Основы наноелектроники / Основы наноэлектроники / ИДЗ / Книги и монографии / Микро- и наноструктурированные материалы. Репортаж из пятого измерения (Третьяков), 2008, c.182

Одним

из

важнейших

типов

составленными

из шестиугольников

и

наноматериалов

являются

нанотрубки

пятиугольников.

Открытие

нанотрубок

(нанотубулены). Самые распространенные и

вызвало большой интерес у исследователей,

изученные

углеродные нанотрубки

были

занимающихся

созданием

материалов

с

открыты

в

лабораториях

компании

NEC

необычными свойствами.

(Япония) при распылении графита в

Около 20 лет назад вышел в свет роман

электрической дуге.

известного американского писателя-фантаста

Артура Кларка «Фонтаны рая», где был

описан «космический лифт» – устройство,

которое

связывает

прочным

кабелем

космический корабль, находящийся на

геостационарной орбите, с поверхностью

Земли и помогает доставлять на орбиту

грузы.

Материалом

фантастического

подъемника служило не существовавшее до

сих пор алмазоподобное волокно. В

настоящее время ясно, что наиболее

вероятный кандидат на роль материала для

такого

сверхдлинного

и

сверхпрочного

Классическая

методика

получения

кабеля – это бездефектные однослойные

углеродных нанотрубок

нанотрубки. «Нанокабель» от Земли до Луны

из одиночной трубки можно было бы

При этом с помощью электронной

намотать на катушку размером с маковое

микроскопии были обнаружены нити с

зернышко. По своей прочности нанотрубки

диаметром несколько нанометров, а их длина

превосходят сталь в 50–100 раз при в шесть

составляла от одного до нескольких микрон.

раз меньшей плотности. Трубки являются не

Нанотрубки в 50–100 тыс. раз тоньше

только прочными, но и гибкими, напоминая

человеческого волоса. Нанотрубки состояли

по своему поведению жесткие резиновые

из одного или нескольких слоев, каждый из

трубки. Нить диаметром 1 мм, состоящая из

которых

представлял собой

гексагональную

нанотрубок, могла бы выдержать груз в 20 т,

сетку графита. Концы трубок были закрыты

что в несколько сотен миллиардов раз больше

полусферическими

крышечками,

ее собственной массы.

Нанотрубки – идеальный материал для

свойства либо металла, либо полупроводника.

безопасного хранения газов во внутренних

Мечта о молекулярной электронике начала

полостях. На 500 км пробега автомобиля

осуществляться, когда удалось использовать

требуется всего около

3 кг

Н2; заполнять

нанотрубки

для

создания

полевого

«бензобак» с нанотрубками можно было бы

транзистора

–

основного

элемента

стационарно под давлением, а извлекать

электронных схем. Диод – устройство с n-p-

топливо

–

небольшим

подогреванием

переходом – можно сделать, просто соединив

«бензобака». Сростки нанотрубок удается

между собой две нанотрубки различной

заполнять литием, получая материал для

геометрии. С использованием нанотрубок

одного из электродов высокоемких литиевых

изготовлены

новые

элементы

для

источников тока. Второй электрод может

компьютеров. Эти элементы обеспечивают

быть

изготовлен

из

фторированных

снижение размеров устройств по сравнению с

нанотрубок. Малый размер нанотрубок, их

кремниевыми на несколько порядков.

высокая прочность и гибкость, сочетающиеся

Нанотрубки вскоре станут работать как

с электропроводностью, могут привести к

эмиттеры электронов. «Лес» нанотрубок

созданию «щупов» туннельного микроскопа.

идеально подходит в качестве материала

Углеродные нанотрубки в зависимости от их

полевого катода плоских дисплеев.

строения

(или

деформации) могут иметь

молекулярный темплат. Их исследование

привело к развитию нового направления

химии материалов на основе оксидов ванадия

и существенному повышению интереса к этой

системе. Основные работы в этом

направлении

связаны

с

попытками

интеркаляции

в

структуру

ванадий-

кислородных

нанотрубок

различных

органических производных, в том числе

проводящих

полимеров,

а

также

неорганических катионов с целью разработки

прототипов

вторичных

источников

тока

нового поколения, обладающих рекордной

удельной емкостью. Нанотрубки оксида

ванадия всегда являются многостенными, что

связано с особенностью процесса их

формирования.

Например,

продукт

гидротермальной обработки

смеси

оксида

ванадия

с

длинноцепочечным

амином

представляет собой скрученные V – O – слои,

которые очень часто остаются незамкнутыми.

Структура галоген-замещенного

Форма

сечений

таких

образований

асимметрична, расстояния между соседними

фуллерена (одна из моделей,

слоями

могут

достаточно

сильно

предложенная магистрантами и

варьироваться, обычно увеличиваясь от

внутренней к внешней стенке. Модели

аспирантами ФНМ МГУ в рамках

строения

стенок

VOx-нанотрубок

выполнения работ по исследованию

представляют их как два слоя тетрагональных

структуры, термодинамических

пирамид VO5, ориентированных вершинами в

противоположные

стороны,

которые

свойств и биологической активности

соединены между собой тетраэдрами VO4.

фуллеренов)

Все доступные на сегодняшний день типы

нанотрубок

VOx

сочетают

в себе как

В последнее время все больший интерес

концентрически

замкнутые,

так

и

закручивающиеся

наподобие

свитка

вызывают

исследования

нанотубулярных

элементы. Одиночный слой образует

структур на основе оксидов 3d-элементов, в

внутреннюю часть трубки, тогда как внешняя

частности, на основе оксида ванадия –

поверхность обычно переходит в завиток из

уникального вещества, одного из немногих

двух слоев, между которыми находятся

неорганических

оксидов,

образующих

молекулы органических веществ.

лиотропные жидкокристаллические системы,

в которых палачковидные частицы имеют

д.х.н. Е.А.Гудилин,

высокую

степень упорядочения вдоль

асп. А.В.Григорьева,

аксиальной оси. При высыхании такого

ст. Д.М.Иткис,

коллоидного раствора образуются ксерогели

группа функциональных материалов

с частично

упорядоченной

слоистой

асп. М.В.Чернышева,

структурой, которые уже сейчас находят

к.х.н. А.А.Елисеев,

широкое применение в различных областях

группа наноматериалов

науки и техники. В последние годы большой

интерес

проявляется

к

гибридным

Д.В.Перышков,

А.В.Григорьева,

материалам на основе оксида ванадия в связи

Д.А.Семененко, Е.А.Гудилин,

В.В.Волков,

с их потенциальным применением в качестве

К.А.Дембо,

Ю.Д.Третьяков,

Влияние

каталитических,

сенсорных

и

предыстории

получения

на

упорядочение

электрохимических систем. Одними из

структурных

элементов

ксерогелей

наиболее

перспективных

производных

пентоксида ванадия, ДАН, 2006, т.406, н.1,

оксидов ванадия (V) и (IV) являются

с.9-13.

нанотрубки

-

гибридные

неоргано-

органические

материалы,

содержащие