50. Основы нанотехнологии

Нано- (от гр. nanos — карлик) — приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных, например 1 нм = 10-9 м.

Нанотехнология — это технология, основанная на манипуляции отдельными атомами и молекулами для построения сложных структур различных веществ и создания миниатюрных технических устройств.

Одиночные квантовые точки, собраны с образованием так называемой проволоки, а потом сгруппированные заданным образом, образуют замкнутые молекулярные пространственные структуры — микрокластеры.

Микрокластеры — это новая фаза твердого тела с необычными химическими и физическими свойствами, среди которых главным является повышенная реакционная активность. Микрокластеры легко захватывают атомы других веществ и образуют материалы с принципиально новыми свойствами. На основе этих структур возникла новая стереохимия углеродов, позволяющая целенаправленно создавать новые органические молекулы и, следовательно, вещества с заданными формами и свойствами.

Самый распространенный вид микрокластеров — фуллерены.

Фуллерены — полиморфные модификации углерода со структурой, построенной из кластерных частиц. Наиболее известный из фуллеренов С60 по форме очень похож на футбольный мяч, сшитый из пятиугольников и шестиугольников. К настоящему времени обнаружена целая семья фуллеренов — от С28 до С240-

Фуллерен представляет собой полую внутри симметричную углеродную структуру, замкнутая поверхность которой образована правильными многоугольниками из атомов.

Нанотрубки- характерно большое многообразие форм: они могут быть большими и маленькими, однослойными и многослойными, прямыми и спиральными. Под действием механических напряжений, превышающих критические, НТ также ведут себя необычно: они не «рвутся» и не «ломаются», а просто перестраиваются. НТ демонстрируют целый спектр самых неожиданных электрических, магнитных, оптических свойств. Одно из очевидных прямых следствий использования фуллеренов — уменьшение размеров, энергоемкости, материалоемкости самых разнообразных технических устройств и технологических процессов. Это позволит улучшить характеристики таких устройств, как лазеры, фотопленки, люминофоры, магнитные диски и компьютеры, создать экологически чистые источники тока. Самая поразительная возможность применения фуллеренов — в целенаправленном выращивании химическими методами микрочипов размеров, сопоставимых с нейронами. В перспективе это приведет к созданию карманных суперкомпьютеров, одновременно с которым увеличатся возможности исследователей, что позволяет предсказать поток новых открытий и изобретений в любых областях, в том числе и самых неожиданных.

Эндофуллерены —уникальность в том, что их «пленение» является практически необратимым процессом, что приводит к созданию стабильных материалов с новыми уникальными свойствами.

Эксперименты показали, что внедрение атомов различных металлов меняет электрические свойства фуллеренов и может даже превратить изолятор в сверхпроводник.