Предисловие ..................................................... 6
Глава 1. Общая характеристика наноматериалов и
нанотехнологий ......................................... 9
1.1. Основные понятия и определения ............................. 9
1.2. Разновидности наноматериалов .............................. 14
1.3. Фундаментальные электронные явления в наноструктурах ...... 19
1.3.1. Квантовое ограничение .............................. 19
1.3.2. Баллистический транспорт носителей заряда .......... 23
1.3.3. Туннельные эффекты ................................. 28
1.3.4. Спиновые эффекты ................................... 33
1.4. Разновидности наиотехнологий .............................. 35
1.5. Области применения наноматериалов и нанотехнологий ........ 37
1.6. История развития наноматериалов и нанотехнологий .......... 43
Глава 2. Методы исследования наноматериалов и наносистем ....... 52
2.1. Просвечивающая электронная микроскопия .................... 52
2.2. Автоэлектронная и автоионная микроскопия .................. 56
2.3. Зондовая микроскопия ...................................... 58
2.3.1. Сканирующая электронная микроскопия ................ 62
2.3.2. Сканирующая туннельная микроскопия ................. 64
2.3.3. Атомно-силовая микроскопия ......................... 67
2.3.4. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля ... 70
2.4. Дифракционный анализ ...................................... 71
2.4.1. Рентгеновская дифракция ............................ 72
2.4.2. Дифракция электронов ............................... 75
2.5. Спектральный анализ ....................................... 76
2.5.1. Рентгеновская спектроскопия ........................ 80
2.5.2. Оже-спектроскопия .................................. 81
2.5.3. Фотоэлектронная спектроскопия ...................... 82
2.5.4. Инфракрасная спектроскопия ......................... 83
2.5.5. Комбинационное рассеяние света ..................... 84
2.5.6. Люминесцентный анализ .............................. 84
2.5.7. Радиоспектроскопия ................................. 85
2.5.8. Мессбауэровская спектроскопия ...................... 87
Глава 3. Технологии получения наноматериалов и наноструктур .... 89
3.1. Процессы самоорганизации в нанотехнологиях ................ 90
3.2. Зондовые нанотехнологии ................................... 97
3.2.1. Атомная инженерия .................................. 97
3.2.2. Локальное окисление металлов и полупроводников .... 103
3.2.3. Локальное химическое осаждение из газовой фазы .... 104
3.2.4. Лазерное наноманипулирование ...................... 105
3.3. Нанолитография ........................................... 107
3.3.1. Электронно-лучевая литография ..................... 107
3.3.2. Профилирование резистов сканирующими зондами ...... 110
3.3.3. Нанопечать ........................................ 111
3.3.4. Сравнение нанолитографических методов ............. 114
Глава 4. Нанокластеры и нанокристаллы ......................... 118
4.1. Нанокластеры ............................................. 118
4.1.1. Упорядоченные нанокластеры ........................ 118
4.1.2. Неупорядоченные нанокластеры и нижний предел
нанокристалличности ............................... 123
4.2. Нанокристаллы ............................................ 126
4.2.1. Неорганические нанокристаллы ...................... 126
4.2.2. Органические нанокристаллы ........................ 140
Глава 5. Фуллерены и нанотрубки ............................... 142
5.1. Полиморфизм углерода ..................................... 142
5.2. Фуллерены ................................................ 144
5.2.1. Фуллерен С60 и его аналоги ........................ 144
5.2.2. Заполненные фуллерены ............................. 148
5.2.3. Фуллереновые аддукты .............................. 152
5.2.4. Гетерофуллерены ................................... 156
5.2.5. Фуллереноподобные нанокластеры .................... 157
5.2.6. Углеродные луковицы ............................... 158
5.3. Нанотрубки ............................................... 160
5.3.1. Углеродные нанотрубки ............................. 160
5.3.2. Заполненные углеродные нанотрубки ................. 189
5.3.3. Неуглеродные нанотрубки ........................... 192
Глава 6. Молекулярные наноструктуры ........................... 193
6.1. Органические молекулы .................................... 193
6.2. Супермолекулы ............................................ 199
6.3. Биомолекулы .............................................. 204
6.3.1. Нуклеиновые кислоты ............................... 207
6.3.2. Белки ............................................. 209
6.3.3. Ферменты .......................................... 216
6.3.4. Биомолекулярные комплексы ......................... 218
6.4. Мицеллы и липосомы ....................................... 222
Глава 7. Консолидированные наноматериалы ...................... 228
7.1. Нанокристаллические материалы ............................ 228
7.2. Фуллериты ................................................ 237
7.3. Фотонные кристаллы ....................................... 242
7.4. Нанокомпозиты ............................................ 246
7.4.1. Матричные нанокомпозиты ........................... 247
7.4.2. Сверхрешетки ...................................... 257
7.5. Нанопористые материалы ................................... 261
7.5.1. Нанопористые мембраны ............................. 261
7.5.2. Цеолиты ........................................... 268
7.5.3. Пористый кремний .................................. 275
7.5.4. Пористый оксид алюминия ........................... 280
7.6. Наноаэрогели ............................................. 292
Глава 8. Нанопленки и нанопроволоки ........................... 294
8.1. Полупроводниковые нанопленки и нанопроволоки ............. 295
8.2. Магнитные нанопленки и нанопроволоки ..................... 312
8.3. Алмазоподобные и керамические нанопленки ................. 329
8.4. Пленки Лэнгмюра-Блоджетт ................................. 330
8.5. Металлические нанопроволоки .............................. 336
Глава 9. Наносуспензии, наноэмульсии и наноаэрозоли ........... 340
9.1. Наносуспензии ............................................ 341
9.1.1. Смазочные наносуспензии ........................... 341
9.1.2. Магнитные наносуспензии ........................... 351
9.1.3. Лекарственные наносуспензии ....................... 356
9.2. Наноэмульсии ............................................. 361
9.3. Наноаэрозоли ............................................. 362
Литература .................................................... 364
|
