Предисловие ..................................................... 3
Введение ........................................................ 7
Глава 1. Наноматериалы: размерность, история, определения ...... 17
1.1 Размерность: нанообъекты, нанонаука и нанотехника ......... 17
1.2 Наноразмерный фактор в материаловедении ................... 26
1.3 Фундаментальные науки и нанонаука ......................... 38
1.4 Специфика наноматериалов и нанотехнологий ................. 51
1.5 История и прогноз развития наноматериалов ................. 67
Глава 2. Нанокластеры и наноструктуры .......................... 78
2.1 Нанокластеры .............................................. 78
2.1.1 Классическая теория зародышеобразования ............ 78
2.1.2 Методы синтеза кластеров ........................... 84
2.1.3 Структура и свойства кластеров ..................... 87
2.1.4 «Магические» числа ................................. 89
2.1.5 Теоретическая модель кластера ...................... 93
2.2 Наноструктуры ............................................ 100
2.2.1 Классификация наноструктур ........................ 100
2.2.2 Материалы одномерных наноструктур ................. 100
2.2.3 Углеродные нанотрубки и фуллерены ................. 105
2.2.4 Неорганические тубулярные структуры ............... 116
2.2.5 Двумерные и трехмерные наноструктуры .............. 120
Глава 3. Методы исследования наноматериалов ................... 125
3.1 Сканирующая зондовая микроскопия ......................... 125
3.1.1 Сканирующая туннельная микроскопия ................ 127
3.1.2 Атомно-силовая микроскопия ........................ 128
3.2 Автоионная микроскопия ................................... 135
3.3 Методы электронной микроскопии ........................... 136
3.3.1 Возможности электронной микроскопии ............... 140
3.4 Спектроскопические методы ................................ 145
3.4.1 Ядерный магнитный резонанс ........................ 147
3.4.2 Электронный парамагнитный резонанс ................ 149
3.4.3 ИК- и КР-спектроскопии ............................ 152
3.4.4 Рентгеновская и фотоэлектронная спектроскопии ..... 161
3.4.5 Мессбауэровская спектроскопия ..................... 166
3.5 Дифракционные методы исследования ........................ 167
Глава 4. Конструкционныенанокристаллическиематериалы .......... 170
4.1 Наночастицы и нанопорошки ................................ 170
4.2 Тонкопленочные структуры ................................. 176
4.3 Конструкционные материалы ................................ 180
4.4 Нанокристаллические материалы ............................ 188
4.5 Нанокомпозиционные материалы ............................. 194
4.6 Функциональные материалы ................................. 199
4.7 Физико-механические свойства наноматериалов .............. 211
Глава 5. Материалы для наноэлектроники ........................ 218
5.1 Закон Мура и основные функции наноэлектроники ............ 218
5.2 Совершенствование традиционной «кремниевой» электроники .. 227
5.2.1 Нанолитография .................................... 230
5.2.2 Основные компоненты микросхем ..................... 237
5.2.3 Логические и запоминающие ячейки .................. 241
5.2.4 Системы долговременной памяти ..................... 248
5.2.5 Микроэлектроника «рядом с кремнием» ............... 258
5.2.6 Электроника «без кремния» ......................... 262
5.2.7 Квантовые устройства и молекулярная электроника ... 267
Глава 6. Наноматериалы для приборов, машин и аппаратов ........ 280
6.1 Наномеханика ............................................. 281
6.2 Гидродинамика наножидкостей .............................. 283
6.3 Нанотрибология ........................................... 286
6.4 Производство микро- и наноприборов ....................... 291
6.5 Сенсоры .................................................. 294
6.6 Актуаторы, манипуляторы, двигатели ....................... 304
6.7 Интегрированные системы .................................. 314
6.8 Наноматериалы в аэрокосмической отрасли .................. 322
Глава 7. Наноматериалы для медицины и биотехнологий ........... 328
7.1 Нанобиотехнологии ........................................ 329
7.1.1 Самосборка, самоорганизация, генная инженерия ..... 339
7.1.2 Искусственные мембраны, наноконтейнеры,
нанореакторы, мицеллы ............................. 344
7.1.3 Будущее нанобиотехнологии ......................... 348
7.2 Наномедицина ............................................. 351
7.2.1 Нанолекарства и их адресная доставка .............. 353
7.2.2 Другие аспекты наномедицины ....................... 357
7.3 Нанотехнологии и защита окружающей среды ................. 364
Глава 8. Атомная и глобальная энергетика - энергетика
будущего ...................................................... 371
8.1 Общие проблемы энергетики и нанотехнологии ............... 371
8.2 Перспективы использования наноматериалов и
нанотехнологии ........................................... 378
8.3 Наноструктурные материалы в ядерной энергетике ........... 383
8.4 Наноматериалы в водородной энергетике .................... 415
Глава 9. Реализованные и перспективные наноматериалы .......... 422
9.1 Строительное наноматериаловедение ........................ 422
9.2 Наноматериалы в агропромышленном комплексе ............... 432
9.3 Военные приложения наноматериалов ........................ 453
9.4 Применение наноматериалов ................................ 465
9.5 Нанопродукты ............................................. 472
9.5.1 Возможности для машиностроения .................... 473
9.5.2 Нанопродукты в других областях .................... 481
9.6 Нанотоксикология ......................................... 489
Заключение .................................................... 499
Литература .................................................... 503
|
