ВУЗ:
Составители:
3. Двумерные (2D).
4. Трёхмерные (3D).
К нульмерным относят кластерные материалы и нанодисперсии, в которых материалы изолированы друг от друга.
К одномерным – нановолоконные (нанопрутковые) с длиной частиц от 100 до 10
4
нм.
К двумерным наноматериалам относят плёнки нанометровой толщины. Часто наночастицы в 0D, 1D и 2D-
наноматериалах расположены в какой-либо жидкой матрице или находятся на подложке.
К трёхмерным относят порошки, волоконные, многослойные и поликристаллические материалы, в которых 0D-, 1D- и
2D-частицы плотно прилегают друг к другу, образуя между собой поверхности раздела – интерфейсы. Пример трёхмерного
наноматериала – поликристалл с нанометровым размером зёрен: в нём весь объём заполняется нанозёрнами, свободная
поверхность зёрен практически отсутствует, имеются лишь границы раздела зёрен. Следует полагать, что 3D-наноматериалы
в ближайшее время найдут наибольшее применение. Хотя в ряде случаев большую роль могут играть и 2D-наноматериалы, в
частности, в качестве наноплёнок (процессы защиты материалов от коррозии).
Кроме того, отметим, что различают два типа наночастиц:
1. Частицы упорядоченного строения размером 1 … 5 нм, содержащие до 10
3
атомов (нанокластеры или
нанокристаллы).
2. Собственно наночастицы диаметром 5 … 100 нм, состоящие из 10
3
– 10
6
атомов.
Однако такая классификация верна только для изотропных (сферических) частиц. Нитевидные и пластинчатые
образования могут содержать гораздо больше атомов и иметь один или два линейных размера, превышающих пороговые
значения. Но их свойства остаются характерными для вещества в нанокристаллическом состоянии. Если наночастица имеет
сложное строение и форму, то в качестве характеристического рассматривают не её линейный размер, а размер её
структурного элемента. Такие частицы называют, как правило, наноструктурами. Их линейные размеры могут значительно
превышать 100 нм.
Обобщая современные знания в этой области, отметим:
1. Современные теоретические представления о наносистемах пока слишком приближенны, чтобы стать основой их
использования на практике.
2. Методическая основа изучения свойств наносистем – сочетание эксперимента с математическим моделированием.
3. Характеризация наносистем – сложнейшая задача. Количественные данные о свойствах наночастиц труднодоступны.
4. Сегодня исследования наносистем сосредоточены, в основном, на следующих направлениях:
− разработка теории получения и функционирования наноматериалов, в том числе углеродных наноструктур,
сверхпрочных металлов и сплавов, керамик и плёночных композиций, материалов с особыми оптическими, магнитными и
электрическими свойствами;
− создание физико-химических основ нанотехнологий, включая характеризацию технологических систем;
− развитие нанофармации и наномедицины, включая разработку лекарственных веществ; изучение механизма их
взаимодействия с живыми организмами;
− создание научных основ экологической нанофизикохимии, исследование механизмов образования природных и
техногенных аэро- и гидрозолей, обусловливающих загрязнение окружающей среды. Разработка способов очистки от них
атмосферы и гидросферы.
Самыми интересными являлись длинные полые волокна, состоящие из графитовых слоёв фуллереноподобной конструкции
с диаметральными размерами от 1 до нескольких десятков нанометров, названные – углеродные нанотрубки (УНТ).
УНТ имеют отношение длины к диаметру ~ 1000, так что их можно рассматривать как квазиодномерные структуры.
Бездефектные УНТ представляют собой цилиндрические структуры из свёрнутых графеновых слоёв, состоящих из атомов
углерода, расположенных по углам сочленения шестиугольников (гексагонов). Различные типы УНТ представлены на рис. 2.
УНТ могут состоять из двух отдельных поверхностей с различными физическими и химическими свойствами. Первая –
боковая (цилиндрическая) часть трубки, вторая – закрытый торец, по форме напоминающий половину молекулы фуллерена.
Наименьший и наибольший диаметры однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) составляют соответственно около
0,3 и 5 нм.
На рисунке 3 показан массив нанотрубок, полученный с помощью сканирующей электронной микроскопии.
..
а
)
б
)
в
)
Рис. 2. Углеродные нанотрубки:
а
– типа «кресло»;
б
– типа «зигзаг»;
в
– хиральная УНТ
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
