Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 14, № 3-4 (2019)
Скачать выпуск PDF

САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СТРУКТУРЫ И НАНОСБОРКИ

3-9 71
Аннотация

Разработан способ определения ртути(II) с использованием пенополиуретана, модифицированного на поверхности треугольными нанопластинками серебра со средней длиной ребра 52 нм и толщиной 4 нм. Способ основан на окислении нанопластинок серебра ртутью(II). Оно сопровождается уменьшением полосы поверхностного плазмонного резонанса наночастиц, что позволяет рассматривать полученный нанокомпозитный материал в качестве твердофазного аналитического реагента для определения ртути(II). Исследовано влияние времени взаимодействия и pH раствора на чувствительность определения ртути. Предел обнаружения ртути в выбранных условиях равен 50 мкг/л, диапазон определяемых содержаний составляет 150–1000 мкг/л. Увеличение объема анализируемого раствора с 5.0 до 100.0 мл за счет концентрирования позволяет снизить предел обнаружения ртути до 5 мкг/л.

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОТРУБКИ

10-16 71
Аннотация

Изучен механизм формирования углеродных наночастиц при одновременном образовании полистирольной пленки в барьерном коронном разряде переменного тока атмосферного давления. Актуальность исследований обусловлена необходимостью контроля аллотропной формы углеродных наночастиц, которая влияет на физико-технические характеристики полимерных пленок, получаемых таким способом. Показано, что в основе механизма формирования графеновых чешуек лежит зародышеобразование агломератов поликристаллических углеродных наночастиц типа луковиц (onion-like carbon) в чехле короны. Формирование графеновых чешуек происходит из этих зародышей в стримерах газового разряда за счет деструкции молекул мономера, оставшихся в агломератах зародышей. Выявлено, что аллотропная форма образующихся частиц определяется не только энергетикой, в данном случае барьерного коронного разряда, но и соотношением длительности его воздействия с характерными временами деструкции и образования ковалентных связей, участвующих в процессе частиц.

НАНОМАТЕРИАЛЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

17-20 115
Аннотация

Приведены данные по кавитационной гомогенизации водных суспензий поливинилового спирта и углеродных нанотрубок и ее влиянию на однородность и электропроводность полимерных слоевых композитов, формируемых методом “спин-коутинга” с использованием данных суспензий. Показана принципиальная возможность получения эффективного композитного материала в системе “поливиниловый спирт–углеродные нанотрубки” для формирования однородных планарных электродов с удельной электропроводностью до 9 Ом-1см-1.

21-25 58
Аннотация

Рассмотрена возможность изменения изотопического состава вещества для улучшения физических свойств материала и оптоэлектронных характеристик фотоприемника как наиболее распространенного устройства оптоэлектроники. Показано, что уменьшение тяжелых изотопов в полупроводниковом материале фотоприемников повышает подвижность носителей заряда, коэффициент поглощения света, квантовую эффективность и уменьшает количество подуровней в запрещенной зоне, влияющих на темновой ток. Это приводит к повышению чувствительности фотоприемника, уменьшению величины темнового тока, к улучшению отношения мощности сигнала к мощности шума на выходе фотоприемника. Проведено сравнение технологий улучшения свойств материала совершенствованием характеристик объемных полупроводниковых кристаллов, множественных квантовых ям и сверхрешеток.

26-31 79
Аннотация

Люминесцентная керамика на основе иттрий-алюминиевого граната (YAG), активированного ионами Ce3+, получена методом одноосного статического прессования с последующим спеканием на воздухе при температуре 1650°C. Проведена характеризация исходного порошка люминофора, исследована динамика линейной усадки. Изучены морфологические, упругопластические и оптико-люминесцентные свойства полученных керамических образцов YAG:Ce. Определен технологический режим изготовления керамики исследуемого типа с плотностью не ниже 98% и эффективностью люминесценции 45%.

32-38 239
Аннотация

Исследовано влияние относительного содержания одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) на уплотнение, фазовый состав, микроструктуру и физико-механические свойства композитов на основе стабилизированного иттрием диоксида циркония, полученных электроимпульсным плазменным спеканием. Обнаружено, что в композитах, содержащих 0.1 и 0.5 мас. % ОУНТ, наблюдается существенное повышение относительной плотности: с 98.26 до 99.98%. Установлено, что ОУНТ частично ограничивают моноклинно-тетрагональный переход при высокотемпературной обработке диоксида циркония. Трещиностойкость композита с 1 мас. % ОУНТ возрастает на 38% по сравнению с керамикой без добавок.

39-45 73
Аннотация

Исследованы структура, фазовый состав и механические свойства (микротвердость в интервале глубин внедрения индентора 1200 нм ≤ h ≤ 6000 нм и вязкость разрушения) наноструктурированной циркониевой керамики (стабилизированной CaO), упрочненной корундом и SiO2 , в процессе ускоренного старения в гидротермальных условиях (температура Tag = 134°С, давление P = 3 атм, влажность B = 100%, 0 ≤ t ag ≤ 25 ч). Показано, что использование CaO в качестве стабилизатора тетрагональной фазы диоксида циркония (вместо “традиционного” Y2 O3 ) способствует повышению стойкости к гидротермальным воздействиям композиционных керамик ZrO2 + Al2 O3 и ZrO2 + Al2 O3 + SiO2 . Установлено, что достигнутое введением диоксида кремния (CSiO2 = 5 мол. %) увеличение вязкости разрушения (более чем на 40%) обеспечивает удовлетворительное соотношение твердость/вязкость разрушения (H = 12.3 ГПа, KC = 6.66 МПа м1/2) композиционной керамики CaO–ZrO2 + Al2 O3 + SiO2 даже после ее ускоренного состаривания в течение 25 ч.

ПОЛИМЕРНЫЕ, БИООРГАНИЧЕСКИЕ И ГИБРИДНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ

46-58 75
Аннотация

Проведены комплексные исследования надмолекулярной структуры нетканых материалов на основе ультратонких волокон поли(3-гидроксибутирата), содержащих комплекс марганец–хлор тетрафенилпорфирин. Ультратонкие волокна получали методом электроформования. Концентрация комплекса в волокнах составляла 0–5%. Исследования проводили с помощью рентгеноструктурного анализа, зондового метода электронного парамагнитного резонанса, дифференциальной сканирующей калориметрии и сканирующей электронной микроскопии. Показано, что с ростом концентрации комплекса изменяется морфология полимерных волокон, наблюдается заметный рост степени кристалличности и замедляется молекулярная подвижность в плотных аморфных областях волокон поли(3-гидроксибутирата). Температурное воздействие (при 140°С) приводит к резкому возрастанию степени кристалличности и молекулярной подвижности в аморфных областях волокон. Экспозиция волокон в воде (при 70°С) приводит к значительному снижению энтальпии плавления и повышению молекулярной подвижности цепей в аморфных областях полимера. Полученные волокнистые материалы обладают высокими антибактериальными свойствами и должны найти непосредственное приложение при создании терапевтических систем антисептического и противоопухолевого действия.

НАНОБИОМЕДИЦИНА И НАНОФАРМАЦЕВТИКА

59-63 82
Аннотация

Представлены результаты исследования биобезопасности двух нанокомпозитов гадолиния, инкапсулированных в природную полимерную матрицу арабиногалактана, и дана сравнительная оценка их токсичности. Для этого белым беспородным крысам-самцам внутрижелудочно с помощью зонда вводили раствор исследуемых нанокомпозитов в дозе 500 мкг гадолиния на килограмм массы тела животного. Методами гистологического и иммуногистохимического анализа оценивали выраженность биологического ответа организма на введение данных нанокомпозитов. Оценивали состояние ткани печени и сенсомоторной коры головного мозга. В ткани головного мозга определено число нейронов с экспрессией проапоптотического белка каспаза 3, антиапоптотического белка bcl-2 и стресс-белка БТШ 70. Определены общие точки приложения патологического процесса при воздействии исследуемых нанокомпозитов и индивидуальные особенности формирования патологического процесса для каждого нанокомпозита.

64-74 59
Аннотация
Одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ) “ОСУНТ90Т®” вводили растущим крысам самцам линии Вистар с питьевой водой в течение 100 сут в дозах 0 (контроль); 0.01, 0.1, 1.0 и 10 мг/кг массы тела (м. т.). В печени, почках, селезенке, головном мозгу и семенниках определяли содержание 17 химических элементов (Ag, Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Se, V, Zn) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Выявлено снижение содержания в органах животных, получавших ОСУНТ, ряда химических элементов, в том числе As, Pb, Cd, Cs и Se, и повышение содержания ванадия (V) и серебра (Ag) в почках. Отсутствие в большинстве случаев взаимосвязи указанных эффектов с дозой наноматериала или их преимущественное проявление при низких (0.01 и 0.1 мг/кг м. т.) дозах указывают на сложный системный биохимический механизм действия ОСУНТ на элементный гомеостаз, зависимый от агломерации при высоких концентрациях.
75-80 83
Аннотация
Широкое распространение анемии и наличие побочного действия имеющихся железосодержащих лекарственных препаратов требуют поиска новых лекарственных средств. В эксперименте на крысах-самцах линии Wistar моделировали постгеморрагическую анемию посредством забора крови из хвостовой вены в количестве 1.5% от массы тела. Внутримышечное введение крысам с анемией железо-молибденовых полиоксометаллатов в количестве 1.5 мг/кг массы способствовало более быстрому восстановлению количества эритроцитов, гемоглобина, величины гематокрита в крови, содержания железа в плазме крови и предшественников эритроцитов в костном мозге на 1–7 сут по сравнению с показателями, измеренными у контрольных нелеченых животных.
81-92 205
Аннотация
Биосовместимость ультрамалых коллоидных золотых наночастиц представляется важной проблемой, что обусловлено расширяющимся с каждым годом спектром биомедицинских и технических приложений данных наноматериалов. Согласно большинству исследований данный тип наночастиц является токсичным для живых организмов. Однако не вполне ясно, какой именно компонент коллоидной системы проявляет токсичность: связана ли она с собственно частицами или с дисперсионной средой. Также не ясен механизм токсического действия. Решается задача, связанная с идентификацией источника токсичности препарата ультрамалых фосфониевых золотых наночастиц, полученных методом Даффа, с использованием клеточных тест-систем: культур микроводоросли Dunaliella salina и культур животных клеток линий HeLa и Vero. Трижды отмытые от среды наночастицы не обладали токсичностью для животных клеток и были слаботоксичны для D. Salina. Обнаружено, что токсичность препарата ультрамалых фосфониевых золотых наночастиц обусловлена токсичностью дисперсионной среды; можно предположить, что основным источником токсичности дисперсионной среды являются комплексно-ионные формы золота.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

93-100 101
Аннотация

Методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) и спектральной эллипсометрии проведены исследования зародышевых слоев нитрида галлия (GaN) субстананометровой толщины, нанесенных при различных режимах в процессе атомно-слоевой эпитаксии (АСЭ) из триэтил галлия и аммиака на сапфировые подложки. Полученные зародышевые слои представляют собой островковые пленки с различной степенью покрытия поверхности подложек, состоящие из кристаллитов GaN, имеющих различные размеры и средние толщины в диапазоне 10–40 нм. Разработана программа обработки РЭМ-изображений, позволяющая проводить количественную оценку площади частиц, включений, фаз, присутствующих в пленках и на поверхности подложек. Показано, что методика обработки спектральных эллипсометрических измерений островковых пленок из кристаллитов GaN на сапфировых подложках по модели Максвелла–Гарнетта выявляет такую же тенденцию в площади покрытия подложек пленками, что и обработка РЭМ-изображений. Разработанные программа и методика позволили определить оптимальный режим АСЭ зародышевых слоев GaN на сапфировых подложках для формирования высококачественных HEMT-структур из шести реализованных режимов. Они могут быть также эффективно использованы при исследовании любых островковых пленок, слоев с включениями физических и химических фаз и систем коллоидных частиц, применяемых в процессе формирования микроэлектронных структур.



ISSN 1992-7223 (Print)