Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск
Том 13, № 9-10 (2018)
Скачать выпуск PDF

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОТРУБКИ

3-13 115
Аннотация

Некоторые физико-химические свойства гомои гетерогенных пленок, образованных наночастицами Au и Cu на графите, исследованы методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии. Установлено, что наночастицы имеют форму, близкую к сферической, с диаметром 3–6 нм, причем золотые частицы не содержат примесей, а медные частицы могут быть покрыты оксидом. Определены адсорбционные свойства наноструктурированных покрытий по отношению к водороду, оксиду углерода и кислороду. Оксид меди восстанавливается оксидом углерода и водородом, но последний также адсорбируется на свободных от оксида частицах меди и золоте. Экспозиция в кислороде приводит к повторному образованию оксида на меди. Возможность перестройки электронного строения наночастиц меди при адсорбции водорода подтверждена результатами квантово-химического моделирования.

14-19 62
Аннотация

Изучено влияние легирования титаном алмазоподобных нанокомпозитных пленок a-C:H,Si:O на процесс их структурирования методом электрической зондовой нанолитографии сканирующего зондового микроскопа (СЗМ). Установлено, что в пленках, легированных титаном, подавляется образование дендритоподобных структур, характерных для нелегированных пленок a-C:H,Si:O при относительной влажности воздуха >50 %. Вместо дендритоподобных наноструктур здесь возникают холмообразные выступы. При этом зарегистрировано снижение электропроводности и рост фрикционных сил в модифицированной в процессе зондового воздействия области, что также характерно и для пленок без металла. Механизмы наблюдаемых эффектов обсуждаются.

НАНОМАТЕРИАЛЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

20-24 96
Аннотация

Приведены параметры структуры, дисперсность, морфология и магнитные свойства наноразмерного порошка магнетита, полученного методом механохимического синтеза из солевых систем. Обсуждаются результаты использования нанопорошка магнетита в качестве материала для сбора минерального масла с водной поверхности.

70-76 56
Аннотация

В работе разработана модель движения наноструктурированных волокон оксогидроксида алюминия в ламинарном потоке транспортирующего газа аргона. На основе предложенной модели определен оптимальный диапазон размеров волокон, обеспечивающий эффективный транспорт модификатора потоком газа. В зависимости от концентрации волокон, которые транспортируются потоком газа, определены оптимальные технологические параметры модификатора оксогидроксида алюминия для аустенитных сталей. Определена оптимальная концентрация наноструктурированных волокон оксогидроксида алюминия в транспортирующем газе аргоне. Верификация результатов моделирования и эффективности разработанного способа производилась путем экспериментальных исследований по наплавке поверхностных слоев дуговой сваркой в среде инертного газа аргона (MIG-сварка). Установлено, что при модифицировании наплавленного поверхностного слоя наноструктурированными волокнами оксогидроксида алюминия в количестве 0,2 мг/см3 реализуется наибольший эффект модифицирования данного слоя системы Fe–C–Cr–Ni–Ti. За счет формирования в расплаве дополнительных центров, служащих инокуляторами в кристаллизующемся металле, средний размер дендрита по ширине уменьшается в 4,5 раза. Кроме того, доля наиболее благоприятной структуры неориентированных дендритов в общем объеме наплавленного слоя возрастает с 43 до 62 %. МБ-3.

25-34 87
Аннотация

Создание трехмерных структур, наделенных биоподобными свойствами, представляет значительный интерес для регенеративной медицины. Методом электроформования из дисперсий коллагена в гексафторизопропаноле и уксусной кислоте (УК) получены нетканые материалы с диаметром волокон от 100 нм до 3 мкм. Исследования методом кругового дихроизма свидетельствуют о преимущественном сохранении тройной спирали коллагена в изготовленных материалах. Для сохранения волокнистой структуры коллагена в водных средах проведена его сшивка генипином в изопропаноле и PBS (фосфатно-солевом буфера, рН 7,4). Исследованы механические и биологические свойства сшитых материалов: показано, что механическое поведение коллагеновых материалов в физиологическом диапазоне нагрузок соответствует механическому поведению нативной аорты. Сшитые волокнистые материалы не обладают цитотоксичностью, способствуют адгезии и пролиферации клеток.

35-43 70
Аннотация

Впервые проведена низкоэнергетическая имплантация ионами Cu+ в монокристаллический с-Ge с энергией E = 40 кэВ дозами облучения от 1,8.1015 до 1,5.1017 ион/см2 и плотностью тока в ионном пучке 5 мкA/см2. С помощью методов сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии была исследована морфология поверхности имплантированных образцов. Состав и структура образцов изучались методами микрозондового элементного микроанализа и дифракции отраженных электронов соответственно. Показано, что в начальный момент имплантации при дозах облучения менее 1,8.1015 ион/см2 с-Ge происходит аморфизация его приповерхностного слоя. Установлено, что в результате превышения пороговой дозы ионной имплантации 3,1.1015 ион/см2 в облучаемом слое Ge образуются наночастицы Cu, однородно распределенные по поверхности. Для образца, имплантированного дозой 6,2.1016 ион/см2, наблюдается образование пористой сетчатой структуры Ge, в узлах которой расположены наночастицы Cu. Измерения удельного сопротивления образцов демонстрируют дозовую зависимость, его возрастание для аморфизированного имплантированного слоя Ge и двукратное снижение при формировании пористой сетки с наночастицами Cu.

44-50 65
Аннотация

В работе изучены удельные энергетические параметры наноструктурных электродных материалов электрохимических конденсаторов, полученных методом многоступенчатого каландрирования. Исследована зависимость электрической проводимости, удельной емкости двойного электрического слоя электродов, внутреннего сопротивления электрохимических конденсаторов от природы, количества и пространственной локализации (в объеме активного слоя и/или на границе раздела активный слой / токовый коллектор) электропроводящих допантов (технический углерод и выращенные в вакууме углеродные волокна).

51-57 72
Аннотация

Проведены исследования влияния воздействия лазерного излучения с длиной волны 970 нм и плотностью мощности в диапазоне 0,29–2,10 Вт/см2 на процесс атомно-слоевого осаждения (АСО) пленок оксида алюминия из прекурсоров: триметилалюминий (ТМА) + пары воды. Лазерное облучение осуществлялось на стадиях откачки реактора после подачи прекурсоров. В результате комплексных исследований на основе спектральной эллипсометрии, атомно-силовой микроскопии, рентгеновской дифрактометрии и вторичной ионной масс-спектрометрии показано, что лазерное облучение: — не изменяет скорость осаждения пленок оксида алюминия на кремниевые пластины; — не изменяет поверхностный рельеф (шероховатость) на облученных и не облученных участках пленок оксида алюминия; — не изменяет химический состав облученных и не облученных пленок оксида алюминия по глубине; — уменьшает на 5,0–10 % среднюю плотность пленок оксида алюминия на облученных участках по сравнению с необлученными участками.

58-64 63
Аннотация

Проведено наноструктурное модифицирование биполярной мембраны МБ-2 гидроксидом хрома (III). С применением методов сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионного анализа, рентгеновской дифрактометрии и импедансной спектроскопии получены данные о морфологии, фазовом и химическом составе, а также электрохимических свойствах модифицированной мембраны. Изучено ее электрохимическое поведение в процессе конверсии нитрата аммония: проведена оценка выхода кислоты и основания, энергопотребления процесса, степени загрязнения целевых продуктов ионами соли. Показано, что объемное модифицирование катионообменного слоя мембраны МБ-2 наноразмерным Cr(OH)3 позволяет получить электрохимические характеристики биполярной мембраны, сопоставимые с аналогичными характеристиками для мембран Fumasep FBM и МБ-3.

65-69 60
Аннотация

Селен является эссенциальным микроэлементом для человека, животных и растений, основной функцией которого является защита организма от оксидантного стресса. Для обеспечения физиологических потребностей человека перспективно использование обогащенных продуктов питания, семена которых обрабатывались препаратом на основе наноразмерного нульвалентного селена в виде коллоидных растворов. Растворы готовили методами лазерной абляции и ультразвукового диспергирования. Получены коллоидные растворы с концентрацией селена до 9,8 мг/л. Растворами, разбавленными до концентрации 0,38 мг/л, обрабатывали семена редиса во время проращивания. Установлено, что менее токсичный, по сравнению с селенитом и селенатом натрия, наноразмерный селен значительно ускоряет прорастание семян, приводит к увеличению содержания селена и, в большей степени, содержанию полифенолов в проростках, чем шестивалентный селен.

НАНОБИОЛОГИЯ

77-84 138
Аннотация

Рассмотрены четыре типа углеродных волокнистых материалов (УВМ), полученных методом электроформования из растворов полиакрилонитрила. УВМ сопрягали с микробными клетками Gluconobacter oxydans или с их мембранными фракциями (МФ). Исследовали биоэлектрохимические характеристики электродов (хронои вольтамперометрические, импедансные спектры). Электроды рассматривали как модель анода микробного биотопливного элемента (мБТЭ); окисляемым субстратом являлся этиловый спирт. Спектры MALDI-TOF MS показали, что МФ сохраняют белковую структуру целых клеток и поэтому могут использоваться как аналоги целых клеток. Показано, что наибольшей мощностью и стабильностью обладал мБТЭ на основе углеродного волокнистого материала, полученного карбонизацией при температуре 1000 °С в течение 30 мин. В случае использования МФ в качестве биокатализатора для всех исследованных УВМ наблюдали безмедиаторный перенос заряда. Полученные результаты могут быть успешно использованы при конструировании биосенсоров и мБТЭ.

85-91 117
Аннотация

Показана способность суспензионной культуры клеток Arabidopsis thaliana и микроводоросли Dunaliella salina восстанавливать ионы золота с образованием наночастиц. Средний диаметр наночастиц золота, полученных при использовании для синтеза D. salina, оказался меньше, чем при использовании клеток A. thaliana, — 8 и 25 нм соответственно. Свежеприготовленные культуральные среды, используемые для выращивания клеток как дуналиеллы, так и арабидопсиса, не восстанавливали соли золота с образованием наночастиц. При этом культуральные среды после выращивания клеток и освобожденные от них центрифугированием и/или фильтрацией оказались способными к восстановлению золота.

92-97 75
Аннотация

Методом криохимического синтеза получены системы пролонгированного высвобождения гентамицина сульфата, модифицированного наночастицами серебра (2–30 нм) и меди (1–9 нм) из криоструктурированных биополимерных матриц на основе желатина с размером пор 10–50 мкм. Состав и структура полученных систем подтверждены данными ИК-, УФ-, ЯМР-спектроскопии, ПЭМ, СЭМ, термоаналитических методов анализа, скорость высвобождения лекарственного препарата определена кондуктометрически. Гибридные композиты на основе металлов и гентамицина сульфата показали большую активность к подавлению роста E. coli 52 и S. aureus 144, чем их составляющие по отдельности.

САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СТРУКТУРЫ И НАНОСБОРКИ

98-103 64
Аннотация

Разработан электрохимический метод синтеза фоточувствительных cлоев металлокомплексов анионных полиметиновых красителей на поверхности прозрачных ITO-электродов путем электрохимического осаждения на поверхности ITO-электродов тонкого слоя металла (цинка или кадмия) с последующей его электрохимической конверсией в слой металлокомплекса красителя. На основании спектров оптического поглощения слоев сделан вывод, что полученные на поверхности ITOэлектродов слои металлокомплексов красителей присутствуют в форме J-агрегатов. В работе измерены спектральные и фотоэлектрические характеристики полученных слоев металлокомплексов красителей. Полученные электрохимическим способом слои металлокомплексов красителей обладают квантовой эффективностью фотопроводимости на уровне 5–7 %. Сделан вывод, что электрохимический метод получения фоточувствительных слоев металлокомплексов полиметиновых красителей на поверхности ITO-электродов перспективен для нанотехнологии получения тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей.



ISSN 1992-7223 (Print)