Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

Журнал "Российские нанотехнологии" публикует статьи междисциплинарного характера по фундаментальным вопросам исследования структуры и свойств наноразмерных объектов и наноматериалов, полимерных и биоорганических молекул, супрамолекулярных и биогибридных комплексов, а также работ, в которых рассмотрены технологии их получения и обработки, практическая реализация изделий, устройств и природоподобных систем на их основе.

Журнал публикует оригинальные статьи и обзоры, удовлетворяющие критериям высшего научного качества по следующим направлениям научно-технологических исследований:

  • самоорганизующиеся структуры и наносборки;
  • наноструктуры, нанотрубки;
  • наноматериалы функционального и конструкционного назначения;
  • полимерные, биоорганические и гибридные наноматериалы;
  • устройства и изделия на основе наноматериалов и нанотехнологий;
  • нанобиология и генетика, омиксные технологии;
  • нанобиомедицина и нанофармацевтика;
  • наноэлектроника и нейроморфные вычислительные системы;
  • нейрокогнитивные системы и технологии;
  • нанофотоника;
  • естественно-научные методы в изучении предметов культурного наследия;
  • метрология, стандартизация и контроль нанотехнологий.

 

Текущий выпуск

Том 14, № 11-12 (2019)
Скачать выпуск PDF

ОБЗОРЫ

3-14 243
Аннотация

Важным направлением в области медицинской техники является создание имплантируемых устройств, поддерживающих функционирование организма. Многие из таких устройств требуют энергоснабжения, причем желательно, чтобы такие источники работали весь период имплантации, даже если речь идет о пожизненной установке импланта. Представлен обзор литературных данных по источникам энергии для питания имплантируемых и носимых медицинских устройств. Приведена сравнительная оценка характеристик биотопливных элементов как наиболее проработанного варианта имплантируемого источника энергии с другими возобновляемыми источниками электрической энергии на основе термо-, пьезо-, электростатических, магнито- и фотопреобразователей. Особое внимание уделено применению имплантируемых устройств, которые могут служить источником энергии для маломощных потребителей – микропомп, кардиостимуляторов, нейроимплантов и т.д.  

САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СТРУКТУРЫ И НАНОСБОРКИ

15-22 191
Аннотация

Предложена электродинамическая модель редокс-сорбции кислорода из воды на зернистых слоях металл-ионообменных нанокомпозитов. Особенностью является одновременное описание процесса восстановления кислорода по электрохимическому и химическому маршрутам. В связи с неоднородным окислением наночастиц металла кислородом проведен учет меняющегося по высоте и во времени омического сопротивления зернистого слоя нанокомпозита. Проверена адекватность модели на примере медьсодержащего нанокомпозита.

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОТРУБКИ

23-27 92
Аннотация

Показана возможность синтеза многостенных углеродных нанотрубок в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в открытой воздушной среде. Процесс синтеза реализован в полости графитового катода, в которой в качестве катализатора присутствует порошок вольфрама. Применяемый метод реализуется за счет генерации газообразного оксида углерода СО, экранирующего реакционную зону от кислорода воздуха, предотвращая окисление продуктов синтеза. Согласно данным рентгеновской дифрактометрии синтезированные порошковые материалы содержат более чем 85 об. % углеродных кристаллических фаз с графитоподобной структурой, а также содержат кубическую фазу вольфрама, две фазы карбида вольфрама WC и W2C. Согласно результатам просвечивающей электронной микроскопии продукт синтеза содержит углеродные нанотрубки, особенностью которых можно считать относительно большое количество слоев (до ~50 шт.) при диаметре до ~100 нм и длине до ~1.5 мкм. При этом внутри углеродных нанотрубок идентифицируются кристаллические объекты, соответствующие по структуре карбиду вольфрама WC.

НАНОМАТЕРИАЛЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

28-34 76
Аннотация

Синтезированы соли кобальта(II) насыщенных монокарбоновых кислот – муравьиной, масляной, валериановой, капроновой, энантовой, каприловой. Полученные соединения охарактеризованы с помощью элементного анализа, ИК-спектроскопии, термогравиметрии и дифференциально-сканирующей калориметрии. В результате термического разложения синтезированных карбоксилатов, а также ацетата кобальта получены кобальтсодержащие нанокомпозиты. Полученные нанокомпозиты исследованы методами элементного анализа, ИК-спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рентгенофазового анализа. Проведены магнитные исследования полученных нанокомпозитов.

35-43 79
Аннотация

Представлены экспериментальные результаты влияния исходного буферного слоя на поверхности подложки и среды процесса на возможность и особенности формирования нанокластеров Si1 – xGex (Si, Ge и SiGe). Предложен механизм формирования кремниевых, германиевых и кремний-германиевых нанокластеров (НК) на буферных слоях аморфного кремния, нитрида кремния и оксидов кремния, диспрозия и иттрия. Показано влияние исходного буферного слоя на поверхности подложек в условиях технологического процесса осаждения пленок наноструктурированного кремния, легированного германием (НСК(Ge)), на конфигурацию, размеры и поверхностную концентрацию НК.

44-48 56
Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований синтеза карбида молибдена в плазме дугового разряда постоянного тока безвакуумным методом. Установлено влияние амплитуды тока разрядного контура на фазовый состав продукта синтеза. Продукт синтеза содержит микроразмерную компоненту и наноразмерную. В составе микроразмерной составляющей методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии идентифицированы углеродные волокна со структурой графита, а также модифицированные волокна, содержащие графит и карбид молибдена. Наноразмерная компонента содержит скопления частиц, представляющих собой графитовую матрицу, в которую погружены частицы карбида молибдена.

49-57 82
Аннотация

PtCuAu/C-катализаторы с различной структурой получены методом совместного восстановления прекурсоров металлов и методом гальванического замещения. По результатам сравнительного исследования каталитической активности в реакции окисления метанола показано позитивное влияние атомов золота в составе триметаллических наночастиц независимо от способа синтеза. Изучено влияние термической обработки в инертной атмосфере при 300°С на структуру и активность в реакции окисления метанола полученных PtCuAu/C-материалов. Показано снижение площади активной поверхности и активности в реакции окисления метанола после термической обработки, наибольшую устойчивость продемонстрировал материал, полученный методом гальванического замещения. Показана перспективность триметаллических PtCuAu/C-материалов как эффективных катализаторов для использования в метанольных топливных элементах.

УСТРОЙСТВА И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ

58-63 77
Аннотация

Проведены исследования по разработке бумажных упаковочных материалов с антибактериальными свойствами с применением наночастиц диоксида титана. Синтез наночастиц диоксида титана получали гидролизом тетрахлорида титана в щелочной среде, регулируя значение pH водным раствором аммиака при температуре 30–60°С. Изучено влияние условий протекания реакций на синтез наночастиц диоксида титана, рН среды, найдены оптимальные условия синтеза. Определены параметры обработки упаковочных материалов из бумаги водными растворами наночастиц диоксида титана, придающих антимикробные свойства. Методом электронно-сканирующей микроскопии и энергодисперсионного микроанализа показано, что необработанная упаковочная бумага содержит C – 64.69%, O – 35.31%, после модификации раствором наночастиц диоксида титана на поверхности обработанной бумаги образуются частицы диоксида титана в пределах 16.46–21.14%, которые распределены достаточно неравномерно в зависимости от исходной концентрации наночастиц диоксида титана. Модифицированные предлагаемым составом упаковочные материалы показали высокую устойчивость к действию микроорганизмов. Применение разработанной антимикробной пищевой упаковки позволит снизить потери и обеспечить сохранение качества и безопасности пищевых продуктов в процессе транспортировки, хранения и реализации.

НАНОБИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА, ОМИКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

64-74 93
Аннотация

Применение передовых нанотехнологий является одним из основных путей повышения урожайности зерновых культур для удовлетворения растущего мирового спроса на продовольствие. Изучено влияние наночастиц (НЧ) Fe и Zn на прорастание семян, рост проростков яровой мягкой пшеницы (Triticumaestivum L.) сорта Злата, анатомические изменения листа, урожайность, качество зерна и микроэлементный состав почвы после уборки урожая. Установлено, что предпосевная обработка семян композицией НЧ железа в концентрации 10 -5 %, НЧ цинка в концентрации 10 -4 % способствует повышению на 27% показателя энергии прорастания семян и массы корней по сравнению с контролем. Наибольшие высота растений (на 8.2%) и зеленая масса (на 8.5%) наблюдаются в варианте опыта при предпосевной обработке семян НЧ цинка. Площадь листьев при предпосевной обработке семян НЧ железа и НЧ цинка увеличивается на 18.2 и 33% соответственно. Наибольший показатель удельной площади листьев (на 28% выше контроля), рассчитанный как соотношение площади листа к сухой массе, установлен для листьев пшеницы при обработке семян НЧ цинка. Предпосевная обработка семян НЧ Fe и НЧ Zn индивидуально или в композиции приводит к изменению анатомических параметров (толщина листа, мезофилла, эпидермиса, площади проводящего пучка), превышая значения контрольной группы растений, семена которой обработаны водой, и снижая эти показатели по сравнению с листьями, семена которых обработаны полимерами. Оценка структуры урожая пшеницы и качества зерна при предпосевной обработке семян композицией НЧ металлов свидетельствует об увеличении массы тысячи зерен (на 1.9 г выше контроля) при большей озерненности колоса. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы НЧ Fe : НЧ Zn способствовала увеличению подвижных форм железа, цинка, меди, фосфора в почве после уборки урожая.  

НАНОБИОМЕДИЦИНА И НАНОФАРМАЦЕВТИКА

75-81 66
Аннотация

Широкое распространение антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов требует поиска новых средств, имеющих антибактериальную активность. Антибактериальное действие наночастиц металлов в основном посвящено ультрадисперсным порошкам серебра и меди. Антимикробная активность наночастиц никеля изучена недостаточно. Известны данные, указывающие на зависимость антибактериальной активности наночастиц металлов от их физико-химических характеристик. Проведено изучение основных физико-химических характеристик наночастиц никеля. На поверхности наночастиц металла обнаружено наличие оксидной пленки, которая обеспечивает пролонгированное действие вещества. Установлено, что наночастицы никеля образовывали агломераты крупных размеров (1145.00 ± 89.60 нм). Размер отдельных наночастиц составил 80.51 ± 2.21 нм. Проведено изучение влияния наночастиц никеля на клинические штаммы Staphylococcus epidermidis и Escherichia coli. Установлен выраженный антибактериальный эффект наночастиц металлов, зависящий от их концентрации и времени воздействия. Изучение ζ-потенциала клеток микроорганизмов подтвердило адгезию наночастиц металла на поверхности микробной клетки за счет возникшего электростатического напряжения. Проведена оценка влияния наночастиц никеля на метаболизм клеток грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов, установлено снижение сахаролитической активности клинических штаммов E. coli, а также уменьшение количества штаммов S. epidermidis, способных редуцировать нитраты в нитриты.

82-87 55
Аннотация

С помощью спектрофотометрии, спектрофлуориметрии, ИК-спектроскопии и квазитемнопольной и флуоресцентной микроскопии изучены условия проникновения гетероциклического противоопухолевого антибиотика актиномицина Д (АМД) и его флуоресцирующего производного 7-амино-актиномицина Д (7ААМД) в Т-лимфоциты (тимоциты) из тимуса молодых крыс. Выявлено, что сами по себе АМД и 7ААМД плохо проникают в тимоциты. Следовательно, при использовании в качестве лекарственных средств они не подавляют клеточный иммунитет, необходимый для защиты организма от онкологии. Проникновение АМД и 7ААМД в тимоциты усиливается при повышенной концентрации антибиотика и увеличении длительности инкубации клеток при 37°С. При добавлении НАД (никотинамидадениндинуклеотида), АМФ (аденозинмонофосфата), ГМФ (гуанозинмонофосфата) и других нуклеотидных аналогов, способных образовывать нанокомплексы с антибиотиком, вхождение АМД и 7ААМД в тимоциты заметно возрастает. Поэтому лечение онкологических заболеваний актиномициновыми антибиотиками нельзя проводить на фоне высоких концентраций указанных веществ. С другой стороны, полученные результаты по усиленному вхождению антибиотика в присутствии нуклеотидных аналогов означают, что в их присутствии терапевтическую концентрацию антибиотика можно снизить. Эти данные могут быть использованы при лечении лимфом, лейкозов и других онкологических заболеваний. В этом случае применение НАД и других нуклеотидных аналогов будет полезным. Процент погибших клеток, определяемый по окрашиванию трипановым синим, особенно сильно возрастает при применении НАД.

88-94 68
Аннотация

Продемонстрирована методика одностадийного синтеза магнитного нанокомпозита на базе гидроксиапатита и оксида железа с использованием модифицированного метода стехиометрического титрования. Показана возможность модификации предложенной методики для одностадийного синтеза магнитного нанокомпозита с присоединенным биологически активным соединением (БАС) 2-ариламинопиримидинового ряда. Проведено изучение состава, морфологии, структурных особенностей и магнитных характеристик нанокомпозита, синтезированного с БАС и без него. Изучена кинетика высвобождения БАС в растворе, моделирующем среду желудка. Полученный композит перспективен для биомедицинских применений в качестве инструмента для адресной доставки лекарств.

НЕЙРОКОГНИТИВНЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

95-101 56
Аннотация

Разработаны и изготовлены источники магнитного поля для экспериментов по активации каналов нейронов. Разработаны криогенные магнитные системы, входящие в состав экспериментального исследовательского стенда для дистанционного регулирования экспрессии нейронов постоянным и низкочастотным (до 100 Гц) магнитными полями. При температуре жидкого азота (77 К) системы способны выдавать поле с величиной индукции ~0.5 Тл; при работе с переохлажденным жидким азотом (70–65 К) – выше 1 Тл. Подчеркнута актуальность применения в криомагнитной системе новейших и наиболее перспективных материалов на сегодняшний день – высокотемпературных сверхпроводников второго поколения.