Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 14, № 5-6 (2019)
Скачать выпуск PDF

НАНОМАТЕРИАЛЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

3-10 123
Аннотация

Методами рентгеновской дифракции, оптической спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) изучены микросферы и наногетероструктуры на основе диоксида титана, синтезированные методами пиролиза аэрозолей и золь-гель. Все исследуемые образцы характеризуются большой удельной площадью поверхности (около 100 квадратных метров на грамм вещества). Установлено, что основным типом радикалов в полученных структурах являются N•, NO•, а также центры Ti3+, Mo5+, V4+ и W5+. Микросферы и наногетероструктуры, состоящие из нескольких оксидов металлов, обладают высокой фотокаталитической активностью в видимом диапазоне спектра и способностью аккумулировать фотогенерированные носители заряда. Как следствие, каталитические реакции в образцах продолжаются и после выключения освещения. Обнаружена корреляция между скоростью фотокатализа и концентрацией радикалов в исследуемых структурах. Полученные результаты могут быть использованы для разработки энергоэффективных каталитических устройств нового поколения на основе нанокристаллического оксида титана, функционирующих в видимом диапазоне спектра и не требующих непрерывного освещения.

11-18 82
Аннотация
Получены структуры с равным нулю омическим сопротивлением для постоянного и синусоидального электрического тока. Так же как и в случае сверхпроводимости, этот эффект обусловлен обменно-корреляционным взаимодействием электронов, однако его причина иная и состоит в поляризации структуры электрическим полем, а не в поляризации решетки куперовскими парами.
19-30 105
Аннотация

Представлены результаты стабилизации наночастиц анатаза с использованием тетраизопропоксида титана Ti[OCH(CH3 )2 ]4 и изопропилового спирта без участия поверхностно-активных веществ, пригодных для биологических исследований. Показано, что гидродинамические радиусы (в суспензиях) зависят от температуры и продолжительности гидролиза, а состав (смесь анатаза и брукита, анатаза, брукита и рутила) и размеры (в высушенном состоянии) кристаллитов (рентгенография), наночастиц и агрегатов (СЭМ) определяются главным образом рН среды. Имеющая место неоднофазность образцов объяснена, в том числе, когерентным срастанием элементарных ячеек анатаза и брукита из-за их геометрического и структурного соответствия. Выявлено, что фотокаталитическая активность (ФКА; модельный краситель Rhodamine 6G, УФ-излучение) зависит от соотношения ОН/H2 O (адсорбированная), а антимикробная активность в темноте (АМА) – от содержания свободной воды на поверхности наночастиц (по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии – РФЭС). Установлена наибольшая ФКА и АМА по отношению к Staphylococcus aureus и Escherichia coli у образцов с наименьшими размерами наночастиц всех уровней.

31-36 80
Аннотация
Изготовлены покрытия на основе метилфенилсилоксанового каучука марки СКТН-ф с различным содержанием полиметилсилоксанового масла марки ПМС-200 и наночастиц белой сажи БС-100. Проведены исследования стойкости к истиранию и гидрофобных свойств (угол смачивания, угол скатывания) покрытий, адгезии льда к их поверхности. Показано, что введение в состав полимерной матрицы полиметилсилоксанового масла приводит к снижению стойкости к истиранию и понижению гидрофобных свойств покрытий и одновременно позволяет понизить адгезию льда к поверхности. Установлено, что введение наночастиц БС-100 позволяет повысить физико-механические характеристики покрытий при сохранении уровня функциональных свойств. Полученные результаты зависимости функциональных свойств от химического состава покрытий объясняются их структурными особенностями, в частности полиметилсилоксановое масло равномерно распределяется по объему полимерной матрицы, обволакивая выходящие на поверхность агломераты наночастиц белой сажи, формируя тем самым многомодальную шероховатость, которая, в свою очередь, способствует повышению гидрофобных свойств покрытия.
37-49 87
Аннотация

Изучено влияние водяных паров на структурную устойчивость и механические свойства керамик на основе бадделеита (природного минерала диоксида циркония) и химически осажденного ZrO2, армированных углеродными нанотрубками. Показано, что эти композиты обладают высокими физико-механическими свойствами и повышенной устойчивостью к старению в гидротермальных условиях. Полученные в работе композиты на основе бадделеита и стабилизированные СаО характеризуются скоростью старения более чем на порядок меньшей, чем в случае коммерческих керамик, стабилизированных Y2 О3. Введение углеродных нанотрубок в состав композитов и использование метода искрового плазменного спекания способствуют ингибированию роста размеров зерна, уменьшению масштабного эффекта в твердости, при этом трещиностойкость KC в гидротермальных условиях уменьшается слабее, чем в композитах, не содержащих нанотрубок.

50-55 75
Аннотация

В настоящее время для получения структур с нанометровыми толщинами слоев и резкими границами раздела между ними в производстве интегральных микросхем применяются процессы атомно-слоевого осаждения и магнетронного распыления. Однако существуют процессы ионно-лучевого и реактивного ионно-лучевого осаждения, которые в основном используются для получения многослойных оптических покрытий. Исследована возможность получения структур с нанометровыми толщинами слоев и резкими границами раздела между ними в процессах ионно-лучевого и реактивного ионно-лучевого осаждения. Исследования проведены методами времяпролетной вторичной ионной масс-спектрометрии и спектральной эллипcометрии. На примере структуры Ta (3 нм)/Nb (3 нм)/Ta (3 нм) впервые показано, что процесс ионно-лучевого осаждения позволяет формировать структуры с нанометровыми толщинами слоев и резкими границами раздела между ними. Тогда как в процессе реактивного ионно-лучевого осаждения структуры Nb (3 нм)/Ta2 O5 (3 нм)/Nb (3 нм) происходит окисление на всю толщину металлического слоя, следующего за слоем оксида металла, за счет ионов, атомов и молекул кислорода, содержащихся в ионном пучке.

ПОЛИМЕРНЫЕ, БИООРГАНИЧЕСКИЕ И ГИБРИДНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ

56-64 133
Аннотация
Приведены результаты сравнительных исследований структуры, реологических и прочностных свойств полиэтилентерефталата (ПЭТ), наполненного гибридными микро- и нанонаполнителями – коротким стекловолокном (СВ), а также нанографитом (нГ) двух типов – расширенным графитом (РГ), полученным гидролизом графита, интеркалированного натрием, и терморасширенным графитом (ТРГ), являющимся продуктом расширения сернокислотного интеркалята при его термообработке на воздухе. Концентрацию СВ варьировали в пределах 15–60 мас. %, а нГ – от 0.4 до 3 мас. %. Композиты получали реакционным компаундированием на экструзионно-грануляционной линии на базе двухшнекового экструдера (диаметр шнеков 35 мм, L/D = 40) с однонаправленным вращением шнеков. Установлено, что технология получения нГ оказывает сильное влияние на структуру и свойства композитов. В гибридных композитах независимо от типа нГ ускоряется кристаллизация ПЭТ. Расширенный графит в отличие от ТРГ обладает улучшенной диспергируемостью в полимере, способствует повышению содержания СВ со средней длиной, превышающей критическую, замедляет деструкцию ПЭТ в гибридных композитах, особенно при повышенном (≥30%) содержании СВ, что приводит к повышению прочностных характеристик материалов ПЭТ/СВ/РГ по сравнению с ПЭТ/СВ/ТРГ при высокой (45–60 мас. %) концентрации СВ ([СВ]). Наличие адгезионно-активных функциональных групп в структуре ТРГ вследствие кислотного интеркалирования и высокотемпературной обработки на воздухе интеркалята графита способствует повышению прочности при растяжении композитов ПЭТ/СВ/ТРГ по сравнению с ПЭТ/СВ/РГ при определенных степенях наполнения: [ТРГ] = 0.5%, [CB] ≤ 45%; ТРГ = 3.0%, [CB] ≤ 30%). Проявление эффекта синергического повышения показателей механических свойств в гибридных композитах ПЭТ/СВ/нГ в значительной степени связано с взаимовлиянием слоистого наноразмерного нГ и микроразмерного СВ на дезагломерирование (расслаивание) наночастиц и фрагментацию стекловолокон при экструзионном компаундировании.

НАНОБИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА, ОМИКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

65-73 52
Аннотация

Для предпосевной обработки клубней картофеля разработан препарат на основе наночастиц (НЧ) железа, цинка, меди и молибдена в соcтаве полимерного покрытия, которое формировали из смеси Na-карбокисметилцеллюлозы и полиэтиленгликоля-400. На основании проведенных лабораторных испытаний установлены оптимальные концентрации и соотношения наночастиц металлов: Fe : Zn : Cu : Mo – 10-6 : 10-2 : 10-8 : 10-8 (%). При проведении полевых испытаний в интегрированной системе защиты семенного картофеля установлено, что предпосевная обработка клубней картофеля НЧ Fe:Zn:Cu:Mo в составе полимеров способствует снижению распространенности и степени развития альтернариоза (в 2.2 и 2.4 раза соответственно) и фитофтороза (в 3.4 и 4.2 раза соответственно) в период вегетации и приводит к повышению урожайности товарных клубней на 11.7% по сравнению с контролем.

74-81 85
Аннотация
Изучено влияние нанокомпозита селена, инкапсулированного в матрицу каррагинана (НК Se/Кар), на бактерию, вызывающую кольцевую гниль картофеля Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms), и растения картофеля in vitro. По данным электронной микроскопии НК Se/Кар состоит из сферических наночастиц селена широкого диапазона размерности, образующих агрегаты. Обнаружено, что нанокомпозит не обладает бактериостатической и антибиопленочной активностью в отношении бактерий Cms. Эксперименты, проведенные на растениях, показали стимулирующее влияние НК Se/Кар на биометрические показатели и снижение негативного эффекта заражения картофеля Cms. Установлено незначительное накопление селена в тканях картофеля после его обработки НК Se/Кар (0.01–0.03% воздушно-сухой массы). Полученные результаты позволяют рассматривать НК Se/Кар как агент для стимуляции развития сельскохозяйственных растений.

НАНОБИОМЕДИЦИНА И НАНОФАРМАЦЕВТИКА

82-90 51
Аннотация
Описаны методика синтеза и спектрально-люминесцентные свойства наночастиц, содержащих иттербиевый комплекс диметилового эфира протопорфирина IX в полимерной матрице на основе лексана, перспективных для использования в диагностике новообразований. Наночастицы обладают увеличенным временем жизни люминесценции в ближней инфракрасной области 700–1100 нм и практически полным отсутствием флуоресценции свободного основания порфирина в красной области спектра, что показывает перспективность использования полученных наночастиц для диагностических целей. Для целей тераностики проведен синтез многофункциональных наночастиц, содержащих ядро оксидов железа и лексан-полимерную оболочку, включающую в себя иттербиевый комплекс тетраметилового эфира гематопорфирина IX. Предполагается, что наночастицы оксидов железа ответственны за проведение процедуры локальной гипертермии.
91-98 119
Аннотация
Синтезированы наночастицы серебра с использованием для их восстановления и стабилизации арабиногалактана и диоктилсульфосукцината натрия. Средний гидродинамический размер наночастиц, определенный по данным фотонной корреляционной спектроскопии, составлял 30 нм, дзета-потенциал –34.04 ± 1.54 мВ. По данным метода электронной дифракции серебро в образце золя находится в металлической форме. Препарат наночастиц серебра проявлял антибактериальную активность в отношении условно-патогенных грамотрицательных (Escherichia coli) и грамположительных (Bacillus subtilis и B. coagulans) бактерий. Наночастицы серебра также обладали антифунгальной активностью в отношении штаммов фитопатогенных грибов рода Fusarium sporotrichioides и F. solani. Проведено исследование цитотоксической активности наночастиц серебра в отношении клеток гепатомы печени человека линии HepG2. Продемонстрировано ингибирующее действие наночастиц серебра в отношении метаболической активности и жизнеспособности опухолевых клеток. Средние относительные значения EC50 для наночастиц серебра составляли 1.5 ± 0.4 и 41.2 ± 3.9 мкг/мл. Препарат стабилизированных наночастиц серебра может найти применение в медицине в качестве потенциального антимикробного и противоопухолевого средства, а также в сельском хозяйстве в качестве средства подавления роста фитопатогенных грибов.


ISSN 1992-7223 (Print)