Microsoft Word doc

 
и
другие
наноинструменты
, 
а
если
трубку
«
насадить
» 
на
острие
сканирующего
 
туннельного
 
или
атомного
 
силового
 
микроскопа
, 
то
получится
идеальный
микрозонд
диа
-
метром
всего
в
нескольких
атомов
. 
Прикладывая
определенное
напряжение
, 
с
помощью
такой
иглы
можно
захватывать
атомы
или
целые
молекулы
и
как
пинцетом
перемещать
их
с
места
на
место
, 
а
можно
даже
с
высокой
точностью
производить
запись
и
считывание
информации
с
матрицы
вплоть
до
плотности
за
-
писи
250 
Гбит
/
см
2
. 
Нанотрубки
, 
в
зависимости
от
длины
, 
содержат
от
тысячи
до
миллионов
атомов
углерода
. 
Открытые
нанотрубки
ведут
себя
как
капилляры
, 
втягивая
в
себя
растворы
или
расплавы
вещества
, 
ато
-
мы
которого
меньше
внутреннего
диаметра
трубки
. 
Так
могут
соз
-
даваться
нанопроволоки
. 
При
этом
свойства
металла
внутри
нанот
-
рубки
могут
сильно
отличаться
от
свойств
этого
металла
в
свобод
-
ном
состоянии
, 
так
как
взаимодействие
с
углеродными
стенками
приводит
к
изменению
его
физических
свойств
. 
Благодаря
этой
способности
есть
возможность
использовать
фуллерены
и
нанот
-
рубки
в
качестве
нового
наномасштабного
материала
в
биологиче
-
ских
системах
и
композитах
. 
Углеродные
нанотрубки
и
фуллерены
являются
наиболее
удивительным
открытием
в
области
материа
-
ловедения
за
последние
несколько
десятилетий
. 
Нанопленки
 
Тонкие
наноструктурированные
пленки
представляют
собой
организованные
наносистемы
, 
в
которых
наноразмер
проявляется
только
в
одном
измерении
, 
а
два
других
могут
обладать
макрораз
-
мерами
. 
Известно
несколько
методов
получения
нанопленок
. 
Метод
 
эпитаксии
(
от
греч
. epí – 
на
, 
над
, 
при
и
táxis – 
рас
-
положение
, 
порядок
) 
заключается
в
наращивании
монокристал
-
лических
слоев
вещества
на
подложку
(
кристалл
), 
при
котором

---

203 
кристаллографическая
ориентация
наращиваемого
слоя
повто
-
ряет
кристаллографическую
ориентацию
подложки
. 
Метод
 
химического
 
парофазного
 
осаждения
веществ
со
-
стоит
в
том
, 
что
исходное
вещество
испаряется
в
отдельной
каме
-
ре
, 
а
затем
переносится
через
газовую
фазу
и
осаждается
в
нуж
-
ной
пропорции
на
выбранную
подложку
. 
Метод
осаждения
и
выпаривания
коллоидных
растворов
не
позволяет
получать
достаточно
прочные
нанопленки
. 
Эффективным
методом
получения
нанопленок
служит
технология
 
Ленгмюра
–
Блоджетт
. 
Этот
метод
был
предложен
лауреатом
Нобелевской
премии
(1932) 
Ирвингом
Ленгмюром
еще
в
1920 
году
, 
развит
его
коллегой
Катариной
Блоджетт
в
1935 
году
. 
В
соответствии
с
этим
методом
на
поверхности
во
-
ды
формируется
монослой
ПАВ
, 
в
который
могут
входить
ионы
металлов
и
их
комплексы
. 
Затем
с
помощью
ванн
Ленгмюра
–
Блоджетт
пленки
с
поверхности
жидкой
фазы
переносят
на
твердую
поверхность
. 
В
результате
получаются
организованные
нанопленки
с
регулируемым
числом
молекулярных
слоев
. 
Познакомиться
с
технологией
получения
пленок
Ленгмюра
– 
Блоджетт
можно
при
помощи
обыкновенного
стакана
с
водопро
-
водной
водой
: 
капните
в
стакан
капельку
подсолнечного
масла
и
, 
подождав
пока
капля
растечется
по
поверхности
, 
опустите
в
по
-
лучившийся
«
блин
» 
палец
. 
На
пальце
образуется
тонкая
пленка
подсолнечного
масла
, 
в
чем
можно
легко
убедиться
, 
прикоснув
-
шись
к
ней
и
испачкавшись
окончательно
. 
Такое
же
явление
на
-
блюдается
и
в
более
крупных
масштабах
при
растекании
масляни
-
стых
жидкостей
по
поверхности
водоемов
. 
Термин
«
пленки
Лэнгмюра
– 
Блоджетт
» (Langmuir – Blodgett 
films) 
обозначает
моно
- 
или
многослойные
пленки
, 
перенесенные
с
границы
раздела
жидкость
/
воздух
на
твердую
подложку
. 
Про
-
цесс
формирования
таких
пленок
подчиняется
закономерностям
самосборки
. 
Молекулярная
пленка
на
границе
раздела
жид
-
кость
/
воздух
называется
лэнгмюровской
 
пленкой
 (Langmuir film). 
Метод
физического
осаждения
LB-
пленок
при
погружении

---

204 
в
жидкость
, 
на
поверхности
которой
находится
органическая
плен
-
ка
(
или
при
подъеме
из
этой
жидкости
), 
называется
LB-
осаж
-
дением
. 
В
качестве
жидкой
среды
чаще
всего
используется
деи
-
онизированная
вода
, 
но
могут
применяться
и
другие
жидкости
(
например
, 
глицерин
и
ртуть
). 
Все
органические
примеси
долж
-
ны
быть
удалены
с
поверхности
воды
путем
фильтрации
через
фильтр
из
активированного
угля
. 
Напомним
, 
что
вещества
, 
мономолекулярные
слои
которых
при
переносе
LB-
методом
взаимодействуют
с
водой
(
растворяют
-
ся
в
ней
), 
смачиваются
или
набухают
, 
называются
гидрофильны
-
ми
 (hydrophilic). 
Вещества
, 
которые
не
взаимодействуют
с
водой
(
не
растворяются
в
ней
), 
не
смачиваются
и
не
набухают
, 
называ
-
ются
гидрофобными
 
(hydrophobic). 
Существуют
и
так
называе
-
мые
амфифильные
 
(amphiphile) 
вещества
, 
которые
растворяются
и
в
воде
, 
и
в
жирах
. 
Один
конец
молекулы
таких
веществ
– 
гид
-
рофильный
(
и
поэтому
предпочитает
быть
погруженным
в
воду
), 
тогда
как
другой
ее
конец
– 
гидрофобный
(
и
поэтому
обычно
на
-
ходится
в
воздухе
или
в
неполярном
растворителе
). 
Классический
пример
амфифильного
вещества
– 
стеариновая
кислота
, 
в
кото
-
рой
длинный
гидрокарбонатный
«
хвост
» 
является
гидрофобным
, 
а
основная
(
головная
) 
карбоксильная
группа
– 
гидрофильной
. 
По
-
скольку
у
амфифилей
один
конец
– 
гидрофильный
, 
а
другой
– 
гидрофобный
, 
то
они
предпочитают
располагаться
на
таких
гра
-
ницах
раздела
, 
как
воздух
/
вода
или
масло
/
вода
. 
По
этой
причине
их
называют
поверхностно
-
активными
 
(surfactants). 
Уникальной
особенностью
LB-
пленок
является
возмож
-
ность
формирования
упорядоченной
структуры
на
твердой
по
-
верхности
из
некристаллического
материала
. 
Это
позволяет
пере
-
носить
мономолекулярные
слои
на
различные
подложки
. 
В
зави
-
симости
от
способа
обработки
подложки
ее
поверхности
можно
придать
гидрофильные
или
гидрофобные
свойства
. 
Один
из
вариантов
процесса
получения
пленок
(
вертикаль
-
ный
лифт
) 
показан
на
рис
. 9.9. 
Мономолекулярный
слой
амфи
-
фильного
вещества
может
быть
осажден
с
границы
раздела
во
-

---

205 
да
/
воздух
путем
вертикального
смещения
пластины
. 
Когда
под
-
ложка
движется
через
молекулярный
слой
на
границе
раздела
вода
/
воздух
, 
этот
слой
может
быть
перенесен
на
нее
в
процессе
извлечения
данной
подложки
(
подъема
вверх
) 
или
ее
погруже
-
ния
(
опускания
вниз
). 
В
зависимости
от
направления
движения
подложки
сквозь
монослой
получается
пленка
с
различной
мо
-
лекулярной
ориентацией
. 
При
первом
погружении
подложки
(
рис
. 9.9, 
а
) 
на
ее
гидрофильной
поверхности
формируется
моно
-
слой
с
ориентированными
к
подложке
гидрофильными
хвостами
ПАВ
. 
При
втором
погружении
подложки
на
ней
формируется
мультислой
с
противоположной
ориентацией
. 
Последовательным
переносом
монослоев
можно
приготовить
многослойную
нано
-
размерную
пленку
из
мономолекулярных
(
по
толщине
) 
слоев
. 
Рис
. 9.9. 
Схема
формирования
многослойных
пленок
методом
Лэнгмюра
–
Блоджетт
:
а
 –
первое
погружение
; 
б
– 
первый
подъем
;
в
– 
второе
погружение
; 
г
– 
второй
подъем

---

206 
Процесс
применения
структурированной
органической
матрицы
для
синтеза
и
выращивания
неорганических
кристаллов
получил
название
темплатного
 
синтеза
. 
Материалы
– 
органоне
-
органические
нанокомпозиты
, 
полученные
таким
способом
, 
име
-
нуют
гибридными
 
наноматериалами
. 
Техника
Ленгмюра
–
Блоджетт
внешне
проста
и
дешева
(
не
нужен
сверхвысокий
вакуум
, 
высокие
температуры
и
т
.
п
.), 
од
-
нако
первоначально
требует
значительных
затрат
для
создания
осо
-
бо
чистых
помещений
, 
так
как
любая
пылинка
, 
осевшая
даже
на
од
-
ном
из
монослоев
в
гетероструктуре
, 
это
незалечиваемый
дефект
. 
Тем
не
менее
ленгмюровские
пленки
и
нанокомпозиты
на
их
основе
уже
нашли
применение
в
качестве
длинноволновых
рентгеновских
дифракционных
решеток
, 
резисторов
, 
газовых
сенсоров
, 
наноразмерных
диэлектрических
полимерных
покры
-
тий
и
прослоек
в
различных
устройствах
и
т
.
д
.