Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 12, № 9-10 (2017)
Скачать выпуск PDF

ОБЗОР

3-13 339
Аннотация

Комплексы магнитных наночастиц с антителами применяются для селективной и высокочувствительной детекции в медицинской диагностике, экологическом мониторинге, контроле качества и безопасности продукции. Магнитные наночастицы используются в качестве управляемого носителя при концентрировании пробы как твердая фаза во время анализа либо детектируемая по магнитным, оптическим или иным свойствам метка. В настоящем обзоре рассмотрены результаты современных исследований, включая способы получения аналитических реагентов, новые методы проведения анализа, варианты детекции магнитных наночастиц.

14-19 38
Аннотация

В работе изучается влияние полиэлектролитных слоев на сорбцию белка на примере пероксидазы хрена (ПХ) в стеклянных мультикапиллярах для разработки способа контроля селективной сорбции. Показано, что более эффективная сорбция ПХ наблюдается для бислоя полиэтиленимин (ПЕИ) / полистиролсульфонат (ПСС). Такой эффект объяснен тем, что поликатион ПЕИ модифицирует стеклянную поверхность, а полианион ПСС создает слой для эффективной сорбции ПХ.

20-29 52
Аннотация
В работе сформированы и исследованы микро- и наноструктурированные сверхгидрофобные и антиобледенительные поверхности. Развиты методы формирования иерархических структур на поверхности тефлона, обеспечивающие угол смачивания 163°. Показано, что у сформированных нанопористых поверхностей анодного оксида алюминия, покрытых фторорганическим молекулярным слоем, угол смачивания достигает 173°. Предложены и сформированы антиобледенительные «скользкие» поверхности оксида алюминия, содержащие массивы нанопор, заполненных фторированным синтетическим маслом Krytox100, не замерзающим до температуры –70 °С. Тонкий слой масла на таких поверхностях удерживается капиллярными силами в порах и обеспечивает соскальзывание капель воды и отсутствие центров кристаллизации льда. В отличие от свергидрофобных поверхностей на созданных «скользких» от- сутствует намерзание капель воды по крайней мере до температуры –10 °С.
30-41 55
Аннотация

Метки на основе гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) представляют собой новый тип нанопроб, состоящих из металлической наночастицы с адсорбированными молекулами-репортерами комбинационного рассеяния (КР). «Яркость» единичной метки зависит от сечения комбинационного рассеяния репортеров и усиливающих свойств частицы. В работе синтезированы девять типов композитных наночастиц, состоящих из золотых наностержней длиной 81 нм и диаметром 25 нм, функционализованных девятью различными тиолированными ароматическими молекулами и покрытых серебряной оболочкой толщиной 14 нм. Эффективность КР всех репортерных молекул оценена по измеренным спектрам в этаноле. Измерены спектры ГКР при адсорбции репортерных молекул на поверхности золотых наностержней до и после покрытия частиц серебряной оболочкой. Покрытие золотых наностержней с адсорбированными тиолированными молекулами серебряной оболочкой приводит к увеличению фактора усиления ГКР на два порядка: 8.5 × 106 для нанокомпозитов по сравнению с усилением 2.5 × 104 для поверхностно функционализованных золотых наностержней. На основе данных теоретического моделирования показано, что сверхсильное усиление ГКР внутри композитных наностержней связано с усилением электромагнитного поля на границе металлических слоев. Таким образом, в полученных композитных наночастицах реализуется специфический вариант электромагнитного усиления сигнала ГКР от репортерных молекул на границе раздела Au/Ag, отличный от усиления локального поля вблизи на поверхности плазмонной частицы.

42-47 30
Аннотация

Рассматривается синтез слоев пористого PGe с наночастицами Ag при имплантации ионами Ag+ монокристаллического c-Ge с энергией 30 кэВ при дозе 1.5·1017 ион/см2 и плотности тока в ионном пучке 5 мкА/cм2 . Методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, а также рентгеноспектрального микрозондового анализа и дифракции отраженных электронов показано, что в результате имплантации на поверхности c-Ge формируется пористый аморфный слой PGe губчатой структуры, состоящей из сетки пересекающихся нанонитей, средний диаметр которых состав- ляет ~10–20 нм. На концах нитей прослеживается образование наночастиц Ag. Установлено, что формирование пор при проведении имплантации ионами Ag+ сопровождается эффективным распылением поверхности Ge.

48-53 49
Аннотация

С помощью гидротермального синтеза с последующей термообработкой и ионного обмена получены материалы со структурой NASICON состава (NH4 ) 1–x Hx Hf2 (PO4 ) 3 (х = 0–1) и охарактеризованы методами РФА, низкотемпературной адсорбции азота и сканирующей электронной микроскопии. Исследована каталитическая активность полученных материалов при проведении конверсии этанола. Показано, что все синтезированные образцы проявляют активность в реакциях дегидратации этанола и в незначительной степени — в дегидрировании этанола. При низких температурах конверсия этанола протекает преимущественно с образованием диэтилового эфира, а при более высоких температурах — этилена. Селективность получения диэтилового эфира достигает 96 % при 60%-ной конверсии при 360 °С на материале состава HHf2 (PO4 ) 3 , триклинной модификации, полученной ионным обменом. При температурах ≥450 °С практически на всех материалах наблюдается селективное образование этилена (~100 % при 100%-ной конверсии на NH4 Hf2 (PO4 ) 3 ромбоэдрической модификации при 450 °С).

54-62 42
Аннотация

Предложена конструкция неохлаждаемого микроболометрического приемника инфракрасного и миллиметрового излучений на основе пленки VOx . Приемник представляет собой стандартный металлостеклянный корпус с входным окном, внутри которого размещен конвертер на основе тонкой слюдяной подложки, покрытой с лицевой стороны металлической частотно-избирательной поверхностью из алюминия, на обратной стороне подложке размещены термочувствительные элементы с токовой разводкой на основе пленки VOx . Исследован механизм поглощения инфракрасного и терагерцового излучений конвертером приемника излучения. Выполнены расчеты и экспериментальные работы по регистрации излучения в диапазонах 0.4–16.66 и (0.33–0.37)∙103 мкм. Определены эксплуатационные параметры приемника. Предложены области применения приемника.

63-68 49
Аннотация

В статье представлены результаты исследований диэлектрических характеристик пленок оксида гафния, нанесенных методом DC-реактивного магнетронного распыления Hf-мишени в Ar/O2 -смеси газов без нагрева подложек. Получены зависимости диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, ширины запрещенной зоны, плотности токов утечки от содержания кислорода в Ar/O2 -смеси газов при нанесении пленок. Установлено, что пленки оксида гафния с хорошими диэлектрическими характеристиками формируются в сравнительно широком диапазоне концентраций кислорода (примерно 12–20 % O2 ). Без нагрева подложек и последующего отжига получены пленки с диэлектрической проницаемостью ε = 17–22, тангенсом угла диэлектрических потерь 0.03–0.05 и токами утечки 10–3 А/см при E = 5 × 105 В/см. При этом ширина оптической запрещенной зоны нанесенных пленок составляла 5.7–5.8 эВ.

69-74 42
Аннотация

Развитие нанотехнологий привело к возможности применения наноразмерных частиц для модифицирования металлов и сплавов как в металлургии, так и в сварочном производстве. В данной статье рассмотрена термодинамическая стабильность наноразмерных частиц нитрида титана в условиях сварочной ванны на основании теоретических расчетов и экспериментальных исследований. Показано, что при введении нитрида титана в расплав сварочной ванны следует ожидать его диссоциацию во всем диапазоне ее температур, что было подтверждено экспериментальными исследованиями.

75-80 36
Аннотация

В данной работе была рассмотрена зависимость влияния выдержки времени при постоянной максимальной температуре на физико-механические параметры спеченного образца. По итогам работы можно заключить, что необходимо снижать длительность всех участков процесса спекания для исключения фактора рекристаллизации, ухудшающего параметры керамики.

81-89 41
Аннотация

В статье предложен подход к повышению скорости передачи информации в волоконно-оптических систем за счет применения элементов из изотопических материалов. Показано, что наиболее перспективным направлением проектирования изотопических материалов является создание новых полупроводников из изотопов элементарных химических веществ на базе модели сверхрешетки, в частности на изотопах кремния. Рассмотрен базовый технологический процесс получения изотопических материалов.

90-95 44
Аннотация

Создан и охарактеризован антимикробный композит, представляющий собой наночастицы селена, инкапсулированные в биогенную матрицу арабиногалактана лиственницы сибирской. Изучено влияние нового селенсодержащего нанокомпозита на батериальный фитопатоген картофеля Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus. Показано, что комплекс арабиногалактана с наноселеном обладает бактерицидным эффектом, его использование приводит к изменению морфологии бактериальных клеток и их гибели спустя 24 ч инкубации.

96-104 48
Аннотация

Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам углеродные нанотрубки (УНТ) пользуются большим спросом в нанотехнологической промышленности. Пероральный сценарий воздействия УНТ на человека возможен при их миграции в пищевые продукты из перспективных композитных упаковочных материалов, систем для очистки воды, в сельском хозяйстве — при использовании в качестве стимуляторов роста растений, носителей для агрохимикатов и др. В цели работы входили разработка метода перорального введения УНТ лабораторным крысам, допускающего использование в подостром или хроническом токсикологическом эксперименте продолжительностью не менее 3 месяцев, и предварительная оценка влияния УНТ на интегральные и физиологические показатели организма животных при пероральном введении. Объектом исследований являлся препарат многослойных УНТ (МУНТ) «Таунит-М®» с наружным диаметром частиц 15–40 нм, диаметром внутренней полости 3–8 нм, средней длиной более 2 мкм. Препарат ежедневно давали растущим крысам-самцам линии Вистар в дозах от 0.01 до 10 мг/кг м. т. в течение 100 дней. Введение МУНТ осуществляли с питьевой жидкостью в виде водных дисперсий, стабилизированных поверхностно-активным веществом (ПАВ) Tween-20. МУНТ были охарактеризованы методами динамического лазерного светорассеяния, трансмиссионной электронной микроскопией и спектроскопией комбинационного рассеяния. В ходе эксперимента, а также по его окончании у животных определяли интегральные показатели, уровень тревожности и когнитивную функцию с использованием теста «Условный рефлекс пассивного избегания», содержание макромолекул овальбумина (ОВА) в сыворотке крови и величину всасывания ОВА. По результатам не было выявлено влияния потребления дисперсии МУНТ на состояние когнитивной функции у крыс. Отмечены достоверные изменения массы внутренних органов крыс, среди которых снижение массы тимуса животных на 28–37 % во всем интервале доз МУНТ, повышение на 23–32 % массы головного мозга независимо от доз и массы надпочечников. При определении проницаемости кишечного барьера для макромолекул ОВА было установлено, что всасываемость этого белкового антигена у животных, получавших только ПАВ, оказывается значительно большей, чем у животных, получающих для питья дистиллированную воду. Вместе с тем наличие МУНТ в составе потребляемого крысами раствора ПАВ не только не приводит к дальнейшему усилению этого эффекта, но, напротив, способствует кажущейся «нормализации» макромолекулярной проницаемости. Выявленные в настоящем исследовании изменения относительной массы внутренних органов отмечались уже при дозе МУНТ 0.01 мг/кг м. т., что приводит к оценке пороговой токсической дозы (LOAEL), во всяком случае, менее 0.1 мг/кг м. т.

105-112 67
Аннотация

Среди различных химических форм селена (Se) наночастицы являются наименее изученными как в отношении возможности обогащения растений микроэлементом, так и в вопросе механизма усвоения. На примере шпината проведено сравнение влияния наночастиц селена и ионных форм последнего на рост и биохимические показатели мужских и женских форм растений. Общими свойствами наночастиц с ионными формами селена являются более мощное аккумулирование селена мужскими формами шпината, возрастание уровня нитратов в мужских формах и снижение концентрации в женских, предпочтительное накопление полифенолов мужскими формами растений. Среди принципиальных различий воздействия наночастиц селена и ионных форм на шпинат следует отметить больший ростостимулирующий эффект наночастиц по сравнению с селенатом и селенитом. По уровню обогащения растений селеном наночастицы занимают промежуточное положение между селенитом и селенатом. Различия в накоплении селена между мужскими и женскими формами шпината максимально выражены при использовании наночастиц и минимально — селената. При общем возрастании содержания витамина С в результате биофортификации селеном влияние наночастиц наименее выражено. По сравнению с ионными формами селена наночастицы максимально снижают уровень Cd в женских растениях шпината. Результаты предполагают возможность участия фитогормонов в аккумулировании наночастиц селена и изменении биохимических показателей растений шпината в результате биофортификации.



ISSN 1992-7223 (Print)