառուցվածքի բնութագրերը:

Փորձարարական նանոքիմիան զարգանում է երեք ուղղություններով. Առաջինի շրջանակներում մշակվում և կիրառվում են գերզգայուն սպեկտրային մեթոդներ, որոնք հնարավորություն են տալիս դատել տասնյակ և հարյուրավոր ատոմներ պարունակող մոլեկուլների կառուցվածքի մասին։ Երկրորդ ուղղության շրջանակներում ուսումնասիրվում են նանոմարմինների վրա տեղական (տեղական) էլեկտրական, մագնիսական կամ մեխանիկական ազդեցությամբ երևույթները, որոնք իրականացվում են նանոզոնդների և հատուկ մանիպուլյատորների միջոցով։ Երրորդ ուղղության շրջանակներում որոշվում են նանոմարմինների կոլեկտիվների մակրոկինետիկ բնութագրերը և նանոմարմինների բաշխման ֆունկցիաները՝ ըստ վիճակի պարամետրերի։

Կիրառական նանոքիմիան ներառում է.

Ինժեներական և նանոտեխնոլոգիաների մեջ նանոհամակարգերի կիրառման տեսական հիմքերի մշակում, դրանց օգտագործման պայմաններում հատուկ նանոհամակարգերի զարգացման կանխատեսման մեթոդներ, ինչպես նաև շահագործման օպտիմալ մեթոդների որոնում (տեխնիկական նանոքիմիա):

Նանոհամակարգերի վարքագծի տեսական մոդելների ստեղծում նանոնյութերի սինթեզի ժամանակ և դրանց արտադրության համար օպտիմալ պայմանների որոնում (սինթետիկ նանոքիմիա)։

Կենսաբանական նանոհամակարգերի ուսումնասիրություն և բժշկական նպատակներով նանոհամակարգերի օգտագործման մեթոդների ստեղծում (բժշկական նանոքիմիա)։

Շրջակա միջավայրում նանոմասնիկների ձևավորման և միգրացիայի տեսական մոդելների մշակում և բնական ջրերը կամ օդը նանոմասնիկներից մաքրելու մեթոդները (շրջակա միջավայրի նանոքիմիա):

5. Նանոմասնիկների ստացման մեթոդներ

Նանոմասնիկների պատրաստում գազային փուլում.

1 Նանոմասնիկների ստացում «գոլորշիացում-խտացում» գործընթացում:

Գազային փուլում առավել հաճախ իրականացվում են հետևյալ գործընթացները՝ գոլորշիացում - խտացում (գոլորշիացում էլեկտրական աղեղում և պլազմայում); ավանդադրում; տեղաքիմիական ռեակցիաներ (վերականգնում, օքսիդացում, պինդ ֆազային մասնիկների տարրալուծում): Գոլորշիացում-խտացման գործընթացում հեղուկ կամ պինդ նյութերը գոլորշիացվում են վերահսկվող ջերմաստիճանում ցածր ճնշման իներտ գազի մթնոլորտում, որին հաջորդում է գոլորշիների խտացումը հովացման միջավայրում կամ հովացման սարքերի վրա: Այս մեթոդը հնարավորություն է տալիս ստանալ երկուից մինչև մի քանի հարյուր նանոմետր չափերի մասնիկներ։ 20 նմ-ից պակաս չափսերով նանոմասնիկները սովորաբար գնդաձև են, մինչդեռ ավելի մեծերը կարող են երեսապատված թվալ:

Սովորաբար, գոլորշիացվող նյութը տեղադրվում է ջեռուցիչով և անցքով (դիֆրագմ) ունեցող ջեռուցման խցիկում, որի միջոցով նյութի գոլորշիացված մասնիկները մտնում են վակուումային տարածություն (մոտ 0,10 Պա ճնշմամբ), որտեղ մոլեկուլային ճառագայթ է: ձեւավորվել է. Մասնիկները, շարժվելով գրեթե գծային, խտանում են սառեցված ենթաշերտի վրա։ Գազը սարքից դուրս է մղվում փականի միջոցով: Աղբյուրի ջերմաստիճանը ընտրվում է կախված մոլեկուլային ճառագայթի պահանջվող ինտենսիվությունից և գոլորշիացված նյութից վերևում գտնվող հավասարակշռության ճնշումից: Այն կարող է լինել ավելի բարձր կամ ցածր, քան նյութի հալման կետը:

Հարկ է նշել, որ որոշ նյութեր (օրինակ՝ Sn և Ge) գոլորշիանում են ինչպես առանձին ատոմների, այնպես էլ փոքր կլաստերների տեսքով։ Ցածր ինտենսիվության մոլեկուլային ճառագայթներում, որոնք ստացվում են տաքացման խցիկի բացվածքով հեղումով, նկատվում է փոքր չափերի կլաստերների միատեսակ բաշխում։ Մոլեկուլային ճառագայթի մեթոդի հիմնական առավելությունը ճառագայթի ինտենսիվությունը բավականին ճշգրիտ կարգավորելու և խտացման գոտի մասնիկների մատակարարման արագությունը վերահսկելու ունակությունն է:

2 Նանոմասնիկների գազաֆազային արտադրություն.

Ցածր ինտենսիվության մոլեկուլային ճառագայթման մեթոդը հաճախ զուգակցվում է քիմիական նստեցման մեթոդների հետ: Տեղավորումն իրականացվում է ապարատի սառը մակերևույթի մոտ կամ ուղղակիորեն վերահսկվող ջերմաստիճանի և նվազեցված ճնշման ներքո՝ մասնիկների բախման հավանականությունը նվազեցնելու համար:

Նանոմասնիկների գազաֆազային արտադրության համար օգտագործվում են կայանքներ, որոնք տարբերվում են գոլորշիացված նյութի մատակարարման և տաքացման եղանակներից, գազային միջավայրի բաղադրության, խտացման գործընթացի իրականացման և ստացված փոշու ընտրության մեթոդներից: Օրինակ, փոշին նստում է սառեցված պտտվող մխոցի կամ թմբուկի վրա և քերվում այն ​​ընդունող տարայի մեջ:

Մետաղական նանոփոշիների գազաֆազային սինթեզի ապարատի նախագծային դիագրամը ներառում է աշխատանքային խցիկ, սառեցված թմբուկ, քերիչ, ձագար, փոշու ընդունող տարա, տաքացվող խողովակային ռեակտոր և գոլորշիացված նյութի վերահսկվող մատակարարման սարք և կրող գազ. Խողովակային ռեակտորում գոլորշիացված նյութը խառնվում է կրող իներտ գազի հետ և տեղափոխվում գազաֆազային վիճակ։

Ստացված կլաստերների կամ նանոմասնիկների շարունակական հոսքը ռեակտորից հոսում է ապարատի աշխատանքային խցիկ, որտեղ ստեղծվում է 1 - 50 Պա կարգի ճնշում։ Նանոմասնիկների խտացումը և փոշու տեսքով դրանց նստեցումը տեղի է ունենում սառեցված պտտվող թմբուկի մակերեսին: Օգտագործելով քերիչ, փոշին հանվում է թմբուկի մակերեսից; այնուհետև այն ձագարով անցնում է ընդունող տարայի մեջ և ուղարկվում հետագա մշակման:

Ի տարբերություն վակուումում գոլորշիացման, հազվագյուտ մթնոլորտում գոլորշիացած նյութի ատոմներն արագորեն կորցնում են կինետիկ էներգիան գազի ատոմների հետ բախումների պատճառով և ձևավորում բյուրեղային միջուկներ (կլաստերներ): Երբ դրանք խտանում են, առաջանում են նանոբյուրեղային մասնիկներ։ Այսպիսով, ալյումինի գոլորշիների խտացման գործընթացում ջրածնի, հելիումի և արգոնի միջավայրում գազի տարբեր ճնշումների դեպքում ստացվում են 20 - 100 նմ չափի մասնիկներ։

3 Նանոմասնիկների պատրաստում տեղաքիմիական ռեակցիաների միջոցով:

Օգտագործելով որոշակի գազային միջավայրերի տեղային ռեակցիաները մետաղական նանոմասնիկների հետ գոլորշիների փուլից դրանց խտացման պահին հնարավոր է ստանալ ցանկալի միացությունների նանոմասնիկներ։ Պահանջվող միացությունը ստանալու համար գոլորշիացված մետաղի փոխազդեցությունը ռեագենտ գազի հետ կարող է ապահովվել անմիջապես գազային փուլում։

Գազաֆազային քիմիական ռեակցիաների մեթոդում նանոնյութերի սինթեզը տեղի է ունենում բարձր ցնդող նյութերի գոլորշիների մթնոլորտում տեղի ունեցող քիմիական փոխակերպումների պատճառով։ Որպես սկզբնական ռեակտիվներ լայնորեն օգտագործվում են հալոգենիդները (հատկապես մետաղների քլորիդները), մետաղների թթվածին MeOnClm, ալկօքսիդները Me(OR)n, ալկիլային միացությունները Me(R)n, մետաղական գոլորշիները և այլն։ Այս մեթոդը կարող է արտադրել բորի, ածխածնի, մետաղների, համաձուլվածքների, նիտրիդների, կարբիդների, սիլիցիդների, սուլֆիդների և այլ միացությունների նանոնյութեր:

Քննարկվող մեթոդով նանոնյութերը սինթեզելիս ստացված արտադրանքի հատկությունների վրա մեծապես ազդում են ռեակտորների դիզայնը, ռեակտիվների տաքացման եղանակը, գործընթացի ընթացքում ջերմաստիճանի գրադիենտը և մի շարք այլ գործոններ:

Գազաֆազային քիմիական ռեակցիաները սովորաբար իրականացվում են խողովակային հոսքի տարբեր տեսակի ռեակտորներում: Առավել տարածված են ռեակցիայի գոտու արտաքին ջեռուցմամբ ռեակտորները։ Որպես ապարատի ռեակցիայի գոտու կառուցվածքային նյութեր օգտագործվում են քվարցային միացություններ, կերամիկական նյութեր կամ կավահող։

Գազային փուլի տոպոքիմիական փոխազդեցությունը փոշու հետ օգտագործվում է դրա մասնիկների վրա տարբեր ծածկույթներ կիրառելու և փոփոխող հավելումներ ներմուծելու համար: Այս դեպքում անհրաժեշտ է կարգավորել գործընթացի անհավասարության աստիճանը, որպեսզի պինդ փուլն ազատվի միայն մասնիկների մակերեսի վրա, այլ ոչ թե մասնիկների միջև ծավալով։ Օրինակ, տեղաքիմիական ռեակցիաները ներառում են օքսիդների փոխազդեցությունը ազոտի հետ ածխածնի առկայության դեպքում նիտրիդների սինթեզի համար: Այս կերպ սինթեզվում են սիլիցիումի, ալյումինի, տիտանի և ցիրկոնիումի նիտրիդների փոշիներ։

Իներտ գազի բաղադրությունը ազդում է մասնիկների աճի արագության վրա: Շրջակա միջավայրի ավելի ծանր ատոմներն ավելի ինտենսիվորեն էներգիա են վերցնում խտացված ատոմներից և դրանով իսկ նպաստում մասնիկների աճին, ինչպես հովացման ջերմաստիճանի նվազումը նույնպես նպաստում է մասնիկների աճին։ Փոխելով ապարատում գազի ճնշումը և գազային միջավայրի բաղադրությունը՝ հնարավոր է ստանալ տարբեր չափերի նանոմասնիկներ։ Այսպիսով, հելիումը արգոնով կամ քսենոնով փոխարինելը մի քանի անգամ մեծացնում է ստացված նանոմասնիկների չափերը։

Գազային փուլում նանոփոշիների արտադրությունը նպաստում է պինդ-գազի միջերեսի համեմատաբար ցածր մակերեսային լարվածության պատճառով. Մակերեւութային լարվածության աճը հանգեցնում է ագրեգատի մեջ նանոմասնիկների խտացմանը: Միևնույն ժամանակ, բարձր ջերմաստիճանը արագացնում է դիֆուզիոն գործընթացները, ինչը նպաստում է մասնիկների աճին և մասնիկների միջև ամուր կամուրջների ձևավորմանը: Քննարկվող մեթոդի հիմնական խնդիրը նանոմասնիկների անջատումն է գազային փուլից այն պայմաններում, երբ գազի հոսքում մասնիկների կոնցենտրացիան ցածր է, իսկ գազի ջերմաստիճանը բավականին բարձր։ Նանոմասնիկները որսալու համար օգտագործվում են հատուկ զտիչ սարքեր (օրինակ՝ մետաղ-կերամիկական ֆիլտրեր, էլեկտրական նստիչներ), ցիկլոններում և հիդրոցիկլոններում պինդ մասնիկների կենտրոնախույս նստեցում և հատուկ գազային ցենտրիֆուգներ։

Նանոմասնիկները կարող են առաջանալ մետաղական կատիոններ, մոլեկուլային անիոններ կամ մետաղական օրգանական միացություններ պարունակող պինդ մարմինների բարձր ջերմաստիճանի քայքայման արդյունքում։ Այս գործընթացը կոչվում է թերմոլիզ: Օրինակ, լիթիումի փոքր մասնիկներ կարելի է ձեռք բերել լիթիումի ազիդ LiIII-ի տարրալուծմամբ։ Նյութը տեղադրվում է էվակուացված քվարցային խողովակի մեջ և տեղադրման մեջ տաքացվում է մինչև 400 C: Մոտ 370 C ջերմաստիճանի դեպքում ազիդը քայքայվում է գազային N2-ի արտազատմամբ, որը կարող է որոշվել տարհանված տարածության ճնշման բարձրացմամբ։ Մի քանի րոպե անց ճնշումը իջնում ​​է սկզբնական մակարդակին՝ ցույց տալով, որ ամբողջ N2-ը հանվել է: Մնացած լիթիումի ատոմները միանում են՝ ձևավորելով փոքր կոլոիդ մետաղական մասնիկներ։ Այս մեթոդը կարող է արտադրել 5 նմ-ից պակաս չափսերով մասնիկներ: Մասնիկները կարող են պասիվացվել՝ խցիկի մեջ համապատասխան գազ մտցնելով:

Նանոմասնիկների պատրաստում հեղուկ փուլում.

1 Քիմիական խտացում.

Նանոմասնիկների և գերդիսպերս համակարգերի արտադրության քիմիական մեթոդները հայտնի են բավականին երկար ժամանակ։ Ոսկու (կարմիր) լուծույթի կոլոիդային լուծույթ՝ 20 նմ մասնիկի չափով, ստացվել է 1857 թ. Մ.Ֆարադայ. Արոլի ագրեգատիվ կայունությունը բացատրվում է պինդ լուծույթի միջերեսում կրկնակի էլեկտրական շերտի ձևավորմամբ և տարանջատող ճնշման էլեկտրաստատիկ բաղադրիչի առաջացմամբ, որն այս համակարգի կայունացման հիմնական գործոնն է:

Ամենապարզ և ամենահաճախ օգտագործվող մեթոդը լուծույթներում նանոմասնիկների սինթեզն է տարբեր ռեակցիաների միջոցով։ Մետաղական նանոմասնիկներ ստանալու համար օգտագործվում են վերականգնողական ռեակցիաներ, որոնցում որպես վերականգնող նյութեր օգտագործվում են ալյումին և բորոհիդրիդներ, տետրաբորատներ, հիպոֆոսֆիտներ և շատ այլ անօրգանական և օրգանական միացություններ։

Մետաղների աղերի և օքսիդների նանո չափերի մասնիկներն առավել հաճախ ստացվում են փոխանակման և հիդրոլիզի ռեակցիաներում։ Օրինակ, 7 նմ մասնիկի չափով ոսկու լուծ կարելի է ձեռք բերել ոսկու քլորիդը նատրիումի բորոհիդրիդով նվազեցնելով, օգտագործելով դոդեկանեթիոլը որպես կայունացուցիչ: Թիոլները լայնորեն օգտագործվում են կիսահաղորդչային նանոմասնիկների կայունացման համար։ Այս մեթոդն ունի չափազանց լայն հնարավորություններ և թույլ է տալիս ձեռք բերել կենսաբանորեն ակտիվ մակրոմոլեկուլներ պարունակող նյութեր:

2 Տեղումները լուծույթներում և հալվածքներում:

Տեղումները լուծույթներում.

Հեղուկ միջավայրում նանոմասնիկների առաջացման ընդհանուր օրինաչափությունները կախված են բազմաթիվ գործոններից՝ սկզբնական նյութի բաղադրությունից և հատկություններից (լուծույթ, հալում); դիտարկվող համակարգի փուլային հավասարակշռության դիագրամի բնույթը. լուծույթի կամ հալման գերհագեցում ստեղծելու մեթոդ. օգտագործվող սարքավորումները և դրանց շահագործման ռեժիմները.

Անհրաժեշտ փուլերի սինթեզի դեպքում փոշին չորացնելուց հետո ջերմային մշակում են կամ այդ փուլերը միացնում են մեկին։ Ջերմային մշակումից հետո ագրեգատները բաժանվում են նանոմասնիկների չափերի:

Ելակետային նյութերը և լուծիչն ընտրված են այնպես, որ լվացման և հետագա ջերմային մշակման ընթացքում կողմնակի արտադրանքները հնարավոր լինի ամբողջությամբ հեռացնել նպատակային արտադրանքից՝ առանց շրջակա միջավայրի աղտոտման: Ռեակտիվները արդյունավետ խառնելու համար օգտագործվում են խառնիչ սարքեր տարբեր տեսակի խառնիչներով (պտուտակ, ձող, տուրբին), պոմպերի միջոցով շրջանառության խառնում (կենտրոնախույս և հանդերձում), ցրող սարքեր (վարդակներ, վարդակներ, ներարկիչներ, պտտվող սկավառակներ, ակուստիկ սրսկիչներ և այլն): .

Մի կողմից, ռեակտորի արտադրողականությունը բարձրացնելու համար սկզբնական նյութերի լուծելիությունը պետք է լինի բարձր։ Այնուամենայնիվ, նանոմասնիկներ ստանալիս դա կավելացնի դրանց զանգվածային պարունակությունը ստացված կասեցման մեջ և ագրեգատների մեջ միավորվելու հավանականությունը:

Մյուս կողմից, պինդ փուլի ձևավորման գործընթացում անհավասարակշռության բարձր աստիճան ապահովելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել ելակետային նյութերի հագեցած լուծույթներ։ Կասեցիայի մեջ նանոմասնիկների փոքր մասնաբաժինը պահպանելու համար խորհուրդ է տրվում օգտագործել թեթևակի լուծվող սկզբնական նյութեր: Այս դեպքում ռեակտորի արտադրողականությունը կնվազի։ Մեկ այլ հնարավորություն է օգտագործել փոքր քանակությամբ նստեցնող նյութ և մեծ ավելցուկ: Ջրային լուծույթներում նստեցման դեպքում ամոնիակի, ամոնիումի կարբոնատի, օքսալաթթվի կամ ամոնիումի օքսոլատի լուծույթները առավել հաճախ օգտագործվում են որպես նստեցնող նյութեր: Որպես տեղումների սկզբնական նյութեր ընտրվում են ազոտական, աղաթթուների կամ քացախաթթուների լավ լուծվող աղերը։

Կարգավորելով լուծույթի pH-ը և ջերմաստիճանը, հնարավոր է պայմաններ ստեղծել բարձր ցրված հիդրօքսիդների արտադրության համար։ Այնուհետեւ արտադրանքը կալցինացվում է եւ, անհրաժեշտության դեպքում, կրճատվում է: Ստացված մետաղական փոշիները ունեն 50 - 150 նմ չափ և գնդաձև կամ մոտ գնդաձև ձև: Տեղակայման մեթոդը կարող է օգտագործվել մետաղի օքսիդի և մետաղի օքսիդի նյութերի, դրանց հիման վրա կազմված կոմպոզիցիաների, տարբեր ֆերիտների և աղերի ստացման համար։

Կրիտիկական փուլը, որը որոշում է ստացված փոշու հատկությունները, նրա բաժանումն է հեղուկ փուլից: Գազ-հեղուկ միջերեսի առաջացման հետ Լապլասի ուժերը և սեղմվող մասնիկները կտրուկ աճում են։ Այս ուժերի գործողության արդյունքում նանո չափի մասնիկներում առաջանում են մեգապասկալների կարգի սեղմման ճնշումներ, որոնք օգտագործվում են մակրոմասնիկները մոնոլիտ ծակոտկեն արտադրանքի մեջ խտացնելու ժամանակ։ Այս դեպքում ագրեգատի ծակոտիներում ստեղծվում են հիդրոթերմային պայմաններ, որոնք հանգեցնում են մասնիկների լուծելիության բարձրացմանը և ագրեգատների ուժեղացմանը՝ տարրալուծում-խտացման մեխանիզմի շնորհիվ։ Մասնիկները միանում են ուժեղ ագրեգատի, իսկ հետո առանձին բյուրեղի մեջ։

Հեղուկ փուլը նստվածքից հեռացնելու համար օգտագործվում են զտման, ցենտրիֆուգման, էլեկտրոֆորեզի և չորացման գործընթացները։ Երկարակյաց ագրեգատների առաջացման հավանականությունը կարող է կրճատվել՝ ջուրը փոխարինելով օրգանական լուծիչներով, ինչպես նաև օգտագործելով մակերևութաակտիվ նյութեր, սառեցված չորացում և գերկրիտիկական պայմաններում չորացնող նյութ օգտագործելով:

Հեղուկ միջավայրում նանոմասնիկների արտադրության տեխնոլոգիայի տարբերակն ավելի մեծ մասնիկների վերահսկվող տարրալուծումն է համապատասխան լուծիչներում: Դրա համար անհրաժեշտ է դանդաղեցնել կամ նույնիսկ դադարեցնել դրանց տարրալուծման գործընթացը նանո չափերի միջակայքում։ Նույն մեթոդով հնարավոր է շտկել թվարկված մեթոդներով ստացված մասնիկների չափերը այն դեպքերում, երբ դրանց չափերը անհրաժեշտից մեծ են պարզվում։

Տեղումները հալվածքներում:

Այս մեթոդով հեղուկ միջավայրը հալած աղերն են կամ մետաղները (առավել հաճախ օգտագործվում են հալած աղեր): Պինդ փուլի ձևավորումը տեղի է ունենում բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանում, երբ դիֆուզիոն պրոցեսներն առաջացնում են բյուրեղների աճի բարձր տեմպեր։ Այս դեպքում հիմնական խնդիրը սինթեզված փոշու կողմից կողմնակի միացությունների գրավումից խուսափելն է։ Սինթեզված փոշին սառչելուց հետո մեկուսացնելու համար աղը լուծում են համապատասխան լուծիչների մեջ։

Փոխելով գործընթացի անհավասարակշռության աստիճանը, նյութի կառուցվածքը կարող է ճշգրտվել: Եթե ​​գործընթացը դադարեցվի այն փուլում, երբ պինդ փուլը նանո չափավորվում է, կարելի է ձեռք բերել նանոնյութ: Այնուամենայնիվ, դա շատ դժվար է անել շրջակա միջավայրի բավականին բարձր ջերմաստիճանում դիֆուզիոն զանգվածի փոխանցման բարձր արագության պատճառով:

Այս մեթոդը ավելի խոստումնալից է սկզբնական ավելի մեծ մասնիկները լուծելու միջոցով նանոմասնիկներ ստանալու համար: Այս դեպքում հնարավոր է անմիջապես ստանալ նանոկոմպոզիտ, եթե լուծվող միջավայրը, օրինակ՝ ապակյա, նանոմասնիկների համար մատրիցայի դեր է կատարում։

3 Սոլ-գել մեթոդ.

Սոլ-գել մեթոդը ներառում է մի քանի հիմնական տեխնոլոգիական փուլեր. Սկզբում ստացվում են սկզբնական նյութերի ջրային կամ օրգանական լուծույթներ։ Լուծույթ ստանալու համար լուծույթներից առաջանում են լուծույթներ (կոլոիդային համակարգեր)՝ պինդ ցրված փուլով և հեղուկ դիսպերսիոն միջավայրով, օրինակ՝ օգտագործվում է թույլ հիմքերի կամ սպիրտների աղերի հիդրոլիզը։ Կարող եք նաև օգտագործել այլ ռեակցիաներ, որոնք հանգեցնում են կայուն և խտացված լուծույթների ձևավորմանը (օրինակ՝ պեպտիզատորների օգտագործումը՝ նյութեր, որոնք կանխում են մասնիկների ագրեգատների տարրալուծումը դիսպերս համակարգերում): Արդյունավետ է նանոմասնիկների վրա ջրում լուծվող պոլիմերների կամ մակերեսային ակտիվ նյութերի պաշտպանիչ շերտ քսելը հիդրոլիզի գործընթացում, որը ջրի հետ ավելացվում է հիդրոլիզի գործընթացում:

Այնուհետև sol-ը վերածվում է գելի՝ հեռացնելով ջրի մի մասը՝ տաքացնելով և արդյունահանելով համապատասխան լուծիչով: Որոշ դեպքերում ջրային լուծույթը ցողվում է ջեռուցվող օրգանական հեղուկի մեջ, որը չի խառնվում ջրի հետ:

Սոլը գելի վերածելով՝ ստացվում են կառուցվածքային կոլոիդային համակարգեր։ Ցրված փուլի պինդ մասնիկները փոխկապակցված են չամրացված տարածական ցանցի մեջ, որն իր բջիջներում պարունակում է հեղուկ ցրման միջավայր՝ զրկելով համակարգն ամբողջությամբ հոսունությունից: Մասնիկների միջև շփումները հեշտությամբ և շրջելիորեն ոչնչացվում են մեխանիկական և ջերմային ազդեցություններից: Ջրային դիսպերսիոն միջավայր ունեցող գելերը կոչվում են հիդրոգելեր, իսկ ածխաջրածնային դիսպերսիոն միջավայր ունեցողները՝ օրգանոգելներ։

Գելը չորացնելով կարելի է ձեռք բերել աերոգելներ կամ քսերոգելներ՝ փխրուն միկրոծակոտկեն մարմիններ (փոշիներ): Փոշիները օգտագործվում են արտադրանքի կաղապարման, պլազմայի ցողման և այլնի համար։ Գելը կարող է ուղղակիորեն օգտագործվել ֆիլմերի կամ մոնոլիտ արտադրանքի արտադրության համար: Ներկայումս սոլ-գել մեթոդը լայնորեն կիրառվում է անօրգանական ոչ մետաղական նյութերից նանոմասնիկներ ստանալու համար։

4 Նանոմասնիկների արտադրության էլեկտրաքիմիական մեթոդ.

Էլեկտրաքիմիական մեթոդը կապված է պարզ և բարդ կատիոնների և անիոնների էլեկտրոլիզի ժամանակ կաթոդում նյութի արտազատման հետ։ Եթե ​​երկու էլեկտրոդներից և էլեկտրոլիտային լուծույթից (հալոցքից) բաղկացած համակարգը ներառված է ուղղակի էլեկտրական հոսանքի շղթայում, ապա էլեկտրոդներում տեղի կունենան օքսիդացում-վերականգնման ռեակցիաներ։ Անոդում (դրական էլեկտրոդ) անիոնները թողնում են էլեկտրոնները և օքսիդանում; Կաթոդում (բացասական էլեկտրոդ) կատիոնները ստանում են էլեկտրոններ և կրճատվում։ Կաթոդի վրա ձևավորված նստվածքը, օրինակ, էլեկտրաբյուրեղացման արդյունքում, ձևաբանորեն կարող է լինել ինչպես չամրացված, այնպես էլ շատ միկրոբյուրեղների խիտ շերտ:

Նստվածքի հյուսվածքի վրա ազդում են բազմաթիվ գործոններ, ինչպիսիք են նյութի և լուծիչի բնույթը, թիրախային արտադրանքի իոնների տեսակը և կոնցենտրացիան և օտարերկրյա կեղտերը, նստվածքային մասնիկների կպչուն հատկությունները, միջավայրի ջերմաստիճանը, էլեկտրական ներուժ, դիֆուզիոն պայմաններ և այլն։ Խոստումնալից գիտական ​​ուղղություններից է էլեկտրաքիմիական սինթեզի օգտագործումը նանոկառուցվածքային նյութերի նախագծման համար։ Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ մետաղական նանոմասնիկների երկչափ (Langmuir) միաշերտերի ձևավորումը միաշերտ մակերևութաակտիվ մատրիցների տակ կինետիկորեն կառավարվող էլեկտրակրճատման ժամանակ: Մեթոդի հիմնական առավելություններն են փորձարարական հասանելիությունը և նանոմասնիկների ստացման գործընթացը վերահսկելու և կառավարելու հնարավորությունը։

Նանոմասնիկների պատրաստում պլազմայի միջոցով.

1 Պլազմոքիմիական սինթեզ.

Մետաղների, նիտրիդների, կարբիդների, օքսիդների, բորիդների, ինչպես նաև դրանց խառնուրդների ծայրահեղ նուրբ փոշիների արտադրության ամենատարածված քիմիական մեթոդներից մեկը պլազմա-քիմիական սինթեզն է։ Այս մեթոդը բնութագրվում է շատ արագ (10,3 - 10,6 վրկ) ռեակցիայով, որը տեղի է ունենում հավասարակշռությունից հեռու և նոր փուլի ձևավորման բարձր արագությամբ դրանց աճի համեմատաբար ցածր տեմպերով:

Պլազմա-քիմիական սինթեզում օգտագործվում է ցածր ջերմաստիճանի (400 - 800 K) ազոտ, ամոնիակ, ածխաջրածին և արգոն պլազմա, որը ստեղծվում է էլեկտրական աղեղի, էլեկտրամագնիսական բարձր հաճախականության դաշտի կամ երկուսի համակցման միջոցով, որոնք կոչվում են ռեակտորներ. պլազմատոններ. Դրանցում սկզբնական նյութերի հոսքը (գազային, հեղուկ կամ պինդ) արագ թռչում է այն գոտու միջով, որտեղ պահպանվում է պլազման՝ նրանից էներգիա ստանալով քիմիական փոխակերպման ռեակցիաներ իրականացնելու համար։ Պլազմա ձևավորող գազը կարող է լինել նաև բուն նյութը։

Ռեակտորը ներառում է հետևյալ հիմնական բաղադրիչները՝ էլեկտրոդներ, պլազմա ձևավորող գազի ներածման խողովակներ, պլազմային աղեղը պահպանելու համար էլեկտրամագնիսների կծիկներ, ռեակտիվներ ներմուծելու խողովակներ, սառը գազի մուտքային սարքեր և սինթեզի արտադրանքի ընդունող սարք։ Էլեկտրոդների միջև ձևավորված աղեղային սյունը ձևավորում է պլազմային հոսք, և ռեակտորում հասնում է 1200 - 4500 Կ ջերմաստիճանի: Ստացված արտադրանքը կարծրացվում է տարբեր ձևերով. սառը գազերի կամ հեղուկի, սառեցված Լավալ վարդակների մեջ:

Ստացված փոշիների բնութագրերը կախված են օգտագործվող հումքից, սինթեզի տեխնոլոգիայից և պլազմատոնի տեսակից. դրանց մասնիկները միայնակ բյուրեղներ են և ունեն 10-100 նմ կամ ավելի չափսեր: Պլազմա-քիմիական սինթեզի ժամանակ տեղի ունեցող գործընթացները և նանոմասնիկների արտադրության գազաֆազ մեթոդը մոտ են իրար։ Պլազմայում փոխազդեցությունից հետո գազային փուլում ձևավորվում են ակտիվ մասնիկներ։ Հետագայում անհրաժեշտ է պահպանել դրանց նանո չափերը և առանձնացնել գազային փուլից։

Պլազմա-քիմիական սինթեզի փոշիները բնութագրվում են չափերով նանոմասնիկների լայն տարածմամբ և, որպես հետևանք, բավականին մեծ (մինչև 1-5 մկմ) մասնիկների առկայությամբ, այսինքն՝ գործընթացի ցածր ընտրողականությամբ, ինչպես նաև բարձր փոշիի մեջ կեղտերի պարունակությունը.

Նանոմասնիկներ ստանալու համար կարելի է օգտագործել ոչ միայն դրանց աճի մեթոդը, այլև պլազմայում ավելի մեծ մասնիկների տարրալուծումը։ Գործնականում օգտագործվում են ռեակտորներ, որոնցում լազերային ճառագայթումը մուտքագրվում է աշխատանքային ծավալի մեջ հատուկ պատուհանի և ռեակցիայի խառնուրդի հոսքի միջոցով: Նրանց խաչմերուկի տարածքում հայտնվում է ռեակցիայի գոտի, որտեղ տեղի է ունենում մասնիկների ձևավորում: Մասնիկների չափը կախված է ռեակտորի ճնշումից և լազերային ճառագայթման ինտենսիվությունից: Լազերային ճառագայթման պարամետրերը շատ ավելի հեշտ է վերահսկել (քան բարձր հաճախականության կամ աղեղային պլազմայի), ինչը հնարավորություն է տալիս ստանալ մասնիկների չափի ավելի նեղ բաշխում: Այս կերպ ստացվել է սիլիցիումի նիտրիդի փոշի՝ 10 - 20 նմ մասնիկների չափսերով։

2 Էլեկտրաէրոզիվ մեթոդ.

Մեթոդի էությունը հեղուկի լոգանքի մեջ ընկղմված էլեկտրոդների միջև աղեղի ձևավորումն է: Այս պայմաններում էլեկտրոդների նյութը մասամբ ցրվում է և փոխազդում հեղուկի հետ՝ ձևավորելով ցրված փոշի։ Օրինակ, ջրի մեջ ալյումինե էլեկտրոդների էլեկտրական էրոզիան հանգեցնում է ալյումինի հիդրօքսիդի փոշու առաջացմանը:

Ստացված պինդ նստվածքն անջատվում է հեղուկ փուլից ֆիլտրման, ցենտրիֆուգման և էլեկտրոֆորեզի միջոցով։ Այնուհետև փոշին չորացնում են և, անհրաժեշտության դեպքում, նախապես մանրացված: Հետագա ջերմային մշակման գործընթացում թիրախային արտադրանքը սինթեզվում է փոշուց, որից տարանջատման գործընթացում ստացվում են ցանկալի չափի մասնիկներ։ Այս մեթոդը կարող է արտադրել նանո չափի մասնիկներ, եթե մեծ չափի մասնիկներ տեղադրվեն հեղուկ փուլում:

3 Շոկային ալիքի կամ պայթեցման սինթեզ:

Օգտագործելով այս մեթոդը, նանոմասնիկները արտադրվում են պլազմայում, որը ձևավորվել է պայթյունի խցիկում (պայթեցման խողովակ) բարձր պայթուցիկ նյութերի (HE) պայթյունի ժամանակ:

Կախված պայթուցիկ սարքի հզորությունից և տեսակից, նյութի վրա հարվածային ալիքի փոխազդեցությունը տեղի է ունենում շատ կարճ ժամանակահատվածում (տասներորդ միկրովայրկյան) ավելի քան 3000 Կ ջերմաստիճանի և մի քանի տասնյակ հեկտոպասկալների ճնշման դեպքում: Նման պայմաններում հնարավոր է նյութերի փուլային անցում` պատվիրված ցրող նանո չափերի կառուցվածքների ձևավորմամբ: Հարվածային ալիքի մեթոդը ամենաարդյունավետն է այն նյութերի համար, որոնց սինթեզն իրականացվում է բարձր ճնշման տակ, օրինակ՝ ադամանդի փոշիները, խորանարդ բորի նիտրատը և այլն։

Բացասական թթվածնային մնացորդով խտացված պայթուցիկ նյութերի պայթուցիկ փոխակերպման ժամանակ (տրոտիլ և հեքսոգենի խառնուրդ) ռեակցիայի արտադրանքներում առկա է ածխածին, որից ձևավորվում է ադամանդի ցրված փուլ՝ 4-5 նմ կարգի մասնիկի չափով:

Տարբեր մետաղների և դրանց աղերի ծակոտկեն կառուցվածքները, մետաղական հիդրօքսիդների գելերը պայթյունավտանգ լիցքից հարվածային ալիքների ազդեցության տակ ենթարկելով՝ հնարավոր է ստանալ Al, Mg, Ti, Zn, Si և այլ օքսիդների նանոփոշիներ։

Հարվածային ալիքների սինթեզի մեթոդի առավելությունը տարբեր միացությունների նանոփոշիներ ստանալու հնարավորությունն է ոչ միայն սովորական, այլև բարձր ճնշման փուլերի։ Միևնույն ժամանակ, մեթոդի գործնական կիրառումը պահանջում է հատուկ տարածքներ և տեխնոլոգիական սարքավորումներ՝ պայթեցման աշխատանքներ իրականացնելու համար։

Մեխանոքիմիական սինթեզ.

Այս մեթոդը ներառում է պինդ նյութերի մեխանիկական մշակում, որի արդյունքում առաջանում է նյութերի մանրացում և պլաստիկ դեֆորմացիա։ Նյութերի մանրացումը ուղեկցվում է քիմիական կապերի խզմամբ, ինչը կանխորոշում է հետագա նոր քիմիական կապերի առաջացման, այսինքն՝ մեխանոքիմիական ռեակցիաների առաջացման հնարավորությունը։

Մեխանիկական ազդեցությունը, երբ մանրացնող նյութերը իմպուլսային են. Այս դեպքում սթրեսային դաշտի առաջացումը և դրա հետագա թուլացումը տեղի են ունենում ոչ թե մասնիկների ռեակտորում գտնվելու ողջ ընթացքում, այլ միայն մասնիկների բախման պահին և դրանից կարճ ժամանակում: Մեխանիկական գործողությունը ոչ միայն իմպուլսիվ է, այլև տեղային, քանի որ այն տեղի է ունենում ոչ թե պինդ մարմնի ողջ զանգվածում, այլ միայն այն դեպքում, երբ առաջանում է սթրեսային դաշտ, այնուհետև թուլանում:

Ազդեցության կամ քայքայման ժամանակ բարձր աստիճանի անհավասարակշռության մեջ թողարկված էներգիայի ազդեցությունը, պինդ մարմինների ցածր ջերմային հաղորդունակության պատճառով, հանգեցնում է նրան, որ նյութի որոշ մասը գտնվում է իոնների և էլեկտրոնների տեսքով՝ պլազմայի վիճակում: Պինդում մեխանոքիմիական պրոցեսները կարելի է բացատրել՝ օգտագործելով փխրուն մարմինների ոչնչացման ֆոնոնային տեսությունը (ֆոնոնը բյուրեղային ցանցի առաձգական թրթռումների էներգիայի քվանտն է)։

Պինդ նյութերի մեխանիկական հղկումն իրականացվում է ծայրահեղ նուրբ հղկման գործարաններում (գնդիկ, մոլորակային, թրթռումային, շիթային): Երբ աշխատանքային մարմինները փոխազդում են աղացած նյութի հետ, այն կարող է տեղայնորեն կարճ ժամանակով տաքացնել մինչև բարձր (պլազմային) ջերմաստիճանները, որոնք ստացվում են նորմալ պայմաններում բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում:

200-ից 5-10 նմ մասնիկների չափսերով նանոփոշիներ կարելի է ձեռք բերել մեխանիկական եղանակով: Այսպիսով, մետաղի և ածխածնի խառնուրդը մանրացնելիս

48 ժամ հետո ստացվել են TiC, ZrC, VC և NbC 7 - 10 նմ չափի մասնիկներ։ Գնդիկավոր գործարանում WC-Co նանոկոմպոզիտային մասնիկներ՝ 11-12 նմ մասնիկի չափով, ստացվել են վոլֆրամի ածխածնի և կոբալտի փոշի խառնուրդից, որի սկզբնական մասնիկի չափը կազմում է մոտ 75 մկմ 100 ժամում։

Նանոնյութեր ստանալու կենսաքիմիական մեթոդներ.

Նանոնյութերը կարող են արտադրվել նաև կենսաբանական համակարգերում: Շատ դեպքերում կենդանի օրգանիզմները, ինչպիսիք են որոշ բակտերիաներ և նախակենդանիներ, արտադրում են հանքանյութեր՝ մասնիկներով և մանրադիտակային կառուցվածքներով նանոմետրի չափերի միջակայքում:

Բիոմիներալիզացիայի գործընթացները գործում են նուրբ կենսաքիմիական հսկողության մեխանիզմների միջոցով, ինչը հանգեցնում է հստակ սահմանված բնութագրերով նյութերի արտադրությանը:

Կենդանի օրգանիզմները կարող են օգտագործվել որպես ծայրահեղ նուրբ նյութերի անմիջական աղբյուր, որոնց հատկությունները կարող են փոխվել սինթեզի կամ մշակման կենսաբանական պայմանների փոփոխությամբ։ Կենսաքիմիական սինթեզի մեթոդներով ստացված ուլտրաֆունկցիոնալ նյութերը կարող են մեկնարկային նյութեր հանդիսանալ նանոնյութերի սինթեզի և մշակման արդեն իսկ փորձարկված և հայտնի մեթոդների, ինչպես նաև մի շարք տեխնոլոգիական գործընթացների համար: Առայժմ հետազոտությունների այս ոլորտում քիչ աշխատանք կա, բայց արդեն հնարավոր է նշել կենսաբանական նանոնյութերի արտադրության և օգտագործման մի շարք օրինակներ:

Ներկայումս գերցրված նյութերը կարելի է ձեռք բերել մի շարք կենսաբանական օբյեկտներից, օրինակ՝ ֆերիտիններից և հարակից սպիտակուցներից, որոնք պարունակում են երկաթ, մագնիսական բակտերիաներ և այլն։ Այսպիսով, ֆերիտինները (սպիտակուցի տեսակ) կենդանի օրգանիզմներին ապահովում են երկաթի հիդրօքսիդների և օքսիֆոսֆատների նանոմետրի չափով մասնիկներ սինթեզելու ունակություն։ Մագնիսոտակտիկ բակտերիաների՝ Երկրի մագնիսական դաշտի գծերն իրենց կողմնորոշման համար օգտագործելու ունակությունը թույլ է տալիս նրանց ունենալ նանո չափերի (40 - 100 նմ) ​​մեկ տիրույթի մագնիտիտ մասնիկների շղթաներ:

Հնարավոր է նաև միկրոօրգանիզմների միջոցով ստանալ նանոնյութեր։ Ներկայումս հայտնաբերվել են բակտերիաներ, որոնք օքսիդացնում են ծծումբը, երկաթը, ջրածինը և այլ նյութեր։ Միկրոօրգանիզմների օգնությամբ հնարավոր է դարձել քիմիական ռեակցիաներ իրականացնել հանքաքարից տարբեր մետաղներ կորզելու համար՝ շրջանցելով ավանդական տեխնոլոգիական գործընթացները։ Օրինակները ներառում են սուլֆիդային նյութերից պղնձի մանրէային տարրալվացման տեխնոլոգիան, հանքաքարից ուրանը և անագի և ոսկու խտանյութերից մկնդեղի կեղտերի առանձնացումը:

Որոշ երկրներում պղնձի մինչև 5%-ը և մեծ քանակությամբ ուրան ու ցինկ ներկայումս ստանում են մանրէաբանական մեթոդներով։ Կան լավ նախադրյալներ, որոնք հաստատվել են լաբորատոր ուսումնասիրություններով, մանրէաբանական գործընթացների կիրառման համար ցածրորակ կարբոնատային հանքաքարերից մանգանի, բիսմուտի, կապարի և գերմանիումի արդյունահանման համար։ Միկրոօրգանիզմների օգնությամբ հնարավոր է բացահայտել արսենոպիրիտային խտանյութերի նուրբ տարածված ոսկին։ Ուստի տեխնիկական մանրէաբանության մեջ ի հայտ է եկել նոր ուղղություն, որը կոչվում է մանրէաբանական հիդրոմետալուրգիա։

Կրիոքիմիական սինթեզ.

Մետաղների ատոմների և կլաստերների բարձր ակտիվությունը կայունացուցիչների բացակայության դեպքում առաջացնում է ռեակցիա ավելի մեծ մասնիկների մեջ: Մետաղների ատոմների ագրեգացման գործընթացը տեղի է ունենում գործնականում առանց ակտիվացման էներգիայի։ Պարբերական համակարգի գրեթե բոլոր տարրերի ակտիվ ատոմների կայունացումն իրականացվել է ցածր (77 Կ) և ծայրահեղ ցածր (4 - 10 Կ) ջերմաստիճաններում՝ օգտագործելով մատրիցային մեկուսացման մեթոդը: Այս մեթոդի էությունը ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճաններում իներտ գազերի օգտագործումն է: Արգոնն ու քսենոնը առավել հաճախ օգտագործվում են որպես մատրիցա։ Մետաղների զույգ ատոմները խտանում են մեծ, սովորաբար հազարապատիկ, իներտ գազի ավելցուկով մինչև 10-12 Կ սառեցված մակերևույթի վրա: Իներտ գազերի զգալի նոսրացումը և ցածր ջերմաստիճանը գործնականում վերացնում են մետաղի ատոմների դիֆուզիայի հնարավորությունը, և դրանք կայունանում են կոնդենսատ. Նման ատոմների ֆիզիկաքիմիական հատկությունները ուսումնասիրվում են տարբեր սպեկտրային և ռադիոսպեկտրային մեթոդներով։

Կրիոքիմիական նանոտեխնոլոգիայի հիմնական գործընթացները.

1 Լուծումների պատրաստում և ցրում.

Նախնական նյութը կամ նյութերը կոնկրետ լուծիչում լուծելու արդյունքում հնարավոր է հասնել բաղադրիչների խառնուրդի առավելագույն հնարավոր աստիճանի համասեռ լուծույթում, որում երաշխավորված է տվյալ բաղադրությանը համապատասխանության բարձր աստիճան: Ջուրն առավել հաճախ օգտագործվում է որպես լուծիչ; սակայն, հնարավոր է օգտագործել այլ լուծիչներ, որոնք հեշտությամբ սառեցվում և սուբլիմացվում են:

Ստացված լուծույթն այնուհետև ցրվում է պահանջվող չափի առանձին կաթիլների մեջ, և դրանք սառչում են մինչև խոնավությունը ամբողջությամբ սառչի: Հիդրոդինամիկ ցրման գործընթացն իրականացվում է լուծույթի հոսքի շնորհիվ տարբեր վարդակների և ֆիլտրերի միջով, ինչպես նաև օգտագործելով վարդակներ:

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Ընդհանուր տեղեկություններ նանոմասնիկների ստացման մեթոդների մասին: Կրիոքիմիական նանոտեխնոլոգիայի հիմնական գործընթացները. Լուծումների պատրաստում և ցրում. Նանոնյութեր ստանալու կենսաքիմիական մեթոդներ. Սառեցնող հեղուկի կաթիլներ. Գազերի գերձայնային արտահոսք վարդակից:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 21.11.2010թ


Նանոտեխնոլոգիայի և նանոքիմիայի զարգացման հիմնական հասկացությունները. Ածխածնի դերը նանոաշխարհում. Ֆուլերենների հայտնաբերումը որպես ածխածնի գոյության ձև: Խելացի նանոնյութերի տեսակները՝ բիոմիմետիկ, կենսաքայքայվող, ֆերոմագնիսական հեղուկ, ապարատային և ծրագրային համալիր:

շնորհանդես, ավելացվել է 08/12/2015


Հիմնական ասպեկտները, որոնք վերաբերում են նանոքիմիայի ոլորտին: Չափի էֆեկտների դասակարգումն ըստ Մայերի, դրանց առաջացման պատճառները. Գործողության սխեման և ատոմային ուժային մանրադիտակի ընդհանուր տեսք: Նանոնյութերի դասակարգումն ըստ չափերի. Ածխածնային նանոխողովակների հատկությունները.

շնորհանդես, ավելացվել է 13.07.2015թ


Նանոմասնիկների հատկությունները և դասակարգումը. նանոկլաստերներ և ինքնին նանոմասնիկներ: Բջջային կուլտուրաներ, որոնք օգտագործվում են in vitro թունավորության ուսումնասիրությունների համար՝ թոքերի քաղցկեղ, մարդու ամնիոն և լիմֆոցիտներ, առնետների կարդիոմիոցիտներ: Նանոնյութերի ցիտոտոքսիկության ուսումնասիրություն.

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 14.05.2014թ


Նանոտեխնոլոգիայի կիրառումը բժշկության մեջ. Նանոմասնիկների ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա. Սկանավորող զոնդերի մանրադիտակների բժշկական կիրառություններ: Երկշերտ լոգարանում մեկ բյուրեղների ձեռքբերում. Բեղերով թմրամիջոցներ ձեռք բերելու սարքեր.

թեզ, ավելացվել է 06.04.2015թ


Արծաթի նանոմասնիկների ստացման առանձնահատկությունները լուծույթներում քիմիական վերականգնումով. Ջրային լուծույթներում մետաղական իոնների ճառագայթա-քիմիական վերացման սկզբունքը. Մետաղական սալիկների ձևավորում: Պլազմոնային գագաթնակետի մեծության վրա pH-ի ազդեցության ուսումնասիրություն:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 12/11/2008 թ


Ավելորդ մակերեսային էներգիայի ազդեցությունը նանոմասնիկների կպչուն փոխազդեցության վրա. Մակերեւութային ակտիվ նյութի կլանման միաշերտ: Տեղական կոնցենտրացիան և կղզու նանո չափերի կառուցվածքի ձևավորումը: Մակերեւութային ակտիվ նյութերի ազդեցությունը մակերևութային ուժերի և լիոֆոբ նանոհամակարգերի կայունության վրա:

թեստ, ավելացվել է 02/17/2011


Արծաթի նանոմասնիկների բնութագրերը. Նրանց ազդեցությունը մարդու լիմֆոցիտների կենսունակության վրա՝ ըստ MTT թեստի արդյունքների։ Բջջային կուլտուրաներ, որոնք օգտագործվում են in vitro թունավորության ուսումնասիրությունների համար: Կաթնասունների բջջային կուլտուրաներում նանոմյութերի ցիտոտոքսիկության ուսումնասիրություն:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 05/04/2014 թ


Լուծման մեջ նանոֆազի ձևավորման կանոնավորությունները. Կատալիզատորների պատրաստման մեթոդներ. Ալյումինի օքսիդի վրա դրված խիտոզանի գերբարակ շերտերում կայունացված պալադիումի նանոմասնիկների պատրաստման մեթոդ: Նանոկոմպոզիտների ֆիզիկաքիմիական հատկությունները.

թեզ, ավելացվել է 12/04/2014 թ


Մագնիսական մետաղական նանոմասնիկներ. Միցելային լուծույթների ֆիզիկաքիմիական հատկությունները. Կոնդուկտոմետրիկ ուսումնասիրություն, կոբալտի նանոմասնիկների սինթեզ ուղիղ միցելներում։ Langmuir-Blodgett ֆիլմի, սկանավորող էլեկտրոնների և ատոմային ուժային մանրադիտակի պատրաստում:

Նանոքիմիա

Քիմիա և դեղագիտություն

Նանոգիտությունը որպես ինքնուրույն գիտություն ի հայտ է եկել միայն վերջին 7-10 տարում։ Նանոկառուցվածքների ուսումնասիրությունը շատ դասական գիտական ​​առարկաների համար ընդհանուր ուղղություն է: Նանոքիմիան զբաղեցնում է դրանց մեջ առաջատար տեղերից մեկը, քանի որ այն բացում է գրեթե անսահմանափակ հնարավորություններ մշակման, արտադրության և հետազոտության համար...

ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԴԱՇՆԱԿԱՆ ԳՈՐԾԱԿԱԼՈՒԹՅՈՒՆ ՕՄՍԿ ՊԵՏԱԿԱՆ ՄԱՆԿԱՎԱՐԺԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆՈՒԹՅԱՆ ՖԱԿՈՒԼՏԵՏ
ՔԻՄԻԱՅԻ ԲԱԺԻՆ ԵՎ ՔԻՄԻԱՅԻ ՈՒՍՈՒՑՄԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ

Նանոքիմիա

Ավարտեց՝ ուսանող 1-ХО Kuklina N.E.

Ստուգել է` բ.գ.թ., դոցենտ Բ.Յա.

Օմսկ 2008 թ

§1. Նանոգիտության ձևավորման պատմություն…………………………………………………………………………

§2. Նանոգիտության հիմնական հասկացությունները…………………………………………………………………….

§3. Որոշ նանոմասնիկների կառուցվածքի և վարքագծի առանձնահատկությունները…………………………………8

§4. Նանոքիմիայի կիրառական կիրառության տեսակները………………………………………………………………………

§5. Նանոմասնիկների ստացման մեթոդներ…………………………………………………………………………………………………………………

§6. Նանոնյութերը և դրանց կիրառման հեռանկարները………………………………………………………………………

Տեղեկատվության աղբյուրները………………………………………………………………………………………………………………

§1. Նանոգիտության ձևավորման պատմություն

1905 թ Ալբերտ Էյնշտեյնը տեսականորեն ապացուցեց, որ շաքարի մոլեկուլի չափը pիսկ երակները 1 նանոմետր են:

1931 թ Գերմանացի ֆիզիկոսներ Էռնստ Ռուսկան և Մաքս Նոլը ստեղծել են էլեկտրոնային մանրադիտակըՕ շրջանակը տրամադրում է 10 15 - անգամ ավելացում.

1932 թ Հոլանդացի պրոֆեսոր Ֆրից Զերնիկեն հորինել է փուլային կոնտրաստ միԴեպի roscope-ը օպտիկական մանրադիտակի տարբերակ է, որը բարելավում է պատկերի մանրամասների ցուցադրման որակըԱ zheniya, և նրա օգնությամբ ուսումնասիրել են կենդանի բջիջները։

1939 թ Siemens-ը, որտեղ աշխատում էր Էռնստ Ռուսկան, թողարկեց առաջին առևտրային էլեկտրոնային մանրադիտակը 10 նմ լուծաչափով:

1966 թ Ամերիկացի ֆիզիկոս Ռասել Յանգը, ով աշխատում էր Հարյուրավոր ազգային բյուրոյում n տեգեր, հորինել է շարժիչը, որն այսօր օգտագործվում է թունելի միկրոսկանավորման համարՕ շրջանակներ և 0,01 անգստրոմ (1 նանոմետր = 10 անգստրոմ) ճշգրտությամբ նանոգործիքներ տեղադրելու համար։

1968 թ Bell-ի գործադիր փոխնախագահ Ալֆրեդ Չոն և նրա կիսահաղորդչային հետազոտությունների բաժնի աշխատակից Ջոն Արթուրը հիմնավորեցին նանոտեխնոլոգիան օգտագործելու տեսական հնարավորությունը մակերևութային մշակման խնդիրների լուծման և էլեկտրոնային սարքերի ստեղծման ատոմային ճշգրտության հասնելու համար։

1974 թ Ճապոնացի ֆիզիկոս Նորիո Տանիգուչին, ով աշխատել է Տոկիոյի համալսարանում, առաջարկել է «նանոտեխնոլոգիա» տերմինը (նյութերի բաժանման, հավաքման և փոփոխման գործընթաց.Ա ձկնորսություն՝ դրանք ենթարկելով մեկ ատոմի կամ մեկ մոլեկուլի), որը արագորեն հայտնի դարձավ գիտական ​​շրջանակներում։

1982 թ IBM Ցյուրիխի հետազոտական ​​կենտրոնում ֆիզիկոսներ Գերդ Բիննիգը և Գե n Ռիչ Ռոհերը ստեղծեց սկանավորող թունելային մանրադիտակ (STM), որը թույլ է տալիս հաղորդիչ նյութերի մակերեսների վրա ատոմների դասավորության եռաչափ պատկեր ստեղծել:

1985 թ Երեք ամերիկացի քիմիկոսներ՝ Ռայսի համալսարանի պրոֆեսոր Ռիչարդ Սմալլին, ինչպես նաև Ռոբերտ Կարլը և Հարոլդ Կրոտոն, հայտնաբերել են ֆուլերեններ՝ կազմված մոլեկուլներ։Ի բաղկացած է 60 ածխածնի ատոմներից, որոնք դասավորված են գնդի տեսքով։ Այս գիտնականները կարողացել են նաև առաջին անգամ չափել 1 նմ չափով առարկա:

1986 թ Գերդ Բինիգը մշակել է ատոմային ուժի սկանավորման միկրոՕ շրջանակը, որը վերջապես հնարավորություն տվեց պատկերացնել ցանկացած նյութի ատոմ (ոչ միայնՕ վարորդներին), ինչպես նաև շահարկել նրանց:

19871988 թթ Դելտա գիտահետազոտական ​​ինստիտուտում՝ Պ.Ն. Լուսկինովիչը շահագործման է հանձնել առաջին ռուսական նանոտեխնոլոգիական ինստալացիան, որն իրականացրել է մանրադիտակի զոնդի ծայրից մասնիկների ուղղորդված արտահոսքը ջեռուցման ազդեցության տակ։

1989 թ Կալիֆորնիայի IBM հետազոտական ​​կենտրոնի գիտնականներ Դոնալդ Էյգլերին և Էրհարդ Շվետցերին հաջողվել է նիկելի բյուրեղի վրա 35 քսենոնի ատոմներով շարադրել իրենց ընկերության անվանումը:

1991 թ Ճապոնացի պրոֆեսոր Սումիո Լիջիման, ով աշխատում էր NEC-ում ևՀետ օգտագործել են ֆուլերեններ 0,8 նմ տրամագծով ածխածնային խողովակներ (կամ նանոտողակներ) ստեղծելու համար։

1991 թ ԱՄՆ-ում մեկնարկել է Ազգային գիտական ​​հիմնադրամի առաջին նանոտեխնոլոգիական ծրագիրը։ Նմանատիպ գործունեությամբ է զբաղվում նաև Ճապոնիայի կառավարությունը։

1998 թ Դելֆթսի տեխնիկական համալսարանի հոլանդացի պրոֆեսոր Cees Dekker-ը ստեղծել է տրանզիստոր՝ հիմնված նանոտողովակների վրա։ Դա անելու համար նա պետք է առաջինը լիներ աշխարհում, ով կփոխվերե որոշել նման մոլեկուլի էլեկտրական հաղորդունակությունը.

2000 թ Գերմանացի ֆիզիկոս Ֆրանց Գիսիբլը սիլիցիումի մեջ տեսել է ենթատոմային մասնիկներ: Նրա գործընկեր Ռոբերտ Մագերլը առաջարկել է նանոտոմոգրաֆիայի տեխնոլոգիա՝ եռաչափ ստեղծելու համարՌ նյութի ներքին կառուցվածքի նոր պատկեր՝ 100 նմ լուծաչափով։

2000 թ ԱՄՆ կառավարությունը բացեց Նանոտեխնոլոգիայի ազգային ինստիտուտըԵվ նախաձեռնություն (NNI): ԱՄՆ բյուջեով այս ոլորտին հատկացվել է 270 մլն դոլար՝ կոմերցիոնե Չինական ընկերությունները դրանում 10 անգամ ավելի շատ ներդրումներ են կատարել։

2002 թ Cees Dekker-ը միացրել է ածխածնային խողովակը ԴՆԹ-ի հետ՝ ստեղծելով մեկ նանոե մեխանիզմ.

2003 թ Յուտայի ​​համալսարանի պրոֆեսոր Ֆենգ Լյուն, օգտագործելով Ֆրանց Գիսիբլի աշխատանքը, ատոմային մանրադիտակով կառուցեց էլեկտրոնային ուղեծրերի պատկերները՝ վերլուծելով դրանց խառնաշփոթությունը միջուկի շուրջը շարժվելիս:

§2. Նանոգիտության հիմնական հասկացությունները

Նանոգիտությունը որպես անկախ գիտություն առաջացավ միայն այն բանից հետոդ տարիքը 7-10 տարեկան. Նանոկառուցվածքների ուսումնասիրությունը շատ դասական գիտական ​​առարկաների համար ընդհանուր ուղղություն է: Նանոքիմիան զբաղեցնում է առաջատար տեղերից մեկը դրանց շարքում, քանի որ այն գրեթե անսահմանափակ հնարավորություններ է բացում նոր նանոնյութերի մշակման, արտադրության և հետազոտման համար՝ որոշակի հատկություններով, որոնք հաճախ որակով գերազանցում են բնական նյութերին:

Նանոքիմիա - գիտություն է, որն ուսումնասիրում է տարբեր նստվածքների հատկություններըՏ կառույցները, ինչպես նաև դրանց արտադրության, ուսումնասիրման և ձևափոխման նոր մեթոդների մշակումը։

Նանոքիմիայի առաջնահերթ խնդիրն էկապ հաստատել նանոմասնիկների չափերի միջևԱ stitsa և դրա հատկությունները.

Նանոքիմիայի հետազոտության օբյեկտներայնպիսի զանգված ունեցող մարմիններ են, որոնք իրենց համարժեք ենԵվ վալենտային չափը մնում է նանոմաշտաբի միջակայքում (0,1 100 նմ):

Նանոմաշտաբով առարկաները միջանկյալ դիրք են զբաղեցնում մի կողմից զանգվածային նյութերի, մյուս կողմից՝ ատոմների ու մոլեկուլների միջև։ Նմանի առկայությունըъ ակտերը նյութերում տալիս են նոր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ: Նանոօբյեկտները միջանկյալ և կապող օղակ են այն աշխարհի միջև, որտեղ նրանք գործում են:Օ քվանտային մեխանիկայի իմացություն և այն աշխարհը, որտեղ գործում են դասական ֆիզիկայի օրենքները:

Շրջապատող աշխարհի օբյեկտների բնորոշ չափերը

Նանոքիմիան ուսումնասիրում է տարբեր նանոհամակարգերի պատրաստումը և հատկությունները։Նանոհամակարգեր ներկայացնում է մարմինների մի շարք, որոնք շրջապատված են գազով կամ հեղուկ միջավայրով: Նման տե Դրանք կարող են լինել բազմատոմային կլաստերներ և մոլեկուլներ, նանոկաթիլներ և նանոբյուրեղներ։ Սրանք միջանկյալ ձևեր են ատոմների և մակրոսկոպիկ մարմինների միջև։ Համակարգերի չափը մոտՀետ գտնվում է 0,1 100 նմ-ի սահմաններում:

Նանոքիմիական օբյեկտների դասակարգումն ըստ փուլային վիճակի

Նանոքիմիայի կողմից ուսումնասիրված օբյեկտների շրջանակը շարունակաբար ընդլայնվում է: Քիմիկոսները միշտ ձգտել են հասկանալ, թե ինչն է առանձնահատուկ նանոմետրի մարմինների մեջ: Սա հանգեցրեց կոլոիդային և մակրոմոլեկուլային քիմիայի արագ զարգացմանը։

XX դարի 80-90-ական թվականներին էլեկտրոնային, ատոմային ուժի մեթոդների և n nel մանրադիտակով, հնարավոր եղավ դիտարկել մետաղների նանաբյուրեղների վարքագիծը և նե օրգանական աղեր, սպիտակուցային մոլեկուլներ, ֆուլերեններ և նանոխողովակներ, իսկ վերջին տարիներին տԱ Այս դիտարկումները լայն տարածում գտան։

Նանոքիմիական հետազոտության օբյեկտներ

Այսպիսով, կարելի է առանձնացնել նանոքիմիայի հետևյալ հիմնական բնութագրերը.

1. Օբյեկտների երկրաչափական չափերը նանոմետրային սանդղակով են.
2. Նոր հատկությունների դրսևորում առարկաների և դրանց հավաքածուների կողմից.
3. Օբյեկտները կառավարելու և ճշգրիտ կառավարելու ունակություն;
4. Օբյեկտների հիման վրա հավաքված առարկաները և սարքերը ստանում են նոր սպառողներ bskie հատկությունները.

§3. Որոշ նանոմասնիկների կառուցվածքի և վարքագծի առանձնահատկությունները

Նանոմասնիկներ ազնիվ գազի ատոմներիցամենապարզ նանոօբյեկտներն ենъ և այլն։ Ամբողջովին լցված էլեկտրոնային թաղանթներով ազնիվ գազերի ատոմները թույլ են փոխազդում միմյանց հետ վան դեր Վալսյան ուժերի միջոցով։ Նման մասնիկները նկարագրելիս օգտագործվում է կոշտ գնդերի մոդելը։

Մետաղական նանոմասնիկներ. Մի քանի ատոմների մետաղական կլաստերներում կարող են իրականացվել ինչպես կովալենտային, այնպես էլ մետաղական տիպի կապեր։ Մետաղական նանոմասնիկները շատ ռեակտիվ են և հաճախ օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ:Ա torov. Մետաղական նանոմասնիկները սովորաբար ստանում են ութանիստի կանոնավոր ձև՝ իկոսԱ հեդրոն, քառատեկաձև:

Ֆրակտալ կլաստերներդրանք ճյուղավորված կառուցվածք ունեցող առարկաներ են՝ մուր, կոլ լոիդներ, տարբեր աերոզոլներ և աերոգելներ։ Ֆրակտալն այն առարկան է, որտեղ տարիքի հետ՝Հետ Աճող խոշորացումով կարելի է տեսնել, թե ինչպես է նույն կառուցվածքը կրկնվում դրանում բոլոր մակարդակներում և ցանկացած մասշտաբով։

Մոլեկուլային կլաստերներմոլեկուլներից բաղկացած կլաստերներ։ Դասերի մեծ մասըե խրամատները մոլեկուլային են: Նրանց քանակն ու բազմազանությունը հսկայական է։ Մասնավորապես՝ մոլեկուլներինժամը Շատ կենսաբանական մակրոմոլեկուլներ պատկանում են բևեռային կլաստերներին։

Ֆուլերեններ Սնամեջ մասնիկներ են, որոնք ձևավորվում են բազմանկյունների կողմից n ածխածնի ատոմներից պատրաստված խորշեր, որոնք կապված են կովալենտային կապով: Առանձնահատուկ տեղ լիարժեքների շարքումե նոր զբաղեցրած 60 ածխածնի ատոմներից բաղկացած մասնիկ C 60 , որը հիշեցնում է միկրոսկոպիկ ֆուտբոլի գնդակ:

Նանոխողովակներ դրանք ներսում խոռոչ մոլեկուլներ են, որոնք բաղկացած են մոտավորապես 1,000,000 at-իցՕ ածխածին և միաշերտ խողովակներ են՝ մոտ մեկ նանոմետր տրամագծով և մի քանի տասնյակ միկրոն երկարությամբ։ Նանոխողովակի մակերեսին ածխածնի ատոմները լուծված ենՕ դրված է կանոնավոր վեցանկյունների գագաթներին:

§4. Նանոքիմիայի կիրառական կիրառությունների տեսակները

Պայմանականորեն, նանոքիմիան կարելի է բաժանել.

• Տեսական
• Փորձարարական
• Կիրառվել է

Տեսական նանոքիմիամշակում է նանոմարմինների վարքագծի հաշվարկման մեթոդներ՝ հաշվի առնելով մասնիկների վիճակի այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են տարածական կոորդինատները և արագությունըՕ չափը, զանգվածը, յուրաքանչյուր նանոմասնիկի բաղադրության, ձևի և կառուցվածքի բնութագրերը:

Փորձարարական նանոքիմիազարգանում է երեք ուղղություններով.Որպես առաջինի մաս Մշակվում և կիրառվում են գերզգայուն սպեկտրային մեթոդներ, այոՅու հնարավորություն տալով դատել տասնյակ և հարյուրավոր ատոմներ պարունակող մոլեկուլների կառուցվածքի մասին։Երկրորդի շրջանակներումուղղություններ, երևույթներ տեղական (տեղական) էլե մագնիսական կամ մեխանիկական ազդեցությունները նանոմարմինների վրա, որոնք իրականացվում են նանոզոնդների և հատուկ մանիպուլյատորների միջոցով:Որպես երրորդի մասԵս որոշում եմ ուղղություններըՏ Նանոմարմինների կոլեկտիվների և n բաշխման ֆունկցիաների Xia մակրոկինետիկ բնութագրերըԱ նշում ըստ պետական ​​պարամետրերի.

Կիրառական նանոքիմիաներառում է.

• Ինժեներական և նանոտեխնոլոգիաների մեջ նանոհամակարգերի կիրառման տեսական հիմքերի մշակումՕ գիտություն, դրանց պայմաններում կոնկրետ նանոհամակարգերի զարգացումը կանխատեսելու մեթոդներ ևՀետ օգտագործումը, ինչպես նաև աշխատանքի օպտիմալ մեթոդների որոնումը (տեխև նոքիմիա):
• Նանոհամակարգերի վարքագծի տեսական մոդելների ստեղծում նանոմատների սինթեզի ժամանակե ռիալներ և դրանց արտադրության օպտիմալ պայմանների որոնում (սինթետիկ նանոքիմիա)։
• Կենսաբանական նանոհամակարգերի ուսումնասիրություն և նանոմետրերի օգտագործման մեթոդների ստեղծումԵվ ցողուններ՝ բժշկական նպատակներով (բժշկական նանոքիմիա):
• Շրջակա միջավայրում նանոմասնիկների առաջացման և միգրացիայի տեսական մոդելների մշակումժամը կոշտ միջավայր և բնական ջրերը կամ օդը նանոմասնիկներից մաքրելու մեթոդները (էլՕ տրամաբանական նանոքիմիա):

§5. Նանոմասնիկների ստացման մեթոդներ

Սկզբունքորեն, նանոմասնիկների սինթեզի բոլոր մեթոդները կարելի է բաժանել երկու մեծ խմբի.

Դիսպերսիայի մեթոդներ, կամ սովորական մակրո նմուշի մանրացման միջոցով նանոմասնիկներ ստանալու մեթոդներ

խտացման մեթոդներ, կամ առանձին ատոմներից նանոմասնիկներ «աճեցնելու» մեթոդները։

Դիսպերսիայի մեթոդներ

Դիսպերսիոն մեթոդներով ելակետային մարմինները տրորվում են նանոմասնիկների։ Նանոմասնիկների ստացման այս մոտեցումը փոխաբերականորեն կոչվում է որոշ գիտնականների կողմից«Վերևից ներքև մոտեցում» . Սա նանոմասնիկներ ստեղծելու ամենապարզ եղանակն է՝ մի տեսակ «միս»Օ կտրում» մակրոմարմինների համար: Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է միկրոէլեկտրոնիկայի համար նախատեսված նյութերի արտադրության մեջ, այն բաղկացած է արդյունաբերական սարքավորումների և օգտագործվող նյութի հնարավորությունների սահմաններում օբյեկտների չափերի կրճատմամբ: ԵՎհ Հնարավոր է նյութը նանոմասնիկների վերածել ոչ միայն մեխանիկական եղանակով։ Ռուսական Advanced Powder Technologies ընկերությունը արտադրում է նանոմասնիկներ՝ պայթեցնելով մետաղական թելը հզոր հոսանքի իմպուլսով։

Կան նաև նանոմասնիկներ ստանալու ավելի էկզոտիկ եղանակներ։ Ամերիկացի գիտնականները 2003 թվականին թզենու տերեւներից միկրոօրգանիզմներ են հավաքելՌոդոկոկ և դրանք դրեց ոսկի պարունակող լուծույթի մեջ։ Բակտերիաները գործում էին որպես քիմիական նյութՀետ կայունացնող միջոց, արծաթի իոններից հավաքելով մոտ 10 նմ տրամագծով կոկիկ նանոմասնիկներ։ Նանոմասնիկներ կառուցելով՝ բակտերիաներն իրենց նորմալ էին զգում և շարունակում էին բազմանալ։

Խտացումմեթոդները

խտացման մեթոդներով («ներքևից վեր մոտեցում») նանոմասնիկները ստանում են nժամը առանձին ատոմների միավորման թեմաներ. Մեթոդն այն է, որ վերահսկվողՀետ Այս պայմաններում ձևավորվում են ատոմների և իոնների համույթներ։ Արդյունքում ձևավորվում են նոր օբյեկտներ՝ նոր կառուցվածքներով և, համապատասխանաբար, նոր հատկություններով, որոնք կարող են ծրագրավորվել՝ փոխելով անսամբլների ձևավորման պայմանները։ Այս մեկըդ Այս քայլը հեշտացնում է օբյեկտների մանրացման խնդիրը լուծելը, մեզ մոտեցնում է բարձր լուծաչափի լիտոգրաֆիայի մի շարք խնդիրների լուծմանը, նոր միկրոպրոցեսորների, բարակ պոլիմերային թաղանթների և նոր կիսահաղորդիչների ստեղծմանը:

§6. Նանոնյութերը և դրանց կիրառման հեռանկարները

Նանոնյութերի հայեցակարգն առաջին անգամ ձևակերպվել է20-րդ դարի 80-ական թվականներ Գ.Գլեյթերի կողմից, ով տերմինն ինքնին մտցրեց գիտական ​​օգտագործման մեջ «նանոնյութ « Ավանդական նանոնյութերից բացի (օրինակ՝ քիմիական տարրեր և միացություններ, ամորֆ նյութեր, մետաղներ և դրանց համաձուլվածքներ), դրանք ներառում են նանոկիսահաղորդիչներ, նանոպոլիմերներ, n.Ա ոչ ծակոտկեն նյութեր, նանոփոշիներ, բազմաթիվ ածխածնային նանոկառուցվածքներ, nԱ ոչ կենսանյութեր, վերմոլեկուլային կառուցվածքներ և կատալիզատորներ:

Գործոններ, որոնք որոշում են նանոնյութերի յուրահատուկ հատկությունները, դրանք կազմող նանոմասնիկների ծավալային, էլեկտրոնային և քվանտային ազդեցություններն են, ինչպես նաև դրանց շատ զարգացած մակերեսը։ Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որբ Նանոնյութերի ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների զգալի և տեխնիկապես հետաքրքիր փոփոխություններ (ուժ, կարծրություն և այլն) տեղի են ունենում մասնիկների չափսերի միջակայքում մի քանի n-ից:Ա թվեր մինչև 100 նմ: Ներկայումս նիտրիդների և բորիդների վրա հիմնված բազմաթիվ նանոնյութեր՝ մոտ 12 նմ կամ պակաս բյուրեղային չափերով, արդեն իսկ ձեռք են բերվել։

Նրանց հիմքում ընկած նանոմասնիկների առանձնահատուկ հատկությունների շնորհիվ նման գորգերե Ռիալը հաճախ գերազանցում է «սովորականին» շատ առումներով: Օրինակ, մետա ուժըլ Նանոտեխնոլոգիայի միջոցով ստացված լա 1,53 անգամ գերազանցում է սովորական նյութի ուժը, կարծրությունը՝ 5070 անգամ, իսկ կոռոզիոն դիմադրությունը՝ 1012 անգամ։

Նանոնյութերի կիրառման ոլորտները.

• նանոէլեկտրոնիկայի և նանոֆոտոնիկայի տարրեր (կիսահաղորդչային տրանզիստորներ և լազերներ, ֆոտոդետեկտորներ, արևային բջիջներ, տարբեր սենսորներ)
• գերխիտ տեղեկատվության ձայնագրող սարքեր
• հեռահաղորդակցության, տեղեկատվական և հաշվողական տեխնոլոգիաների, սուպե r համակարգիչներ
• տեսատեխնիկա հարթ էկրաններ, մոնիտորներ, վիդեո պրոյեկտորներ
• մոլեկուլային էլեկտրոնային սարքեր, ներառյալ անջատիչներ և էլեկտրոնային սխեմաներ մոլեկուլային մակարդակում
• վառելիքի բջիջներ և էներգիայի պահպանման սարքեր
• միկրո և նանոմեխանիկայի սարքեր, ներառյալ մոլեկուլային շարժիչներ և նանոմարժիչներ, նանոռոբոտներ
• նանոքիմիա և կատալիզ, ներառյալ այրման հսկողություն, ծածկույթ, էլեկտրԴեպի տրոքիմիա և դեղագործություն
• ավիացիոն, տիեզերական և պաշտպանական կիրառությունների վիճակի մոնիտորինգի սարքերԻ բնապահպանական հետազոտություն
• դեղերի և սպիտակուցների նպատակային առաքում, բիոպոլիմերներ և կենսաբանական հյուսվածքների բուժում, կլինիկական և բժշկական ախտորոշում, արհեստական ​​մկանների ստեղծումժամը ձկնորսություն, ոսկորներ, կենդանի օրգանների իմպլանտացիա
• բիոմեխանիկա, գենոմիկա, բիոինֆորմատիկա, կենսագործիքավորում
• քաղցկեղածին հյուսվածքների, պաթոգենների և կենսաբանական վնասակար նյութերի գրանցում և նույնականացում. անվտանգությունը գյուղատնտեսության և սննդի արտադրության մեջ.

Օմսկի մարզը պատրաստ է զարգացնել նանոտեխնոլոգիան

Նանոտեխնոլոգիայի զարգացումը Օմսկի մարզում գիտության, տեխնոլոգիաների և ճարտարագիտության զարգացման առաջնահերթ ուղղություններից է։

Այսպիսով, SB RAS կիսահաղորդչային ֆիզիկայի ինստիտուտի Օմսկի մասնաճյուղում կատարվում են հետազոտություններ.հ աշխատանքները նանոէլեկտրոնիկայի վրա, իսկ SB RAS-ի ածխաջրածինների մշակման հիմնախնդիրների ինստիտուտում աշխատանքներ են տարվում նանոծակոտկեն ածխածնային կրիչների և կատալիզատորների ձեռքբերման ուղղությամբ։

Տեղեկատվության աղբյուրներ.

• http://www.rambler.ru/cgi-bin/news
• http://www.rambler.ru/news
• ht tp: // Nanometer.ru
• http://www.nanonewsnet.ru/ 67 ԿԲ Դասի սարքավորումներ. Ներկայացում Հայրենական մեծ պատերազմի սկիզբը, որն օգտագործում է պատերազմի սկզբնական շրջանի քարտեզը, պատերազմի մասին վավերագրական ֆիլմերի դրվագներ, պատերազմին Գերմանիայի և ԽՍՀՄ-ի պատրաստության մասին դիագրամ, գրքերի ցուցահանդես՝ նվիրված Հայրենական մեծ պատերազմի...

Հեռավար կրթական դասընթացները արդյունավետ լրացուցիչ կրթության և առաջադեմ ուսուցման ժամանակակից ձև են մասնագետների պատրաստման ոլորտում՝ ֆունկցիոնալ նյութերի և նանոնյութերի արտադրության հեռանկարային տեխնոլոգիաների մշակման համար: Սա ժամանակակից կրթության խոստումնալից ձևերից մեկն է, որը զարգանում է ամբողջ աշխարհում։ Գիտելիքների ձեռքբերման այս ձևը հատկապես արդիական է այնպիսի միջդիսցիպլինար ոլորտում, ինչպիսիք են նանոնյութերը և նանոտեխնոլոգիաները: Հեռավար դասընթացների առավելություններն են դրանց մատչելիությունը, ուսումնական երթուղիների կառուցման ճկունությունը, ուսանողների հետ փոխգործակցության գործընթացի բարելավված արդյունավետությունն ու արդյունավետությունը, ծախսարդյունավետությունը լրիվ դրույքով դասընթացների համեմատ, ինչը, սակայն, կարող է ներդաշնակորեն զուգակցվել հեռավար ուսուցման հետ: Նանոքիմիայի և նանոնյութերի հիմնարար սկզբունքների բնագավառում Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի Նանոտեխնոլոգիաների գիտակրթական կենտրոնի կողմից պատրաստվել են տեսանյութեր.

• . Նանոհամակարգային գիտությունների և նանոտեխնոլոգիաների հիմնական հասկացություններն ու սահմանումները: Նանոտեխնոլոգիաների և նանոհամակարգային գիտությունների առաջացման պատմություն. Միջառարկայականություն և բազմառարկայականություն. Նանոօբյեկտների և նանոհամակարգերի օրինակներ, դրանց առանձնահատկությունները և տեխնոլոգիական կիրառությունները: Նանոտեխնոլոգիայի առարկաները և մեթոդները. Նանոտեխնոլոգիայի զարգացման սկզբունքներն ու հեռանկարները.
• . Նանոհամակարգի ձևավորման հիմնական սկզբունքները. Ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներ. Նանոօբյեկտներ «վերևից ներքև» ստանալու գործընթացներ: Դասական, «փափուկ», միկրոսֆերա, իոնային ճառագայթ (FIB), AFM՝ լիտոգրաֆիա և նանոինտացիա: Նանոօբյեկտների մեխանիկական ակտիվացում և մեխանոսինթեզ: Նանոօբյեկտներ «ներքևից վեր» ստանալու գործընթացներ: Միջուկացման գործընթացները գազային և խտացված միջավայրերում: Հետերոգեն միջուկավորում, էպիտաքսիա և հետերոէպիտաքսիա: Սպինոդալ քայքայումը. Նանոօբյեկտների սինթեզ ամորֆ (ապակյա) մատրիցներում։ Քիմիական համասեռացման մեթոդներ (համատեղեցում, սոլ-գել մեթոդ, կրիոքիմիական տեխնոլոգիա, աերոզոլային պիրոլիզ, solvothermal բուժում, գերկրիտիկական չորացում): Նանոմասնիկների և նանոօբյեկտների դասակարգում. Նանոմասնիկների ստացման և կայունացման տեխնիկա. Նանոմասնիկների ագրեգացում և տարանջատում. Նանոնյութերի սինթեզը մեկ և երկչափ նանոռեակտորներում.
• . Նանոհամակարգերի վիճակագրական ֆիզիկա. Փոքր համակարգերում փուլային անցումների առանձնահատկությունները. Ներմոլեկուլային և միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների տեսակները. Հիդրոֆոբություն և հիդրոֆիլություն: Ինքնահավաք և ինքնակազմակերպում. Միցելի ձևավորում. Ինքնահավաք մոնաշերտեր. Լանգմյուիր-Բլոջեթի ֆիլմերը. Մոլեկուլների գերմոլեկուլային կազմակերպում. Մոլեկուլային ճանաչում. Պոլիմերային մակրոմոլեկուլներ, դրանց պատրաստման եղանակներ. Ինքնակազմակերպում պոլիմերային համակարգերում. Բլոկային համապոլիմերների միկրոֆազային տարանջատում. Դենդրիմերներ, պոլիմերային խոզանակներ: Պոլիէլեկտրոլիտների շերտ առ շերտ ինքնահավաքում. Գերմոլեկուլային պոլիմերներ.
• . Նյութ, փուլ, նյութ: Նյութերի հիերարխիկ կառուցվածքը. Նանոնյութերը և դրանց դասակարգումը. Անօրգանական և օրգանական ֆունկցիոնալ նանոնյութեր. Հիբրիդ (օրգանական-անօրգանական և անօրգանական-օրգանական) նյութեր. Բիոմիներալիզացիա և կենսակերամիկա. Նանոկառուցվածքային 1D, 2D և 3D նյութեր: Մեզոպորոզ նյութեր. Մոլեկուլային մաղեր. Նանոկոմպոզիտները և դրանց սիներգետիկ հատկությունները. Կառուցվածքային նանոնյութեր.
• . Կատալիզ և նանոտեխնոլոգիա. Տարասեռ կատալիզի հիմնական սկզբունքներն ու հասկացությունները: Պատրաստման և ակտիվացման պայմանների ազդեցությունը տարասեռ կատալիզատորների ակտիվ մակերեսի ձևավորման վրա: Կառուցվածքի նկատմամբ զգայուն և կառուցվածքի նկատմամբ զգայուն ռեակցիաներ: Նանոմասնիկների ջերմադինամիկ և կինետիկ հատկությունների առանձնահատկությունները. Էլեկտրոկատալիզ. Կատալիզ ցեոլիտների և մոլեկուլային մաղերի վրա: Մեմբրանային կատալիզ.
• . Պոլիմերներ կառուցվածքային նյութերի և ֆունկցիոնալ համակարգերի համար: «Խելացի» պոլիմերային համակարգեր, որոնք ունակ են կատարել բարդ գործառույթներ. «Խելացի» համակարգերի օրինակներ (պոլիմերային հեղուկներ նավթի արտադրության համար, խելացի պատուհաններ, նանոկառուցվածքային թաղանթներ վառելիքի բջիջների համար): Կենսապոլիմերները որպես առավել «խելացի» համակարգեր. Բիոմիմետիկ մոտեցում. Խելացի պոլիմերների հատկությունների օպտիմալացման հաջորդականության ձևավորում: Հերթականությունների մոլեկուլային էվոլյուցիայի խնդիրները կենսապոլիմերներում.
• . Դիտարկված են քիմիական էներգիայի աղբյուրների համար նոր նյութերի ստեղծման ներկա վիճակն ու խնդիրները՝ պինդ օքսիդ վառելիքային բջիջներ (SOFC) և լիթիումային մարտկոցներ: Վերլուծված են հիմնական կառուցվածքային գործոնները, որոնք ազդում են տարբեր անօրգանական միացությունների հատկությունների վրա, որոնք որոշում են դրանց կիրառման հնարավորությունը որպես էլեկտրոդային նյութեր՝ բարդ պերովսկիտներ SOFC-ներում և անցումային մետաղների միացություններ (բարդ օքսիդներ և ֆոսֆատներ) լիթիումային մարտկոցներում: Դիտարկվում են լիթիումային մարտկոցներում օգտագործվող հիմնական անոդ և կաթոդ նյութերը, որոնք ճանաչվել են որպես խոստումնալից. ընթացիկ աղբյուրներից։

Ընտրված հարցերը քննարկվում են գրքի հետևյալ գլուխներում (Binom Publishing).

Նանոքիմիայի, ինքնահավաքման և նանոկառուցվածքային մակերեսների նկարազարդման նյութեր.

Գիտականորեն հայտնի «վիդեոգրքեր».

Նանոքիմիայի և ֆունկցիոնալ նանոնյութերի ընտրված գլուխներ: