- •Аморфные и
- •3.1. Аморфные материалы.
- •1.1.Получение из газовой
- •Получение из растворов.
- •Получение из кристаллической фазы
- •Получение из расплавов
- •Металлические стекла
- •Наноматериалы
- •Основы нанотехнологий
- •Нанотехнологии и их связи
- •Соотношение «поверхностных» и «объемных» атомов
- •Пояснения к предыдущему слайду
- •Биофизики создали наноэлектронный прибор на основе одной органической молекулы
- •Что как получают
- •Прочность разных структур
- •Динамика развития электроники
- •Глаза и пальцы
- •Известные в настоящее время методы
- •Нанонаука в НГТУ
- •Что впереди?
- •Военные применения
- •Солдат с экзоскелетом и
- •Боевой робот-
- •Медицина
- •Заключение
Соотношение «поверхностных» и «объемных» атомов
Доля атомов a, находящихся в тонком приповерхностном слое (~1 нм), растет с уменьшением размера частички вещества R, поскольку a ~ S/V ~ R2/R3 ~ 1/R (здесь S - поверхность частички, V - ее объем). Общеизвестно, что поверхностные атомы обладают свойствами, отличающимися от “объемных”, поскольку они связаны с соседями по-иному, нежели в объеме.
Приповерхностный слой можно считать как некое новое состояние вещества.
Пояснения к
предыдущему слайду
Примеры специфического поведения вещества на субмикронном масштабном уровне и основные причины специфики нанообъектов.
1 - осциллирующий характер изменения свойств, 2 - рост характеристики с насыщением,
3 - рост характеристики с максимумом.
Наконец, если объект имеет атомарный масштаб в одном, двух или трех направлениях, его свойства могут резко отличаться от объемных для того же материала из-за проявления в поведении квантовых закономерностей
Биофизики создали наноэлектронный прибор на основе одной органической молекулы
В Аризонском государственном университете создали электронный прибор, состоящий из единственной органической молекулы. Цепочка из семи анилиновых фрагментов ведет себя как резистор с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Результат работы биофизиков может быть использован в наноэлектронике.
Что как получают

Высокопрочные нанокристаллические и аморфные материалы
тонкопленочные и гетероструктурные компоненты микроэлектроники и оптотроники следующего поколения,
магнитомягкие и магнитотвердые материалы,
нанопористые материалы для химической и нефтехимической промышленности
интегрированные микроэлектромеханические устройства,
топливные элементы,
электрические аккумуляторы и другие преобразователи энергии,
биосовместимые ткани для трансплантации, лекарственные препараты.
Прочность разных
структур
Динамика развития
электроники

Глаза и пальцы
нанотехнологииЗонд, хорошо заостренная игла с радиусом при вершине ~10 нм) сканирующий механизм, способный перемещать его над поверхностью образца в трех измерениях.
Грубое позиционирование осуществляют трехкоординатными моторизированными столами.
Тонкое сканирование реализуют с помощью трехкоординатных пьезоактюаторов, позволяющих перемещать иглу или образец с точностью в доли ангстрема на десятки микрометров по х и y и на единицы микрометров - по z.
Известные в настоящее
время методы
– сканирующая туннельная микроскопия; в ней между электропроводящим острием и образцом приложено небольш напряжение (~0.01-10 В) и регистрируется ток в зазоре, зависящий от свойств и расположения атомов на исследуемо поверхности образца;
– атомно-силовая микроскопия; в ней регистрируют изменен силы притяжения иглы к поверхности от точки к точке. Игла расположена на конце консольной балочки (кантилевера), имеющей известную жесткость и способной изгибаться под действием небольших сил, которые возникают между исследуемой поверхностью и кончиком острия. Деформацию кантилевера регистрируют по отклонению лазерного луча, падающего на его тыльную поверхность, или с помощью пьезорезистивного эффекта, возникающего в самом кантилевере;
– ближнепольная оптическая микроскопия; в ней зондом слу оптический волновод (световолокно), сужающийся на том конце, который обращен к образцу, до диаметра меньше дли
волны света.
Нанонаука в НГТУ
Атомно силовой микроскоп.
Проф. Величко собирал из отдельных молекул слово «НГТУ»!
