Материалы и методы нанотехнологий : учебное пособие

Ремпель
Андрей Андреевич,
Валеева
Альбина Ахметовна
МАтеРиАлы и Методы нАнотехнологий
Подписано в печать 30.03.2015. Формат 60×84 
1
/
16
. Бумага писчая. Плоская печать. 
Гарнитура Charter. Уч.-изд. л. 7,5. Усл. печ. л. 7,9. Тираж 100 экз. Заказ 118.
Издательство Уральского университета
Редакционно-издательский отдел ИПЦ УрФУ
620049, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5. Тел.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Отпечатано в Издательско-полиграфическом центре УрФУ
620075, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4. Тел.:[phone]
Факс: [phone]. E-mail: [e-mail]
ISBN 978-5-7996-1401-0 
© Уральский федеральный
университет, 2015

---

3
Введение
In search of novel properties of solid materials, Gleiter and 
co-workers in 1984 have initiated studies of polycrystals with 
very small crystallite sizes (5–10 nm) which are called nano-
meter-sized polycrystalline materials, or abbreviated nano-
crystalline materials.
(В поисках новых свойств твердых материалов Гляй-
тер и его коллеги в 1984 году начали исследования по-
ликристаллов с очень маленькими размерами кристал-
литов (5–10 нм), которые называются наноразмерными 
поликристаллическими материалами, или сокращенно 
нанокристаллическими материалами.)
H.-E. Schaefer, R. Würschum, R. Birringer and H. Gleiter, 
Physical Review B (1988)
Н
аучная дисциплина «Материалы и методы нанотехнологий 
(ММНТ)» дает знания о методах нанотехнологий, с помо-
щью которых можно синтезировать и получать материа-
лы, полезные своими свойствами для фундаментальной науки, при-
кладных исследований и практического использования. Кроме того, 
эта дисциплина дает подробные знания о наноматериалах, которые 
получаются благодаря использованию нанотехнологий. В частности, 
в курсе представлена информация о морфологии наноматериалов, их 
атомной структуре, физико-химическим свойствам и возможным об-
ластям применения. Проводится сравнительный анализ свойств веще-
ства в крупно-зернистом состоянии и в наносостоянии. Большое вни-
мание уделяется размерным эффектам на свойствах наноматериалов.
Известно, что нанотехнологии — это способы получения нанома-
териалов, способы создания наноустройств и способы оперирования 
с нанообъектами. Систематическая и целенаправленная разработка 
фундаментальных основ нанотехнологий началась в 80-х годах XX века. 
В настоящее время фундаментальные разработки претворяются в прак-
тические решения и начинают влиять на жизнь каждого человека. Дей-
ствительно, в настоящее время наноматериалы используются в различ-
ных областях физики, химии, техники, биологии и медицины.

---

4
Введение
В основном интерес к наноматериалам связан с тем, что умень-
шение размера частиц твердого вещества ниже некоторого критиче-
ского может приводить к значительному изменению их свойств. Кри-
тический размер частиц, при котором происходит скачкообразное 
изменение свойств, для большинства известных в настоящее время 
твердых веществ варьируется от 1 до 100 нм. Поскольку этот размер 
лежит в области 
нано
метров, то и материалы, в которых наблюдают-
ся размерные эффекты на свойствах, называются 
нано
материалами.
Методы нанотехнологий для получения наноматериалов мож-
но подразделить на два принципиально разных типа: снизу-вверх 
и сверху-вниз. В первой группе методов нанотехнологий реализуется 
образование наночастиц из атомов и молекул, т. е. достигается укруп-
нение исходных частиц до частиц нанометрового размера. Во второй 
группе методов нанотехнологий нанометровые размеры частиц дости-
гаются с помощью дробления крупных частиц, порошков или зерен 
в твердых телах. Деление нанотехнологий на две группы проводит-
ся с учетом ключевой стадии, при которой собственно и образуется 
наноструктура. Например, типичными представителями нанотехно-
логий снизу-вверх являются плазмохимический синтез и осаждение 
из жидких растворов, а типичными представителями нанотехноло-
гий сверху-вниз являются механический размол и интенсивная пла-
стическая деформация. Можно сказать, что первая группа методов 
нанотехнологий в большей степени основана на химическом подхо-
де, а вторая — на физическом.
Благодаря популярности науки о наноматериалах (