Епр(саша)
Матеріали, що володіють властивостями молекулярного розпізнавання, їх характеристики, методи одержання та області застосування.
Молекулярне розпізнавання- вибіркове зв'язування між двома або більше молекулами за рахунок нековалентних взаємодій.
Термін молекулярного розпізнавання відноситься до певного взаємодії між двома або більше молекул допомогою нековалентних зв'язків, такі як водневі зв'язки, координації металу, гідрофобних сил, сил Ван-дер-Ваальса, π-π взаємодій, галоген зв'язки, електростатичні та / або електромагнітної ефекти . На додаток до цих прямих взаємодій, а розчинник може грати домінуючу роль в непрямій водіння молекулярного розпізнавання в розчині. гостем і приймаючої участь у виставці молекулярного розпізнавання молекулярних взаємодоповнюваності.
Молекулярне розпізнавання - одне з основних понять супрамолекулярної хімії . Від звичайного зв'язування між молекулами воно відрізняється селективністю. Молекулярне розпізнавання засноване на наявності у однієї молекули (рецептора, або «господаря») ділянки виборчого зв'язування з іншою молекулою (лігандом, або «гостем»). Для цього рецептор і ліганд повинні проявляти компліментарність, тобто структурно і енергетично відповідати один одному.
Молекулярне розпізнавання припускає зберігання (на молекулярному рівні) і зчитування (на супрамолекулярної рівні) інформації. Саме тому воно відіграє важливу роль у біологічних системах. У антитілах і ферментах вибірковість зв'язування визначається специфічним набором і розташуванням амінокислотних залишків в активному центрі білка, в ДНК і РНК - послідовністю нуклеотидів. Сучасні методи хімії та молекулярної білогії дозволяють створювати олігопептідні і олігонуклеотидні послідовності (аптамери), здатні високовибірково зв'язуватися з певними речовинами.
Молекулярне розпізнавання лежить в основі самозбірки деяких наноструктур. Зокрема, компліментарність нуклеїнових основ використовується для конструювання наноструктур на основі фрагментів ДНК.
9. Плівкові матеріали; їх характеристики; методи одержання та області застосування (плівки, синтезовані методом само зборки, пошарово нарощені плівки та плівки Ленгмюра-Блоджетт).
Тонкі плівки з товщиною до сотен нм – це двухмірні наноструктури (2-D нанооб'єктів - ті, які мають нанометровий розмір тільки в одному вимірі, а в двох інших цей розмір буде макроскопічними). Створення тонкоплівкових покриттів дозволяє істотно змінити властивості вихідного матеріалу, не зачіпаючи обсяг і не збільшуючи геометричні розміри. Найбільш поширені цілі нанесення покриття:
1) Підвищення зносостійкості, термо-і корозійної стійкості матеріалів різних деталей.
2) Створення планарних, одношарових. Багатошарових і гетероструктур для елементів мікро, наноелектроніки, оптоелектроніки, сенсорики і т.д.
3) Зміна оптичних характеристик поверхні (окуляри-хамелеони)
4) для створення магнітних середовищ в елементах запису і зберігання інформації.
5) Створення оптичних засоби запису і зберігання інформації. CD, DVD диски.
6) Створення поглиначів, сепараторів газових сумішей, каталізаторів, хімічно модифікованих мембран і т.д. Існують два принципово розрізняються підходу до поліпшення службових характеристик поверхні (тобто до створення плівок на них):
1) Модифікація приповерхневих шарів різного роду обробкою (хімічна, термічна, механічна, радіаційна або їх комбінації).
2) нанесення додаткових шарів чужорідних атомів.
Методи осадження плівок: ос-ня з газової (фіз. та хім.) та рідкої фази.
Механізм росту плівки залежить від умов росту, природи нанесеної речовини, матеріалу та структури підкладки.
В установках МПЕ (молекулярно-променевої епітаксії) є можливість досліджувати якість плівок "in situ" (тобто прямо в ростовий камері під час росту). Для процесу епітаксії необхідні спеціальні добре очищені підкладки з атомарногладкою поверхнею. Тим самим забезпечується процес само збірки. Газофазна епітаксія - отримання епітаксіальних шарів напівпровідників шляхом осадження з паро-газовой фази. Найчастіше застосовується в технології кремнієвих, германієвих і арсенид-галлиевых напівпровідникових приладів і інтегральних схем. Процес проводиться при атмосферному або зниженому тиску в спеціальних реакторах вертикального або горизонтального типу. Реакція йде на поверхні підкладок, нагрітих до 750-1200 °C (залежно від способу осадження, швидкості процесу і тиску в реакторі). Розігрівання підкладок здійснюється інфрачервоним випромінюванням, індукційним або резистивним способом.
Пошарово нарощені плівки: отримують тонкі плівки великої площі, що використовують у виробництві діодів на основі напівпровідників. Модифікації м-ду пошарового хім. осадження з газової фази: імпульсне лазерне осадження з металоорганічних прекурсорів, атомна епітаксія та атомне осадження, в основі яких лежить хемосорбція полярних молекул на поверхні підложки. Моно- та полі шари ZnS використовують для виготовлення флуоресцентних екранів.
Метод ЛБ - технологія отримання моно- і мультимолекулярних плівок шляхом перенесення на поверхню твердої підкладки плівок Ленгмюра (моношарів амфіфільных з'єднань, що утворюються на поверхні рідини). ПЛБ отримують послідовним переносом організованих моношарів дифільних молекул з поверхні поділу вода/повітря при багаторазовому опусканні та підніманні твердої підкладки в розчин у спеціальній ванні Ленгмюра. Моношар на поверхні води може бути змішаним, тобто містити, наприклад, хромофорний реагент, люмінофор або хелат, які, таким чином, також переносяться на підкладку при отриманні багатошарової ПЛБ. Методом ЛБ наносять різні органічні моно- та полі шари з добре контрольованою структурою на молекулярному рівні.
Типи
плівок:
Фактори, які впливають на якість ПЛБ - K = f (Кпр, Ктех, Кпар, Кмс, Кп), де
Конструкторсько-технологічні фактори:
Кпр – вимірювальні пристрої;
Ктех – технологічна чистота.
Фізико-хімічні фактори:
Кпар – фізико-хімічна природа ПАР, яке розпиляється на субфазу;
Кмс – фазовий стан моношару на поверхні субфазі;
Кп – тип підкладки.
Основні переваги методу ЛБ
дозволяє без значних економічних витрат, відтворно отримувати молекулярні моно- і мультишари на основі органічних речовин;
не вимагає вакууму, високих температур і тисків;
унікальність методу - можливість пошарово збільшувати товщину плівки, що формується на твердій поверхні (товщина кожного шару визначається розмірами молекули використовуваної органічної речовини) і строго контролювати структурну досконалість отримуваних плівок.
Недолік: значні затрати для створення особливо чистих приміщень!!!
Застосування плівок:
Мікро- і наноелектроніка, оптика, фотолітографія, біосенсори та датчики, мембранні технології, біологія, біотехнологія, прикладна хімія, синтез нанооб´єктів, темплатний синтез (гібридні наноматеріали).