Синтез, строение и свойства металл/полупроводник содержащих наноструктурированных композитов

Description

В монографии обобщены результаты исследований различных физико-химических, электрофизических и эксплуатационных свойств композиционных материалов, содержащих металлические и полупроводниковые наночастицы. Представленный материал можно условно разбить на несколько блоков, в которых раскрывается ряд аспектов поведения наночастиц под воздействием электрического, магнитного и электромагнитного полей. Большое внимание уделено исследованию биологических систем и применению наноматериалов в медицине. Ряд явлений, обсуждаемых в книге, интересны не только с научной точки зрения, но и сулят заметный практический выход, а в некоторых случаях уже эффективно используются в промышленных масштабах. В заключение рассматриваются актуальные проблемы, связанные с воздействием нанообъектов на организм человека вследствие биологической активности наночастиц, обусловленной их высокой проникающей способностью и эффективным взаимодействием с живой клеткой. Все главы написаны высококвалифицированными специалистами, активно работающими в разных областях нанотехнологий. Наряду с обзорным материалом, излагаются и оригинальные исследования авторов, обобщающие их работы нескольких последних лет. Предлагаемая книга будет полезным учебным и учебно-научным пособием для читателей широкого круга интересов от студентов и аспирантов до преподавателей и научных сотрудников, интересующихся различными аспектами теории и практики нанокомпозитов Обложка Синтез, строение и свойства металл/полупроводник содержащих наноструктурированных композитов Аннотация Оглавление Введение Список аббревиатур с расшифровкой Глава 1. Зарядовая структура полупроводниковых наночастиц 1.1. Свободная энергия при неоднородном распределении зарядов в сферической 1.2. Методика расчета 1.3. Результаты расчетов и обсуждение 1.4. Качественное описание распределения заряда и потенциала внутри наночастицы 1.5. Одноэлектронные квантовые состояния 1.6. Приложение Заключение Авторы Литература Глава 2. Перколяционные явления в полимерных композитах с присадкой углеродных нанотрубок Первые эксперименты 2.1. Экспериментальные исследования электропроводности композитов с присадкой УНТ Анализ экспериментальных данных по перколяционной проводимости Зависимость перколяционного порога от АО Перколяционная проводимость в переменном поле 2.2. Моделирование перколяционной проводимости композитов с присадкой УНТ Перколяционная модель проводимости нанокомпозитов Влияние параметров УНТ на положение перколяционного порога Неомическая проводимость композитов с присадкой УНТ Заключение Авторы Литература Глава 3. Поглощение и рассеяние электромагнитных импульсов на металлических наносферах в диэлектрической матрице 3.1. Поглощение ультракоротких электромагнитных импульсов металлическими наносферами в диэлектрической матрице 3.2. Рассеяние электромагнитных импульсов на металлических наносферах Общие формулы Влияние среды Влияние углов рассеяния Зависимость вероятности рассеяния от длительности УКИ Сопоставление с золотыми наносферами Заключение Авторы Литература Глава 4. Физико-химические свойства единичных металлических и окисленных наночастиц 4.1. Условия проведения эксперимента Аморфные наночастицы золота на поверхности ВОПГ 4.2. Наночастицы золота Кристаллические наночастицы золота на поверхности ВОПГ Кристаллические наночастицы золота на поверхности окисленного кремния Кристаллические наночастицы золота на поверхности окисленного алюминия Кристаллические наночастицы золота на поверхности окисленного титана Результаты и выводы 4.3. Наночастицы никеля Аморфные наночастицы никеля на графите Кристаллические наночастицы никеля на графите Кристаллические наночастицы никеля на поверхности окисленного алюминия Кристаллические наночастицы никеля на поверхности окисленного кремния Кристаллические наночастицы никеля на поверхности окисленного титана Результаты и выводы 4.4. Наночастицы платины Аморфные наночастицы платины на графите Кристаллические наночастицы платины на графите Результаты и выводы 4.5. Адсорбционные характеристики аморфных и кристаллических наночастиц, нанесенных на подложки различной природы 4.6. Взаимодействие наночастиц золота с газообразными реагентами Аморфные наночастицы золота на графите Кристаллические наночастицы золота на графите Кристаллические наночастицы золота на поверхности окисленного кремния Кристаллические наночастицы золота на поверхности окисленного алюминия Кристаллические наночастицы золота на поверхности окисленного титана Результаты и выводы 4.7. Взаимодействие наночастиц на основе никеля с водородом, кислородом и парами воды Наночастицы никеля на графите Кристаллические наночастицы никеля на поверхности окисленного алюминия Кристаллические наночастицы никеля на поверхности окисленного кремния Кристаллические наночастицы никеля на поверхности окисленного титана Результаты и выводы 4.8. Взаимодействие аморфных и кристаллических наночастиц платины с газообразными реагентами Аморфные наночастицы платины Кристаллические наночастицы платины на графите Результаты и выводы Заключение Авторы Литература Глава 5. Структура и оптические свойства тонкопленочных нанокомпозитов на основе поли-п-ксилилена 5.1. Низкотемпературная газофазная полимеризация п-ксилилена 5.2. Структура, электропроводность, оптические свойства нанокомпозитов поли-п-ксилилен-серебро 5.3. Оптические свойства нанокомпозитов, содержащих полупроводниковые наночастицы Размерное квантование энергетических уровней Разделение зарядов на межфазной границе полимерная матрица-наночастица Сдвиг вакуумных уровней на границе полимерная матрица-наночастица Заключение Авторы Литература Глава 6. Аномальное поведение магнитных и термодинамических характеристик ВТСП YBa2Cu3O6.93 под влиянием наномасштабного структурного разупорядочения 6.1. Особенности синтеза мелкокристаллических образцов ВТСП 6.2. Особенности кристаллической структуры мелкокристаллических образцов YBa2Cu3Oy 6.3. Магнитные размерные эффекты 6.4. Усиление псевдощелевых аномалий под влиянием наномасштабного структурного разупорядочения в YBa2Cu3O6.93 Детали эксперимента Результаты и обсуждение Результаты и обсуждение Авторы Литература Глава 7. Магнитные и магнитотранспортные свойства магнитных нанокомпозитов 7.1. Получение и структура пленок нанокомпозитов 7.2. Магнитные нанокомпозиты на основе твердотельной диэлектрической матрицы. Магнитные свойства Намагниченность при низких температурах Намагниченность при высоких температурах Намагниченность нанокомпозитов с несферическими гранулами Релаксация намагниченности и нанокомпозит как кластерное спиновое стекло 7.3. Магнитные нанокомпозиты на основе твердотельной диэлектрической матрицы. Электрофизические свойства Зависимость проводимости от концентрации металлических гранул. Порог перколя Температурная зависимость проводимости Магнетосопротивление. Магнитополевая зависимость проводимости Эффект Холла 7.4. Квантоворазмерный переход металл — диэлектрик в нанокомпозитах 7.5. Особенности магнитных нанокомпозитов на основе матрицы разбавленного магнитного полупроводника 7.6. Магнитные нанокомпозиты на основе полимерной матрицы Получение и структура пленок нанокомпозитов на основе полимеров Магнитные свойства нанокомпозита Ni-PPX Электрофизические свойства 7.7. Магнитополимерные микрокомпозиты: память формы и магнитоиндуцированная пластичность Эффект магнитоиндуцированной пластичности (магнитная память формы) Качественное рассмотрение Феноменологическая модель Мезоскопическая магнитомеханика частиц в полимерной матрице Заключение Авторы Литература Глава 8. Изменение магнитного момента ферромагнитной наночастицы при воздействии поляризованного тока 8.1. Теория перемагничивания массивных наночастиц поляризованным током Поляризованные токи через ферромагнитную наночастицу Кинетика перемагничивания наночастицы 8.2. Синтез наночастиц магнетита 8.3. Перемагничивание наночастиц поляризованным током Условия проведения эксперимента Результаты и обсуждение Заключение Авторы Литература Глава 9. Структурированные нанокомпозиты ферромагнетик/оксид алюминия на поверхности полупроводниковых и изолирующих подложек 9.1. Методы синтеза структурированных нанокомпозитов на основе матриц из пористого оксида алюминия Методика формирования слоев пористого оксида алюминия Методика электроосаждения металлов в поры анодного оксида алюминия 9.2. Формирование пористых слоев анодного оксида алюминия на резистивных подложках 9.3. Структурированный нанокомпозит анодный оксид алюминия (кобальт) на поверхности n-GaAs/i-GaAs пластин: синтез и магнитные свойства Заключение Авторы Литература Глава 10. Магнитные нанокомпозиты для контроля диффузионного транспорта лекарственных веществ: структура и функциональное поведение 10.1. Особенности строения магнитных нанокомпозитов ПГБ-ХТ-оксид железа Динамическое светорассеяние коллоидных растворов оксида железа Рентгеновская дифракция магнитных частиц оксида железа в композите Электронные микрофотографии пленок МНК 10.2. Магнитная анизотропия и структура нанокомпозитов во внешнем поле 10.3. Мессбауэровская спектроскопия магнитных композитов 10.4. Диффузионно-сорбционные процессы в изотропных и анизотропных магнитных нанокомпозитах Равновесное набухание изотропных и анизотропных МНК Диффузия ЛВ в изотропных и анизотропных МНК Кинетические профили контролируемого высвобождения лекарственного вещества из пленок МНК Влияние магнитного поля на диффузионную кинетику высвобождения лекарственного вещества Заключение Авторы Литература Глава 11. Нанокристаллизация нуклеоида бактерий в условиях стресса. Возможности исследования с помощью рентгеновских лазеров 11.1. Образование тороидальных и нанокристаллических структур ДНК в комплексе с белком 11.2. Структура кристаллов и тороидов ДНК 11.3. Организация ДНК в тороидах и нанокристаллах 11.4. Возможности РЛСЭ в определении структуры нанообъектов 11.5. Возможные конфигурации эксперимента по определению структуры упорядоченных комплексов ДНК-Dps на РЛСЭ 11.6. Ожидаемые проблемы рентгеноструктурного исследования нанокристаллов ДНК-Dps Заключение Авторы Литература Глава 12. Фотоника на наноразмерной шкале. Лазерная нанохирургия клеток и эмбрионов 12.1. Фемтосекундный лазерный скальпель Физико-химические механизмы действия фемтосекундного лазерного скальпеля Ионизация в интенсивном лазерном поле Фотохимические эффекты Кавитационные, паро-газовые пузырьки Точечные абсорберы, плазмонные наночастицы 12.2. Лазерный пинцет 12.3. Одновременное использование фемтосекундного лазера в качестве пинцета и скальпеля Заключение Авторы Литература Глава 13. Зарядовые эффекты и каталитические свойства систем металлических наночастиц 13.1. Метод лазерного электродиспергирования 13.2. Структура покрытий, получаемых методом лазерного электродиспергирования Наноструктуры меди, золота и серебра Наноструктуры никеля, палладия и платины 13.3. Электрические свойства Электрические свойства металлических наночастиц, нанесенных на диэлектрические подложки Электрические свойства наноструктур, нанесенных на проводящие подложки 13.4. Каталитические свойства наноструктур, формируемых методом лазерного эл Катализ превращений хлоруглеводородов наночастицами Cu и Ni Гидрирование и гидродехлорирование в присутствии наночастиц Ni, Au и Pd Заключение Авторы Литература Глава 14. Сенсоры на основе смешанных полупроводниковых нанокомпозитов 14.1. Типы смешанных металлоксидных сенсоров 14.2. Методы получения металлоксидных нанокомпозитов Толстопленочная технология с использованием нанопорошков металлоксидов Метод импрегнирования Метод аэрозольного напыления Газофазные методы получения сенсорных пленок Сенсоры на основе металлоксидных нановолокон 14.3. Структура и морфология нанокомпозитных сенсоров 14.4. Проводимость и сенсорные свойства Влияние состава композита на его проводимость Сенсорные характеристики смешанных металлоксидных пленок Влияние малых кластеров каталитически активного компонента на сенсорный отклик Сенсорные нановолокна типа ядро-оболочка Заключение Авторы Литература Глава 15. Квантоворазмерные напряженные и ненапряженные наногетероструктуры. Лазерные диоды 15.1. Требования к составам соединений А3В5 для лазерных диодов 15.2. Влияние механических напряжений на характеристики соединений А3В5 15.3. Квантоворазмерные лазерные гетероструктуры Методы формирования лазерных гетероструктур Газофазное выращивание из металлорганических соединений Молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE — molecular beam epitaxy) Лазерная гетероструктура с раздельным оптическим и электронным ограничением Энергетическая диаграмма квантоворазмерного активного слоя 15.4. Лазерные диоды с квантоворазмерными активными слоями, выпускаемые пром ЛД на основе гетероструктур GaAlAs-GaAs (λ = 780—870 нм) ЛД на основе гетероструктур InAlGaP-GaAs (λ = 620—690 нм) ЛД на основе гетероструктур InGaAs-GaAs (λ = 880—1100 нм) ЛД на основе гетероструктур InGaAsP-InAlAsP-InP (λ = 1300—1600 нм) ЛД на основе нитридов A3B5 (λ = 380—430 нм) Квантовые каскадные полупроводниковые лазеры Заключение Автор Литература Глава 16. Наночастицы в биосфере 16.1. Применение НЧ в индустрии 16.2. Механизм взаимодействия НЧ с клеткой 16.3. Постановка задачи нанобезопасности 16.4. Методы исследования токсических свойств НЧ 16.5. Методы исследования биокинетических параметров 16.6. Некоторые методические рекомендации по проведению исследований в области нанобезопасности 16.7. НЧ серебра и их уникальные свойства Перспективы применения НЧ серебра Токсичность и транспорт наносеребра в организме Эффект накопления наносеребра в головном мозге Влияние наночастиц серебра на функции мозга 16.8. Наночастицы золота и их применение 16.9. Использование НЧ TiO2 и сопутствующие проблемы Методологическая основа для изучения биокинетики НЧ TiO2 16.10. Биофильные НЧ как БАД нового поколения Заключение Авторы Литература Для заметок Титул back