Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 12, № 7-8 (2017)
Скачать выпуск PDF

ОБЗОР

3-12 203
Аннотация

Сильная связь экситонного и фотонного состояний является результатом обратимого обмена энергией между возбужденным состоянием атомарных экситонных систем или молекул и электромагнитным полем. Этот процесс приводит к образованию гибридных (смешанных) состояний «свет–вещество», имеющих энергии, отличные от энергий экситона и фотона. В настоящее время большой интерес вызывает реализация гибридных состояний в режиме сильной связи с целью разработки новых излучательных систем, квантово-информационных технологий, управления эффективностью химических реакций, направленного воздействия на биологические системы, а также использования наблюдаемых эффектов в медицине, микроэлектронике, робототехнике и других областях. В обзоре рассмотрена модель сильного взаимодействия света и вещества, его характеристики, способы практической реализации гибридных состояний, включая биологические системы, а также параметры, влияющие на образование сильных связей. Приведены последние достижения в области применений эффекта сильной связи, перспективы его использования и проблемы, возникающие при реализации.

13-24 101
Аннотация

Синтезированы и охарактеризованы кремнеземные наночастицы (КНЧ) диаметром 100 нм, поверхность которых модифицирована ковалентно-привитыми молекулами флуорофора дибензоилметаната дифторида бора (DBMBF2). Суспензии синтезированных КНЧ в дихлорэтане использованы в качестве чернил для формирования сенсорных слоев методом микроклапанной струйной печати. Измерены флуоресцентные отклики нанесенных на стеклянные подложки слоев КНЧ при экспонировании в парах бензола, толуола и п-ксилола. Полученные данные проанализированы с помощью метода мультивариативной нелинейной регрессии.

24-32 50
Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния концентрации газообразного кислорода в смеси с аргоном на продукты плазмодинамического синтеза в системе «железо — кислород». Методами рентгеновской дифрактометрии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии установлено, что получаемые продукты содержат в своем составе три различные модификации оксида железа: магнетит Fe3O4 , гематит α-Fe2O3 и эпсилон-фазу ε-Fe2O3 . Обнаружено, что изменение концентрации кислорода приводит к существенному изменению фазового состава получаемых продуктов и увеличению выхода ε-фазы.

33-40 58
Аннотация

Обсуждается применение резонансно-туннельного диода (РТД) в качестве нелинейного элемента преобразователей СВЧ радиосигналов. Приводятся результаты исследований деградации РТД в процессе эксплуатации. Определяются коэффициенты диффузии Al в резонансно-туннельной структуре и Si в приконтактных областях РТД. Предлагаются структура диагностической модели РТД и методика построения прогноза надежности РТД и нелинейных преобразователей СВЧ радиосигналов на его основе.

41-48 59
Аннотация

С помощью высокоразрешающей электронной микроскопии исследована кристаллическая структура и морфология нанокристаллов CdS, ZnS, CdZnS и PbS, образующихся при сульфидировании и последующем отжиге пленок бегенатов соответствующих металлов, полученных по методу Ленг- мюра — Блоджетт. Установлено, что размер кристаллов не зависит от толщины исходной пленки бегената. Средний латеральный размер находится в диапазоне от 2 до 4 нм при толщинах пленки от 2 до 14 монослоев. Отжиг в различных атмосферах приводит к увеличению среднего размера нанокристаллов, изменению морфологии и окислению при характерных температурах. Из анализа межплоскостных расстояний установлено, что нанокристаллы формируются с гексагональными или кубическими кристаллическими решетками различных типов, характерными для каждого исследуемого материала.

49-56 47
Аннотация

Исследуются особенности роста дендритоподобных образований в ультратонких алмазоподобных нанокомпозитных пленках a-C:H,Si:O в ходе электрически индуцированной сканирующей зондовой литографии поверхности пленок в присутствии водяного адсорбата. Пороговая амплитуда электрических воздействий составляет ~2 В, что близко по своему значению к электролитическому потенциалу воды ~1.23 В. Определяющее влияние на рост дендритоподобных наноструктур оказывает влажность окружающей среды: при относительной влажности ~20 % появляются холмообразные выступы, при относительной влажности ~40 % появляются радиально направленные выступы (гряды), и при относительной влажности ~60 % возникают ответвления от гряд. Установлено, что поверхность дендритопобных наноструктур проявляет в наномасштабе повышенное трение по сравнению с исходным материалом при ее тестировании зондом сканирующего зондового микроскопа. Механизм роста и фрикционные свойства дендритоподобных наноструктур обсуждаются.

57-65 52
Аннотация

Проведен сравнительный анализ структуры и свойств донорно-акцепторных звездообразных соединений на основе олиготиофена с электронакцепторными дициановинильными группами и различным электрондонорным разветвляющим центром: плоским 9-фенил-9H-карбазолом и пропеллерообразным трифениламином. Показано, что в производных 9-фенил-9H-карбазола максимумы спектров поглощения сдвигаются в коротковолновую область, энергия ВЗМО снижается, а уровень НСМО увеличивается. Кроме того, в отличие от пропеллерообразных соединений на основе трифениламина, не формирующих высокоупорядоченного состояния, Т-образные разветвленные молекулы на основе карбазола образуют высокоупорядоченные совершенные кристаллы различной симметрии.

66-70 48
Аннотация

Методом механического синтеза в шаровой планетарной мельнице получены наноструктуриро- ванные композиционные порошки на основе сплава АМг2 с добавками графита (1…9 вес. %). Проведено измерение гранулометрического состава и величины удельной поверхности полученных порошков. С помощью методов рентгеноструктурного анализа, спектроскопии комбинационного рассеяния света и просвечивающей электронной микроскопии исследован структурно-фазовый состав порошков. Установлено, что упрочнение полученных композиционных порошков происходит за счет уменьшения размера зерна, а также механизмов твердорастворного и дисперсного упрочнения. Полученные наноструктурированные композиционные порошки могут найти применение при изготовлении изделий методами обработки давлением и аддитивных технологий.

71-79 81
Аннотация

В работе исследованы взаимосвязи между условиями синтеза, структурой и механическими свойствами наноструктурированной циркониевой стабилизированной оксидом кальция инженерной керамики на основе природного минерала бадделеита. Бадделеит, добываемый на Ковдорском горно-обогатительном комбинате (Мурманская область), в несколько раз более дешевое отечественное сырье, чем обычно используемый для производства циркониевой керамики синтетический диоксид циркония. Получена инженерная циркониевая керамика с размером зерен 100–150 нм и относительной плотностью выше 99 %, сочетающая твердость 13.3 ГПа c вязкостью разрушения 13.2 МПа м0.5. Установлены зависимости фазового состава, твердости и трещиностойкости керамики на основе бадделеита от молярного содержания стабилизатора — оксида кальция. На основании термодинамических расчетов показано, что снижение размеров кристаллитов до наноуровня приводит к расширению концентрационного и температурного диапазонов стабильности тетрагональной фазы ZrO2 . Рассчитан фазовый состав керамики после спекания с учетом влияния примесей SiO2 и размера зерен. Экспериментально показано, что скорость фазовой деградации керамики на основе бадделеита в гидротермальных условиях в три раза ниже, чем в несколько раз более дорогой коммерческой иттрий-стабилизированной керамике. Разработана оригинальная аналитическая модель, описывающая кинетику деградации стабилизированной циркониевой керамики. Эта модель дополняет рассмотрение деградации в рамках закона Меля — Аврами — Джонсона и позволяет оценить физические параметры процесса деградации: скорость нуклеации моноклинной фазы ZrO2 , размеры трансформированных областей и скорости их роста.

80-86 74
Аннотация

В работе рассмотрена возможность введения наноразмерных частиц в расплав сварочной ванны через присадочную порошковую проволоку. Была предложена порошковая проволока, в состав шихты которой введены композиционные гранулы, полученные при совместной обработке порошка никеля и наноразмерных частиц. Для исключения перегрева частиц порошковую проволоку было предложено подавать в хвостовую часть сварочной ванны с использованием подогрева. В качестве тугоплавких наноразмерных частиц были опробованы: карбид вольфрама (WC), нитрид титана (TiN), оксид алюминия (Al2O3 ). Показано, что введение в сварочную ванну карбида вольфрама приводит к повышению стабильности значений ударной вязкости металла шва при сохранении его среднего значения, а введение в сварочную ванну оксида алюминия приводит к повышению средних значений ударной вязкости металла шва при сохранении стабильности ее значений, в то время как наноразмерные частицы нитрида титана в сварочной ванне склонны к диссоциации и приводят к формированию пористости, что ограничивает применение данного модификатора.

87-96 39
Аннотация

На основе обобщенной RP-модели нанокристалла получено выражение для свободной энергии Гельмгольца и рассчитано уравнение состояния для нанокристалла, в котором имеются как вакансии в решетке, так и делокализованные (диффундирующие) атомы. Изучено изменение вероятности образования вакансий (fv ) и вероятности делокализации атома (xd ) в зависимости от размера и формы нанокристалла при различных температурах (T) и давлениях (P). Расчеты проведены для ОЦК железа при изотермическом сжатии нанокристалла вдоль изотерм 300 и 1000 K. Размерные зависимости изучены при атмосферном давлении (P = 1 bar), и при P = 100 kbar. Показано, что при изотермо-изобарическом росте нанокристалла при атмосферном давлении и T = 300 K нанокристалл содержит меньше вакансий на атом, чем макрокристалл, но при T = 1000 K диспергирование макрокристалла ведет к росту вероятности образования вакансий. При уменьшении размера нанокристалла вероятность делокализации атома (как и коэффициент самодиффузии) возрастает при любом давлении и температуре. Отношение fv /xd уменьшается при уменьшении размера нанокристалла, и при некотором размере наблюдается вневакансионная самодиффузия, при которой число делокализованных атомов больше числа вакантных узлов в решетке нанокристалла. При отклонении формы нанокристалла от наиболее оптимальной формы (для RP-модели — от формы куба), размерные зависимости решеточных свойств нанокристалла усиливаются.

97-106 50
Аннотация

Разработана технология формирования заготовок наноструктурированных мембран для МЭМС- приборов на основе чередующихся слоев Si3N4 /SiO2 с нанометровыми толщинами. Проведено комплексное исследование структуры и состава мембран с применением методов микроанализа на основе спектральной эллипсометрии, растровой электронной микроскопии (РЭМ), вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС), электронной ожеспектроскопии (ЭОС), зондовой профилометрии и рентгеновской дифрактометрии. Экспериментально определены механические напряжения в кремниевых пластинах с заготовками наноструктурированных мембран.

107-113 43
Аннотация

Представлены морфологические исследования печени норки американской с применением метода прерывисто-контактной атомно-силовой микроскопии. Визуализированы гепатоциты, основные клеточные структуры и межклеточные контакты. В отличие от исследований строения печени методом электронной микроскопии показано, что гепатоциты имели рельефную структуру, полигональную форму с утолщенной центральной частью по месторасположению ядра и вытянутыми полюсами. Ядро гепатоцитов имело округло-овальную форму, бугристую поверхность, выраженную кариолемму. Ядрышко возвышалось на поверхности ядра, имело обтекаемую пирамидальную форму. Наблюдали неравномерно бугристый рельеф цитоплазмы, визуализировали неровные края межклеточных контактов. Полученные данные об особенностях наноструктуры печени применимы для определения морфологических параметров здорового органа норок и в сравнительной диагностике при исследовании гепатопатологии.

114-118 55
Аннотация

Методами атомно-силовой микроскопии, электронной сканирующей микроскопии и времяпролетной масс-спектрометрии вторичных ионов исследована структурная организация биологического материала в ядрышках (ядрышко подобных тельцах — nucleolus-like bodies, NLBs) преовуля- торных ооцитов мыши на стадии зародышевого пузырька. Экспериментальные образцы получены методом быстрой криофиксации с последующей мягкой лиофилизацией, заливкой эпоксидной смолой Epon и нарезкой срезов с помощью микротома. Установлено, что биологический материал в NLBs организован в виде гранул с размером от долей микрона до микрона, плотно упакованных в доменную структуру, которые проявляются в изображениях, полученных методами атомно-силовой микроскопии, электронной сканирующей микроскопии и времяпролетной масс- спектрометрии вторичных ионов.

119-131 61
Аннотация

В статье рассмотрены современные тенденции использования нанокапилляров и возможности, которые они открывают, при проведении исследований в области биологии и медицины. Нанокапилляры могут быть использованы для получения топографии живых клеток с высоким разрешением при физиологических условиях, осуществлять контролируемую доставку веществ различной природы вблизи или внутрь микро- и нанообъектов, а также для построения различных типов биосенсоров.

132-141 228
Аннотация

В статье приведены результаты исследования включения в липидные наночастицы — липосомы фармацевтически активных субстанций (иринотекана, оксалиплатина, цитохрома С, доксорубицина, кверцетина и др.). Рассмотрены основные методы включения субстанций в липосомы: метод липидной пленки, методы градиента и химической связи. Приведены основные условия включения лекарственных веществ в липосомы. Обсуждаются вопросы определения включения в липосомы, получения и контроля готовых лекарственных липосомальных препаратов. Полученные препараты находятся на различных стадиях доклинических и клинических испытаний. Ряд предложенных препаратов зарегистрирован и используются в медицинской практике более 25 лет.

 



ISSN 1992-7223 (Print)