Материалы из "кластеров": новые возможности, задачи и вызовы.
Страница 1

Хорошо известно, что весь спектр научных дисциплин, начинающихся с префикса "нано", представляет собой междисциплинарный (или интердисциплинарный, или мультидисциплинарный, или международнодисциплинарный...) ландшафт. Исторически и из представлений удобства наночастицы очень часто (особенно химиками) помещаются между кластерами и макроскопическими телами. Интуитивно удобно использовать логическую цепочку: атомы => кластеры => наночастицы => макроматериал (или объемный, bulk материал). Составляющие этой цепочки призваны различить объекты с резко отличающимися свойствами в рамках отдельно взятого вещества (сложного или простого) с ростом числа простейших элементов (атомов), входящих в состав этого объекта. Конечно, тут существует и путаница с определениями, и с тем, что специалисты из разных областей выучились и привыкли называть одинаковые объекты по-разному, но не об этом речь.

Через химические реакции можно "связать" атомы в пучок и назвать получившееся кластером. Экспериментально показано, что кластеры, в свою очередь, являются интермедиатами в процессе формирования наночастиц, будь то синтез в газовой фазе, MOCVD, или синтез в органическом растворителе [1-3]. В широко цитируемой работе Аливисатоса из Science за 1996 год [4] упорядоченно, простым языком изложена концепция, почему наночастицы так отличаются от компактных материалов и какие последствия это за собой влечет. У шарика из тысячи атомов есть свои энергетические уровни и считаться с ними стоит, исходя из квантовой механики. Не говоря уже о том, что зависят эти уровни от всего, чего угодно (химия поверхности, форма частицы, дефекты структуры внутри и снаружи и т.д.). За три года до того, в 1993-ем, Мюррэй, Норрис и Боуэнди блестяще проиллюстрировали размерные эффекты экспериментально на примере селенида кадмия [5]. Следующей итерацией стала концепция "nanoparticles as artificial atoms" [6]. Если наночастицы такие монодисперсные (напомню, что монодисперсности можно добиться с точностью плюс-минус постоянная решетки [5]), то их, в свою очередь, можно использовать как "атомы", т.е. упорядочивать в аналогичные атомным решетки, т.е. строить макрообъекты по совершенно новому принципу и контролируемо [7]. Конечно это вызывает восторг и взрывает воображение. Потому как загадочным становится: а какими будут свойства? а как контролировать "сборку"? и т.д. Благо, государства (и не только) оплачивают удовлетворение любопытства. Но здесь стоит обратить внимание на ту проблему, что ученый, занимающийся подобным, сталкивается с тем, что от него требуется знание разных областей химии, физико-химических методов анализа, а также прикладной и теоретической физики. Плюс неплохо было бы понимать и осуществлять квантовые расчеты. Экспоненциально растет не только численность населения, но и требования к профессионалам.

Другие статьи из раздела

Иранская нефтехимия демонстрирует устойчивый рост

По оценкам аналитиков, производство нефтехимической продукции в Иране в текущем году должно достичь 19 млн тонн, что значительно превышает прошлогодний объем в 14 млн тонн. Как заявил один из руководителей...


Достоинства недостатков

Раньше все стремились к чистоте препаратов. а теперь специально загрязняют их... Зачем нужны дефекты в наноструктурах?


Юбилейная Наноолимпиада открылась

24 марта 2016 г состоялось торжественное открытие Олимпиады по нанотехнологиям «Нанотехнологии- прорыв в будущее».