Функциональные наноматериалы, Елисеев А.А., Лукашин А.В., 2010

Функциональные наноматериалы, Елисеев А.А., Лукашин А.В., 2010.

  В настоящей книге рассматриваются важнейшие особенности функциональных наноматериалов, включая их структуру, физические свойства, методы синтеза и исследования, описываются примеры использования наноматериалов для создания наноэлектромеханических систем, разнообразных устройств нано- и молекулярной электроники, а также магнитных носителей информации.
Книга является одним из немногих учебных пособий, предназначенных для фундаментальной междисциплинарной подготовки в области нанотехнологии и наноматериалов, включая студентов, аспирантов и научных сотрудников классических, технических и технологических университетов, вовлеченных в решение наиболее актуальных нанотехнологических проблем.
Рекомендовано УМО по классическому университетскому образованию в качестве пособия для студентов старших курсов, обучающихся по специальности 020101 (011000) — Химия.




Методы синтеза кластеров.
Одним из основных методов синтеза кластеров является конденсация из газовой фазы. Этот подход требует создания пересыщенного пара с последующим осаждением. Пар из атомов или молекул может быть сформирован различными методами, включая термическое испарение, ионное, плазменное или магнетронное распыление, лазерну ю абляцию, испарение взрывом и т.д. Для создания пара с высоким давлением нередко используют обычное термическое испарение вещества (см. разд. 4.1.1).

Этот способ применим не только для получения кластеров металлов, но и различных бинарных или даже тронных систем. В атом случае проводят одновременное испарение металлов и неметаллов, которые затем взаимодействуют в газовом потоке. Так, метод термического испарения был с успехом применен для получения кластеров практически всех металлов и неметаллов с температурой кипения менее 1500 °С, различных оксидов, галогенидов, халькогенидов и пниктогенидов (например, PbS, PbSe, PbTe, GaAs, GaP, PbSb и др ). Для получения кластеров веществ с высокой температурой кипения используют метод лазерного или плазменного испарения. В этом случае в качестве источника нагрева выступает сфокусированное лазерное излучение или плазменный пучок, что позволяет поднять температуру до 3000 - 5000 °С и перевести практически любое вещество в парообразное состояние.

Содержание.
Предисловие.
Введение.
Глава 1. Нанокластеры.
1.1. Классическая теория зародышеобразования.
1.2. Методы синтеза кластеров.
1.3. Структура и свойства кластеров.
1.3.1. Магические числа.
1.3.2. Теоретическая модель кластера.
Глава 2. Наноструктуры.
2.1. Классификация наноструктур.
2.2. Нульмерные наноструктуры.
2.3. Одномерные наноструктуры.
2.3.1. Материалы одномерных наноструктур.
2.3.2. Формирование одномерных наноструктур.
2.4. Тубулярные наноструктуры.
2.4.1. Углеродные нанотрубки.
2.4.1.1. История открытия углеродных нанотрубок.
2.4.1.2. Структура углеродных нанотрубок.
2.4.1.3. Многостенные нанотрубки.
2.4.1.4. Механизмы роста нанотрубок.
2.4.1.5. Синтез углеродных наногрубок.
2.4.1.6. Разделение ОСНТ.
2.4.1.7. Физические свойства углеродных нанотрубок.
2.4.1.8. Интеркалированные нанотрубки.
2.4.2. Неорганические тубулярные структуры.
2.4.2.1. Подходы к синтезу неорганических нанотрубок.
2.4.2.2. Синтез неорганических нанотрубок.
2.5. Двумерные наноструктуры.
2.5.1. Осаждение пленок из газовой фазы.
2.5.1.1. Кинетика и термодинамика процессов роста пленок.
2.5.1.2. Механизмы роста пленок.
2.5.2. Физические методы осаждения пленок.
2.5.2.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ)
2.5.2.2. Импульсное лазерное осаждение (НПО).
2.5.2.3. Распылительное осаждение.
2.5.3. Методы химического осаждения пленок.
2.5.3.1. Химическое осаждение из газовой фазы (CVD).
2.5.3.2. Послойное осаждение пленок.
2.5.3.3. Химическое осаждение из растворов.
2.5.3.4. Пленки Ленгмюра Блоджетт (ЛБ).
2.6. Трехмерные наноструктуры.
Глава 3. Свойства веществ в нанокристаллическом состоянии.
3.1. Оптические и электронные свойства наносистем.
3.1.1. Оптические свойства наночастиц металлов. Плазменный резонанс
3.1.2. Оптические свойства полупроводниковых наночастиц. Квантоворазмерный эффект.
3.1.3. Зонная структура.
3.1.4. Поверхность нанокристаллов: дефекты координации и барьерное ограничение.
3.1.4.1. Сокращение длины связей в приповерхностном слое.
3.1.4.2. Поверхностный потенциальный барьер.
3.1.5. Сокращение поверхностных связей, энергия связывания и отношение поверхности к объему.
3.1.6. Зависимость зонной структуры от размера наночастиц.
3.2. Фотонные кристаллы.
3.2.1. Размерность фотонных кристаллов.
3.2.1.1. Фотонные запрещенные зоны.
3.2.2. Основы теории фотонных кристаллов: одномерный случай.
3.2.3. Методы формирования фотонных кристаллов.
3.2.4. Опалы как шаблон для создания фотонных кристаллов.
3.2.4.1. Природные опалы.
3.2.5. Синтетические опалы.
3.2.6. Кристаллическая структура синтетических опалов.
3.2.7. Фотонные кристаллы на основе синтетических опалов.
3.2.8. Материалы на основе фотонных кристаллов. Области применения.
3.3. Магнитные свойства наносистем.
3.3.1. Доменная структура ферромагнитных материалов.
3.3.2. Суперпарамагнетизм.
3.3.3. Энергия магнитной анизотропии.
3.3.3.1. Магнитокристаллическая анизотропия.
3.3.4. Анизотропия формы.
3.3.5. Анизотропия механического напряжения.
3.3.6. Обменная анизотропия.
3.3.7. Перемагничивание однодоменных частиц.
3.3.8. Когерентное вращение магнитных моментов.
3.3.9. “Свертка” магнитных моментов с образованием вихревого поля.
3.3.10. Магнитостатические взаимодействия нанонитей.
3.3.11. Магнитные наноматериалы.
3.4. Механические свойства наносистем.
3.4.1. Закон Холла-Петча.
3.4.2. Структура межзеренных границ.
3.4.3. Дефекты в наноструктурированных материалах.
3.4.4. Влияние границ раздела на механические свойства нанокристаллических наноматериалов.
3.4.5. Упругие свойства. Высокотемпературная ползучесть.
3.4.6. Моделирование зерен и межзеренных границ при нагружении.
3.4.7. Нанокомпозиты. Армирование. Адгезионная прочность.
3.4.8. Механические свойства углеродных нанотрубок.
Глава 4. Методы получения наноматериалов.
4.1. Классификация методов синтеза наноматериалов.
4.1.1. Физические методы синтеза.
4.1.1.1. Газофазный синтез.
4.1.1.2. Механосинтез, детонационный синтез и электровзрыв.
4.1.2. Химические методы синтеза.
4.1.2.1. Золь-гель метод.
4.1.2.2. Гидротермальный и сольвотермальный синтез.
4.1.2.3. Коллоидные нанореакторы.
4.2. Методы разделения наночастиц по размеру.
4.3. Процессы самосборки в наносистемах.
4.3.1. Сверхкластеры.
4.3.2. Движущие силы организации наносистсм.
4.3.3. Консервативная самоорганизация.
4.3.4. Диссипативная самоорганизация.
4.3.4.1. Принцип Кюри.
4.3.4.2. Соотношения взаимности Онсагера.
4.3.4.3. Теорема Глансдорфа-Пригожина.
4.4. Синтез наночастиц в аморфных матрицах.
4.5. Синтез наночастиц в упорядоченных матрицах.
4.5.1. Наночастицы в нульмерных нанореакторах.
4.5.1.1. Цеолиты.
4.5.2. Наночастицы в одномерных нанорсакторах.
4.5.2.1. Мезопористые молекулярные сита.
4.5.2.2. Пористый оксид алюминия.
4.5.3. Наночастицы в двумерных нанореакторах.
4.5.3.1. Слоистые двойные гидроксилы.
4.6. Нанолитография.
4.6.1. Классификация методов литографии.
4.6.2. Оптическая литография.
4.6.2.1. Схема контроля освещенности, проекционная литография.
4.6.2.2. Маски микро- и нанолитографии.
4.6.2.3. Внеосевая литография.
4.6 2.4. Оптические схемы. Материалы оптических систем.
4.6.2.5. Материалы резистов.
4.6.3. Электронно-лучевая литография (ЭЛЛ).
4.6.3.1. SCALPEL.
4.6.4. Ионно-лучевая литография (ИИЛ).
4.6.5. Безмасочная литография (direct writing).
4.6.5.1. Воздействие сфокусированным пучком заряженных частиц, FIB-литография.
4.6.5.2. Механическое воздействие зондом СЗМ.
4.6.5.3. Нанооксидирование.
4.6.6. Технологии нанопечати.
4.6.6.1. Метод горячего тиснения (hot embossing technique).
4.6.6.2. Использование полимеризации резиста.
Глава 5. Методы исследования веществ в нанокристаллическом состоянии.
5.1. Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ).
5.1.1. Сканирующая туннельная микроскопия.
5.1.2. Атомно-силовая микроскопия.
5.2. Автоионная микроскопия (ЛИМ).
5.3. Методы электронной микроскопии.
5.3.1. Формирование изображения.
5.3.2. Возможности электронной микроскопии.
5.4. Спектроскопические методы.
5.4.1. Радиоспектроскопия.
5.4.1.1. Микроволновая спектроскопия.
5.4.1.2. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР).
5.4.1.3. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
5.4.2. ИК и КР-спектроскопия.
5.4.3. Рентгеновская и фотоэлектронная спектроскопия.
5.4.3.1. Рентгеновская спектроскопия поглощения (EXAFS, XANES).
5.4.3.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).
5.4.3.3. Рентгенофлуоресцентная спектроскопия.
5.4.4. Мессбауэровская спектроскопия.
5.5. Дифракционные методы исследования.
5.5.1. Основы теории дифракции.
5.5.2. Дифракция на кристаллических решетках.
5.5.3. Дифракция в аморфных веществах.
5.5.4. Размерные эффекты в дифракционных картинах наноструктур.
5.5.5. Характеризация функциональных свойств наносистем дифракционными методами.
Глава 6. Применение функциональных наноматериалов.
6.1. Наномеханизмы и наноустройства. Микро- и наноэлектромеханические системы.
6.1.1. Микро- и нанотрибология.
6.1.2. Наномеханика и износ наномеханизмов.
6.1.3. Преобразование энергии.
6.1.4. Электростатические актюаторы.
6.1.5. Магнитные актюаторы.
6.1.6. Пьезоэлектрические актюаторы.
6.1.7. Тепловые актюаторы.
6.1.8. Гидравлические актюаторы.
6.1.9. Сенсорные НЭМС.
6.1.10. Технологии производства МЭМС и НЭМС.
6.1.11. Материалы для МЭМС и НЭМС.
6.1.12. Молекулярные актюаторы.
6.1.12.1. Молекулярные моторы.
6.1.12.2. Миозин, кинезин и диенин.
6.1.12.3. Искусственно создаваемые молекулярные актюаторы.
6.1.12.4. Интеграция биологических молекулярных агрегатов в устройства.
6.1.12.5. Ротаксаны и катенаны.
6.1.12.6. Нанолифт.
6.1.12.7. Устройства на основе алкенов.
6.2. Наноэлектроника.
6.2.1. Современные транзисторы.
6.2.1.1. Проявление квантовых эффектов.
6.2.1.2. Проблема плотности энергии и теплоотвода.
6.2.1.3. Дефекты и ошибки.
6.2.1.4. Транзисторы на основе углеродных нанотрубок.
6.2.2. Квантовые компьютеры.
6.2.2.1. Принципы квантового компьютера (КК).
6.2.2.2. Алгоритмы квантового компьютера.
6.2.2.3. Материалы для квантового компьютера.
6.2.2.4. Перспективы развития квантовых компьютеров.
6.3. Молекулярная электроника.
6.3.1. Исследование электрических свойств структур Hg SAM/SAM Hg.
6.3.2. Определение напряжения пробоя самособирающихся монослоев из ароматических и алифатических сульфонатов.
6.3.3. Использование слабой связи для измерения электрических свойств молекул.
6.3.4. Использование шаблона из Si3N4 для измерения электрических свойств отдельных молекул.
6.3.5. Измерение электронных характеристик молекул.
6.3.6. Элементы молекулярной электроники.
6.4. Магнитные носители информации.
6.5. Материалы для бионанотехнологий.
6.5.1. Конструкционные наноматериалы для медицины.
6.5.2. Нанофармакология и нанолекарства.
6.5.3. Синтез, биоконъюгация и биосовместимость наночастиц.
6.5.4. Магнитные наноматериалы в медицине.
6.5.5. Магнито-жидкостная гипертермия.
6.5.6. Нанокапсулы.
6.5.7. Нанолекарства и наномедицина.
6.5.8. Наносистемы для диагностики заболеваний.
6.5.9. Наноинструменты для микробиологии и медицины.
6.5.10. Токсичность веществ в нанодисперсном состоянии.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Функциональные наноматериалы, Елисеев А.А., Лукашин А.В., 2010 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по нанотехнологии :: нанотехнология :: Елисеев :: Лукашин :: наноматериалы