Методами индентирования и МКЭ-моделирования исследовано влияние стальной подложки на свойства никелевых пленок толщиной 0,1–9,2 мкм при вдавливании микросферического индентора радиусом 2,5 мкм. Параметр η не постоянен и снижается с толщиной пленки.
В работе исследовано влияние массового соотношения многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и технического углерода Vulcan XC72 на электрохимические свойства композитных материалов в реакции выделения водорода (РВВ) в 0,5 М H2SO4. Методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), спектроскопии электрохимического импеданса (ЭИС) и линейной вольтамперометрии (ЛВА) изучены образцы с содержанием МУНТ от 0 до 100%. Установлена немонотонная зависимость электрохимических параметров от состава. Показано, что введение 2% МУНТ приводит к росту сопротивления переноса заряда (Rct до 155 Ом) и ингибированию РВВ. Напротив, образец со 100% МУНТ демонстрирует минимальное сопротивление (Rct = 80 Ом) и максимальную электрохимическую активность: плотность тока при –0,8 В достигает –10,4 мА/см2, а перенапряжение реакции снижается на 90 мВ по сравнению с чистым Vulcan XC72. Таким образом, 100% МУНТ является перспективным материалом для РВВ в кислой среде.
Рассказ об опыте компании Центр перспективных технологий в создании и реализации образовательных программ в области сканирующей зондовой микроскопии.
С позиции системного анализа проведено исследование сложной технической системы – промышленного производства углеродных наноматериалов (УНМ) конденсационным химическим методом в газовой фазе, известное к литературе как CVD-процесс. Сформулированы принципы управления и предложен критерий качества управления сложной технической системой. Впервые проведена декомпозиция промышленного производства наноматериалов с позиции оптимального управления с выделением ключевых стадий, включающих производство металл-металлоксидного катализатора; предварительной подготовки углеводорода, выполняющего функцию исходного сырья и содержащего химически связанный углерод; синтез углеродных наноматериалов; обезвреживание газовых продуктов синтеза наноматериалов; постсинтезное воздействие на наноматериал. Впервые поставлена задача управления процессом синтеза углеродных наноматериалов CVD-методом, включающая новый подход комплексного воздействия на катализатор или растворы его компонентов физическими методами. Достоверно показана связь исходных данных проектирования (производительность, показатели качества и структурные свойства наноматериала, химический состав углеводородов) и режимных параметров работы химико-технологического оборудования в промышленном производстве УНМ. Продемонстрирована функциональная зависимость между параметрами катализатора, прошедшего физическое воздействие, и качественными характеристиками наноматериалов.
Получены первые в мире кадры разрушения поверхности металлической (золотой) пластинки, врезающейся с космической скоростью в атмосферу Земли. Кадры были сняты первым в мире космическим сканирующим зондовым микроскопом "СММ-2000С", в процессе сгорания его при сходе с орбиты в спутнике "Нанозонд-1". По результатам анализа этих кадров выявлен факт существенного воздействия атмосферы на наноструктуру поверхности материалов а высотах выше 100 км. Проведены подтверждающие это эксперименты на Земле.
В данной работе разработали методику синтеза наночастиц оксида висмута (III), полученных в среде алкилдиметиламиноксида, а также исследовали их физико-химические свойства. Синтез проводили методом щелочного гидролиза 5-водного нитрата висмута (Bi(NO3)3 ·5H2O) в водном растворе аммиака (NH3, 25%) с последующим прокаливанием. Было проведено квантово-химическое моделирование процесса стабилизации Bi2O3 алкилдиметиламиноксидом, в результате которого было установлено, что данное взаимодействие является энергетически выгодным (∆E ≥ 226,650 ккал/моль) и химически стабильным (0,110≤η ≤ 0,135 эВ). Также было установлено, что наиболее вероятным является взаимодействие через катион азота (∆E = 226,708 ккал/моль, η = 0,135 эВ). В результате проведения рентгенофазового анализа установлено, что наноразмерный Bi2O3 имеет положение дифракционных максимумов, соответствующих α-Bi2O3. Результаты сканирующей электронной микроскопии показали, что в результате разработанного синтеза формируются агрегаты, которые, в свою очередь, состоят из первичных нанокристаллитов размером около 75 нм. Также, исходя из элементной карты распределения висмута и кислорода, можно сделать вывод об однородности образца. ИК-спектроскопия доказала образование Bi2O3 через интенсивные полосы в области 400–600 см–1, соответствующие валентным колебаниям Bi–O и Bi–O–Bi.
В данной работе было проведено моделирование методом динамики Ланжевена процессов агрегации и самоорганизации наноэмульсии во внутреннем пространстве липосомы. Результаты демонстрируют возможность образования наноструктур, представляющих интерес в качестве перспективных носителей лекарственных препаратов, которые могут быть названы "обратными коллоидосомами".
Наблюдение объектов живой природы с деталировкой на уровне нанометров является в высшей степени познавательной и информативной задачей сканирующей зондовой микроскопии. В настоящей работе затрагиваются вопросы определения морфологии и электрофизиологии мозга высших организмов.
Представлены результаты обзора источников информации по тематике датчиков магнитного поля на основе наноразмерных покрытий. Обоснован выбор материалов для создания спинтуннельного магниторезистивного датчика на многослойной пленке из чередующихся слоев мягких и жестких ферромагнетиков с промежуточными слоями оксидов. Показана схема работы спинтуннельного магниторезистивного датчика на основе композиционных слоев Ni/TiO2/Co. Проведен анализ способов нагрева подложки в процессе формирования композиционного слоя. Описано технологическое оборудование, метод и способ формирования композиционного слоя Ni/TiO2. Приведены результаты физического моделирования композиционного слоя Ni/TiO2, в результате которого определены геометрические параметры островкового слоя Ni. Показаны три основные зоны проводимости в композиционном слое Ni/TiO2. Проведено молекулярно-динамическое моделирование формирования композиционного слоя. Определены значения температуры подложки, обеспечивающие качественное формирование композиционного слоя Ni/TiO2.
В работе представлено исследование морфологии поверхности фасеточного глаза медоносной пчелы (Apis mellifera) методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Получены топографические изображения поверхности высокого разрешения отдельных омматидиев. Установлено, что поверхность фасеток покрыта плотным массивом наноразмерных выступов, морфологически соответствующих структурам типа nipple arrays. Фурье-анализ изображений не выявил строгой дальнодействующей периодичности, что свидетельствует о преимущественно спонтанной плотной упаковке элементов с наличием лишь локального порядка. Характерные линейные размеры структурных элементов составляют 100–160 нм, при этом для элементов, ориентированных перпендикулярно границе фасетки, средний размер составляет 160 нм. Показано, что наблюдаемая квазигексагональная форма элементов и их плотная упаковка могут указывать на проявление самоподобия структуры на различных масштабных уровнях. Полученные результаты уточняют представления о морфологии поверхности фасеточного глаза пчелы и имеют значение для изучения природных антирефлексивных покрытий.
Предложена геометрическая модель электроформованных мембран, описывающая пространственное расположение нановолокон и их послойную укладку на коллектор. Модель позволяет формировать трехмерные структуры мембран с заданными параметрами волокон и получать на их основе синтетические СЭМ-изображения. Такие изображения воспроизводят характерные особенности экспериментальных данных и могут использоваться для отработки алгоритмов обработки СЭМ-изображений.
Наблюдение атомов и молекул стало рутинной операцией в сканирующей туннельной микроскопии с момента ее изобретения в 1982 году. Атомно-силовая микроскопия также позволяет наблюдать с высоким разрешением атомную решетку кристаллических образцов. После некоторых усилий по минимизации силового воздействия и в атомно-силовой микроскопии удалось получить изображения одиночных атомов и точечных вакансий (отсутствие атома в кристаллической решетке). Очарование методов сканирующей зондовой микроскопии обусловлено возможностью получать изображения микро- и наномира с рекордным качеством и детализацией в обычных условиях. Возникший вопрос о предельных возможностях методов сканирующей зондовой микроскопии остается без четкого ответа. С одной стороны, он относится к метрологии, с другой – к глубинным фундаментальным вопросам современной физики.
По результатам анализа уникальных кадров с первого в мире космического сканирующего зондового микроскопа СММ-2000С, снимающего с нанометровой точностью изменение рельефа золотого зеркала под воздействием открытого космоса, высказана и подтверждена в экспериментах на Земле гипотеза о существовании механизма восстановления поверхности материалов в космосе солнечным светом.
В статье рассматриваются возможности современной ультрамикроскопии – оптического метода, основанного на визуализации рассеяния света от отдельных нанообъектов. Обсуждаются принципы метода, его отличия от классических микроскопических и светорассеивающих методик. На конкретных примерах из практики демонстрируется широкий спектр прикладных задач, решаемых с помощью ультрамикроскопии: определение размеров и численной концентрации наночастиц (включая металлические, оксидные и органические), оценка плотности и пористости наночастиц, исследование процессов агрегации и определение порога устойчивости коллоидных систем (на примере асфальтенов), детектирование нанопузырьков и контроль чистоты жидкостей. Показано, что метод, сочетая высокую чувствительность, возможность работы с нативными образцами и экспрессность измерений, является мощным инструментом для наноиндустрии, материаловедения, нефтегазовой отрасли и аналитического контроля.
В конструкциях современных газовых сенсоров часто используют полимерную или органическую основу (пленку) в чистом виде или допированную наночастицами различной природы. Регистрация газов может происходить на основе различных физических принципов: измерения электрического сопротивления, оптических и магнитных свойств и т.д. Часто обсуждается существенный вопрос, происходит ли изменения объема сенсорной пленки (в частности, набухания) при поглощении регистрируемого газа. В данной работе проведены модельные исследования кинетики набухания сенсорной пленки на основе лецитина при стимуляции парами хлороформа.
Разработана модель прогнозирования времени трассировки в основе программного модуля подбора входных параметров для ускорения выполнения этапа трассировки средствами САПР X-CAD для реализации цифровых схем на ПЛИС. Вычислительные эксперименты продемонстрировали сокращение времени генерации трассировочного решения в 1,5 раза в среднем для ПЛИС 5510ТС028.
Методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и спектрофотометрии (СФ) исследован эффект инкубации раствора пероксидазы хрена (ПХ) вблизи запястья пациента с сердечно-сосудистым заболеванием (ССЗ), а также вблизи запястья здорового добровольца на адсорбционные свойства и активность этого фермента. После инкубации вблизи запястья пациента с ССЗ наблюдалась адсорбция агрегатов ПХ на свежесколотой слюде наряду с мономерной формой фермента. В случае здорового добровольца адсорбция агрегатов ПХ не наблюдалась, как и в случае контрольного образца фермента. При этом ферментативная активность ПХ относительно контрольного образца возрастала в обоих случаях. Принимая во внимание широкое использование ПХ в медицинской диагностике, а также важное значение пероксидаз как биомаркеров ССЗ обнаруженные экспериментальные факты полезно учитывать при разработке новых систем диагностики заболеваний человека, в том числе ССЗ и воспалительных заболеваний.
В работе исследуется осаждение высокоупорядоченных фотонно-кристаллических пленок из монодисперсных коллоидных частиц полистирола диаметром 100 нм, ориентированных на функционирование в ультрафиолетовом спектральном диапазоне. Авторы сравнили две известные методики самосборки: вертикальное вытягивание подложки из коллоидного раствора и центрифугирование spin-coating. В результате выполнения исследования продемонстрирована возможность варьирования количеством осажденных слоев (от монослоя до нескольких десятков) и получения различных кристаллографических ориентаций гранецентрированной кубической решетки фотонного кристалла относительно подложки (в основном плоскости {111} и иногда плоскости {100}, параллельные поверхности). Полученные пленки предлагается использовать в качестве экономически эффективных шаблонов для ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской нанолитографии, основных подложек для полностью диэлектрических ультрафиолетовых метаповерхностей и наноантенн, а также пористых матриц для оптических датчиков в микрофлюидных системах.
Выделены технологические, политические и экономические тренды рынка чипов, выдвинуты предположения о том, как будет развиваться производство чипов в РФ.
Проанализировано современное состояние мемристоров на основе оксида галлия, проблемы и перспективы развития.
