Техника - молодёжи 2008-06, страница 8

ВЕК НАНО

Нанопробирки в серийном производстве

Нанопробирки - это нанотрубки, один из концов которых закрыт. Хорошо диспергируясь в воде, такие пробирки с различным «наполнением» находят множество применений, поэтому так важна экономичная технология их получения. Один из эффективных способов синетза нанопроби-рок с магнитными частицами внутри осуществлён исследователями из Японии.

Сначала путём анодного окисления получают пористую плёнку алюминия. Подбор условий позволяет задать размеры пор: диаметр 35 нм, длина 1,5 мкм. Потом на стенки пор осаждается слой углерода, а внутрь электрохимически вводится сплав NiFe. Поверхность пленки протравливается кислородной плазмой для удаления углерода, не попавшего в поры. После этого оксид алюминия растворяют в щёлочи, а полученные углеродные трубки обрабатывают перекисью водорода с целью окисления поверхности и придания гидрофильных свойств.

углерод

сплав NiFe

1. Осаждение углерода 2. Обработка перекисью водорода 3. Электрохимическое

,_гс заполнение сплавом

углерод сплав NiFe ,„„„„„„„,

с> ЗИ ^ ZEiW i=>

Л1

4. Очистка от сплава, осевшего на других поверхностях

5. Удаление избыточного углерода

7. Обработка пробирок перекисью водорода

Контроль с применением просвечивающего электронного микроскопа даёт внешний диаметр нанопробирок около 35 нм, внутренний 25 нм, длину 1,3 мкм; данные электронной дифракции показывают наличие внутри их полостей на-ночастиц NiFe и небольшого количества NiO.

Пробирки проявляют ферромагнитные свойства: если к сосуду с диспергированными пробирками поднести магнит, они начинают к нему медленно притягиваться, и в течение нескольких часов раствор обесцвечивается. Коэрцитивная сила довольно велика, она составляет более 10ОО Э, что можно объяснить наличием поверхностных обменных взаимодействий между частицами ферромагнитного NiFe и антиферромагнитного NiO.

Диспергируемость в воде по мере заполнения пробирок ферромагнитным сплавом падает. Это связано с появлением диполь-дипольных взаимодействий, заставляющих трубки притягиваться и агрегироваться. Установлено, что для сохранения способности диспергироваться необходимо увеличивать толщину стенок и интенсивность обработки перекисью водорода.

Электроды для молекулы

В самых различных направлениях нанотехнологий требуется измерение электрических характеристик объекта исследования, его поведения при воздействии электрического поля или тока. Поэтому создание электродов, зазор между которыми составлял бы всего несколько нанометров, уже превратилось в самостоятельную задачу, над решением которой бьются ученые во всем мире.

Изображение электродов в сканирующем электронном микроскопе

Исследователи из Университета им. Райса разработали новый метод создания таких электродов. Они использовали хорошо известное свойство металлического хрома образовывать на воздухе оксидную пленку толщиной несколько нанометров. Отличительной особенностью метода является возможность

контролировать не только величину зазора, но и протяжённость электродов, т.е. их аспектное отношение. Впервые в практике подобных исследований были получены электроды с величиной зазора от 10 до 20 нм (в зависимости от условий синтеза) и протяжённостью до 20 мкм.

Полученные по новой методике электроды могут быть использованы для изучения электрофизических свойств ансамблей органических молекул и, в частности, - органических монослоёв.

Растёт графен на рутении...

Графен - многообещающий материал для целого ряда применений, прежде всего, для изготовления компонентов электроники. Но существующие методы его получения обладают значительными недостатками. Перспективным принципом производства графена в практически значимых количествах является его эпитаксиапьное выращивание, однако в этом случае до последнего времени остаётся проблемой получение достаточно крупных листов, обладающих равномерной толщиной. Кроме того, сильные взаимодействия с подложкой могут искажать свойства графена.

Исследователи из Брукхэйвенской национальной лаборатории (США) добились формирования макроскопических графеновых областей при эпитаксиальном росте на поверхности рутения Ru(0001). Рост протекает послойно, и, хотя первый слой сильно связан с подложкой, второй практически с ней не взаимодействует и сохраняет все уникальные свойства графена.

Синтез основан на том, что растворимость углерода в рутении сильно зависит от температуры. При 1150 ^,:,С рутений насыщается углеродом, а при снижении температуры до 825 ^,:,С углерод выходит на поверхность, в результате чего формируются островки графена размером более 100 мкм. Островки разрастаются и объединяются, после чего начинается рост второго слоя.

Формирование однослойного листа графена. Направление роста определяется ступеньками на поверхности рутения

Расстояние между первым слоем графена и рутением составило около 14,5 нм, а между слоями графена близко к таковому для графита (33,4 нм). Были проведены измерения электрического сопротивления в слоях графена и между ними. Оказалось, что сопротивление между слоями в 1000 раз больше, т.е. электронное взаимодействие между слоями слабо.

Г