31. Метод шаблонов (темплатный метод)

Сущность. С помощью наночастиц организуется упорядо­ченная структура (шаблон), свободное пространство между эле­ментами которой заполняется требуемым материалом. При этом получается нанокомпозит, а вытравливание шаблона приводит к образованию нанопористой системы, которая, в свою очередь, также может являться шаблоном для получения нано-композиционных материалов.

Достоинства. С помощью темплатного метода можно по­лучать композиционные материалы с заданной наноструктурой.

Недостатки. Трудность подбора шаблона и его организа­ции в требуемую упорядоченную структуру.

Применение. Метод шаблонов используется для форми­рования однородной микропористой керамики на основе Si0₃, ТЮ₂, Zr0₂ с применением в качестве темплата монодисперсных масляных капель в воде и золей соответствующих соединений. Данный метод пригоден для производства фотонных кри­сталлов, селективных катализаторов, нанопроволок, наностекол, неуглеродных нанотрубок. С помощью темплатного ме­тода синтезируются в промышленном масштабе мезопористые кремнеземы (МСМ-41, МСМ-48 и других). В качестве темплата для производства МСМ используются поверхностно-активные вещества, которые при определенной концентрации в растворе образуют систему цилиндрических мицелл.

32. Получение наноструктур в нанореакторах

Сущность синтеза различных нанострукутр заключается в пространственном ограничении их роста «стенками» нанореактора. В качестве нанореакторов могут выступать твердофазные вещества, способные к интеркаляции (графит, дисульфид молибдена, слоистые силикаты, слоистые двойные гидроксиды, цеолиты, пористые материалы) и некоторые органиче­ские полимеры. Рассматривается возможность использования жидких кристаллов в качестве нанореакторов. Внедренное соединение затем химически обрабатывается для получения це­левого вещества наномасштабных размеров.

Модификации. Широкие перспективы открывают биоми­метический и биологический методы, в которых в качестве на­нореакторов выступают биомолекулы.

Достоинства. Метод позволяет получать монодисперсные порошки частиц, анизотропные и модифицированные наночастицы и наноматериалы, стабилизированные наночастицы, Бо­лее того, простота методик, легкость регулирования и доступ­ность реагентов и оборудования позволяют говорить о высокой универсальности метода синтеза в нанореакторах.

Применение. Метод может быть применен для изготовления оптических и магнитных многослойных покрытий.

Одним из перспективных методов получения квантовых точек является использование цеолитной матрицы (например, шабазита) для создания внутри цеолитных полостей полупро­водниковых кластеров. Технологически осуществляется путем обработки парами веществ (например, парами Se) порошка це­олита.

33. Днк-сборка

Сущность. Данный метод может быть использован для по­строения пространственно-упорядоченных структур различной сложности из квантовых точек, нанопроволок и других нанообъектов, который основан на принципе комплементарности моле­кул ДНК (способность молекул ДНК с определенными последо­вательностями нуклеотидов образовывать устойчивые двуспиральные комплексы).

Достоинства. Высокая скорость построения строго упоря­доченной (без ошибок) пространственной структуры.

Недостатки. Существует проблема синтеза участков ДНК и их прикрепления к нанообъектам.

Применение. В ближайшей перспективе ДНК-сборка бу­дет применяться для получения фотонных и микроэлектронных устройств, а в далекой перспективе - для нанопроизводства мо­лекулярных электрических цепей и систем.