Наноматериалы и приборы на их основе 1 Основная литература: 1. Научные основы нанотехнологий и новые приборы. Учебник-монография под ред. Р. Келсалла, А. Хамли, М. Геогегана. Долгопрудный: «Интеллект», 2011. 528 с . Дополнительная литература: 2. Дж.М. Мартинес-Дуарт и др. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. М.: «Техносфера», 2007. 367 с. 3. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. М.: «Физматлит», 2009. План лекций (24 часа) 1. Введение 2. Строение и свойства твёрдых тел 3. Физика наномира 4. Методы изготовления нанообъектов 5. Методы контроля размеров нанообъектов 6. Введение в физику полупроводников 7. Наноразмерные полупроводники 8. Наномагнитные материалы и устройства 9. Неорганические непроводящие наноматериалы 10. Самосборка и самоорганизация в нанотехнологии 11. Фотонные кристаллы и метаматериалы 12. Наноразмерные формы углерода и их применение
Transcript
Наноматериалы и приборы на их основе
1
Основная литература: 1. Научные основы нанотехнологий и новые приборы. Учебник-монография под ред.
Р. Келсалла, А. Хамли, М. Геогегана. Долгопрудный: «Интеллект», 2011. 528 с.
Дополнительная литература: 2. Дж.М. Мартинес-Дуарт и др. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. М.:
«Техносфера», 2007. 367 с.
3. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. М.: «Физматлит», 2009.
План лекций (24 часа)
1. Введение
2. Строение и свойства твёрдых тел 3. Физика наномира 4. Методы изготовления нанообъектов 5. Методы контроля размеров нанообъектов 6. Введение в физику полупроводников 7. Наноразмерные полупроводники 8. Наномагнитные материалы и устройства 9. Неорганические непроводящие наноматериалы 10. Самосборка и самоорганизация в нанотехнологии 11. Фотонные кристаллы и метаматериалы 12. Наноразмерные формы углерода и их применение
Наноматериалы и приборы на их основе
2
1. Введение
3
- Область масштабов наномира
- Специфика наномира
- Многообразие объектов наномира
- Нульмерные, одномерные и двумерные нанообъекты
- История предмета
- Место нанотехнологий в настоящее время и в будущем
Масштаб наномира
4
1 нм = 10-9 м
Наноматериалы – это материалы,
функциональные свойства которых определяются
наноуровнем их структуры (1-100 нм).
Особенности нанообъектов
5
Особенности нанообъектов,
определяющие специфику их свойств:
- большая роль поверхности,
- высокая химическая активность,
- высокое совершенство структуры,
- высокая радиационная стойкость,
- уникальные механические свойства,
- квантоворазмерные эффекты,
- многообразие форм наноструктур.
6
DN
N
об
пов 1
.
.
Особенности нанообъектов
Вклад поверхности:
7
Углеродные нанотрубки: небывалая прочность в
сочетании с легкостью, гибкостью и эластичностью.
Особенности нанообъектов
Квантоворазмерные эффекты
8
1 нм < L ≤ 5 нм – нанокластеры (< 1000 ат.) – L <
10 нм < L < 100 нм – наночастицы (104-108 ат.) - L > или
нет?
vm
h
p
h
*
Длина волны электрона
Размерность нанообъектов
9
Коллоидные частицы
Полупроводниковые
квантовые точки
d = 84 nm
0D: > Lx, Ly, Lz
Размерность нанообъектов
10
Нанотрубки
1D: > Lx, Ly и Lz >> Lx, Ly
Нановолокна Нанонити (вискеры)
Каналы в нано-
мембранах
(d = 300 нм)
Размерность нанообъектов
11
Наноленты (SnO2)
2D: > Lx и Ly, Lz >> Lx
Наноструктуры
12
1D 2D 3D
Наноструктуры
13 Структура кости
Наноструктуры
14 Нанороза из гидроксида магния
Наноструктуры
15
а – SiO2;
б – ZnO;
в – MnO2;
г – VOOH;
д – ZnO;
е – C;
ж – Mg(Co)O.
История нанотехнологий
16
Чаша из стекла с коллоидными частицами золота и серебра (Рим, IV век).
Освещение снаружи. Освещение изнутри.
История нанотехнологий
17
Окно в соборе Парижской Богоматери, 1250.
История нанотехнологий
18
Дамасская сталь, XIII-XVIII вв.
История нанотехнологий
19
М. Фарадей, 1857:
коллоидное золото.
Р. Зигмонди, 1925:
Нобелевская премия по химии за
установление гетерогенной природы
коллоидных растворов.
История нанотехнологий
20
Т. Сведберг, 1926:
Нобелевская премия за работы в
области дисперсных систем и
разработку методов
ультрацентрифугирования.
И. Лэнгмюр, 1932:
Нобелевская премия за открытия
и исследования в области химии
поверхностных явлений.
История нанотехнологий
21
Г.А. Гамов, 1930-е:
Теоретическое
предсказание туннельного
эффекта.
Л. Эсаки, 1958:
изготовил первый
туннельный диод
(Нобелевская премия
1973 года).
История нанотехнологий
22
Л.В. Радушкевич, В.М. Лукьянович, Журнал физической химии, 1952, т. 26,
88-95.
История нанотехнологий
23
Р. Фейнман, 1959:
первая лекция по технологии и конрструированию в атомном масштабе
«Там, внизу, много места» (“There’s Plenty of Room at the Bottom”).
История нанотехнологий
24
А. Екимов, 1981:
открытие полупроводниковых квантовых точек в матрице из стекла
(http://www.nano.gov/timeline).
Л. Брюс, 1985:
открытие колоидных полупроводниковых квантовых точек.
