Учебно-методический комплекс по дисциплине «электротехнические материалы»

Технологические аспекты разработки нано- и микроэлектромеханических систем
Наноимпринтинг (печать с помощью штампа). Это развиваемые взамен оптической литографии новые групповые технологии получения рисунка с рекордным разрешением  нм. Технологии позволяют реализовать как получение маски для дальнейших технологических операций, так и функциональных структур.
Интеллектуальные нанотехнологтеские комплексы на базе сканирующей зондовой техники. Высоковакуумные комплексы, обеспечивающие локальную модификацию поверхности (фазового состава, потенциального и пространственного рельефа, структурной перестройки) в областях  нм. Модификация осуществляется за счет полевых, механических и тепловых воздействий, а также за счет ввода реактивных сред непосредственно в область воздействия под зондом. Для повышения производительности необходимы многозондовые картриджи и устройства прецизионного многократного позиционирования (с точностью  нм).
Технологии самоорганизации и самосборки. При уменьшении размеров  нм создание упорядоченных структур и одиночных структур традиционными методами становится труднореализуемой задачей. Особенно важны с этой точки зрения различные формообразующие структуры (полости), в которых можно создавать наноэлементы. Важную роль играют также технологии получения упорядоченных нанотрубок (особенно углеродных) и пористых мембран на основе оксида алюминия.
Технология получения рисунка на базе сканирующей зондовой микроскопии с разрешением  нм за счет использования в качестве зондов углеродных нанотрубок и прецизионных позиционеров.
Разработка элементной базы нано- и микроэлектромеханики
Наноэлементы для прямого преобразования электрической энергии в механическую с высокой эффективностью. Статические элементы на основе ориентированных пучков нанотрубок во много раз эффективнее пьезоэлектрических и могут работать, например, в физиологическом растворе. Динамические элементы на базе нанотрубок обеспечивают коммутацию в пикосекундном диапазоне. Однослойные нанотрубки с большим аспектным соотношением могут перемещаться в жидких средах за счет волнообразного движения. Все это открывает большие перспективы как для технических, так и для биомедицинских применений.
Заполнение нанополостей (в том числе нанотрубок) чужеродными атомами, молекулами, кластерами, фуллеренами позволяет не только изменять характеристики элементов, но и создавать одномерные кристаллы, хранить и доставлять определенные компоненты в нужное место для создания новых элементов с помощью зондовых технологий. Заполнение двумерных и трехмерных нанопористых сред позволяет создавать фотонные кристаллы ‑ основу для оптических коммутирующих устройств "беспороговых" лазеров, сверхчувствительных фотоприемников. Большой интерес для медицины представляет прививка к нанотрубкам органических комплексов и ДНК.
Сверхчувствительные сенсоры без промежуточного преобразования энергии. Они могут быть созданы, поскольку частотный диапазон механических колебаний наноэлементов близок к вращательному и колебательному спектрам молекул.
Эффекты автоэмиссии наряду с квантовомеханическими эффектами, связанными с переносом зарядов, играют все большую роль в таких наноэлементах. Так, пороги автоэмиссии для нанотрубок на несколько порядков ниже, чем в традиционных элементах. Это открывает возможности создания наноламп, скомбинированных с нанотранзисторами, что важно для устройств обработки информации, эксплуатирующихся в экстремальных условиях и условиях спецвоздействий.