Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Зависимость размера вспышки при горении и взрыве пористого кремния, пропитанного KNO3, от его толщины: 1 – свежеприготовленные образцы, 2 – после суток хранения, 3 – после 2 суток хранения.
Рис. 2. Кремниевый микроактюатор, использующий энергию горения пористого кремния для перемещения в пространстве:
а – схематическое изображение микроактюатора, b, c – его фотографии в момент инициирования и в движении соответственно.
Рис. 3.
По сравнению с традиционными методами лазерного и алмазного разделения кремниевых пластин данный метод имеет ряд преимуществ:
-ширина разделительной дорожки может быть уменьшена до 40 мкм;
-при помощи этого метода можно вырезать кремниевые кристаллы любой формы, в том числе и круглые (рис. 3, d) и овальные, так как линия разреза формируется при помощи операций фотолитографии.
Рис. 4.
Фрагменты поведения шарообразной вспышки при взрыве наноструктурированного гидрированного кремния, пропитанного KNO3.
a – фрагмент взрыва в слое наноструктурированного гидрированного кремния;
b – отделение вспышки от исследуемого образца;
c – разделение вспышки на несколько светящихся объектов;
d – движение светящихся образований с последующим затуханием.

Топливо для нанороботов

Ключевые слова:  периодика, пористый кремний

Опубликовал(а):  Гольдт Илья

13 августа 2007

Учеными из Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники обнаружен эффект горения и взрыва в слоях наноструктурированного пористого кремния.

Наноструктурированный пористый кремний, полученный методами электрохимического анодирования, при определенных условиях способен гореть и взрываться, при этом энергетический эффект этих процессов выше, чем у углеводородных материалов. Обнаруженный эффект открывает возможность обеспечения энергией MEMS или NEMS на микроуровне непосредственно внутри полупроводниковой схемы.

Активизация микроисточника энергии может осуществляться электрическим, термическим или механическим сигналом. Интересно, что при толщине слоя пористого кремния меньше 60 мкм наблюдается процесс горения. А при толщине больше 60 мкм происходит взрыв. Размер световой вспышки, наблюдаемый при горении и взрыве пористого кремния, максимален для свежеприготовленных образцов (рис. 1)

Изготовление наноструктурированных кремниевых пленок может быть осуществлено на основе кремниевой технологии, используемой при изготовлении интегральных микросхем, что особенно важно для миниатюрных изделий.

Были изготовлены кремниевые микроактюаторы, способные преодолевать расстояния в несколько метров! На Рис. 2. изображен кремниевый микроактюатор, использующий энергию горения пористого кремния для перемещения в пространстве. Оценочные расчеты показывают, что эффективность преобразования энергии горения в кинетическую энергию достигает 50%. То есть, даже предварительные результаты позволяют говорить о возможности использования процессов горения пористого кремния в микромашинах, изготавливаемых на основе кремниевой технологии.

Более высокая удельная энергия при взрыве открывает принципиально новые возможности для использования пористого кремния. На рис. 3 показаны этапы процесса разделения кремниевой пластины на отдельные чипы при помощи взрыва слоя пористого кремния. По сравнению с традиционными методами лазерного и алмазного разделения кремниевых пластин данный метод имеет ряд преимуществ:

  • ширина разделительной дорожки может быть уменьшена до 40 мкм;
  • при помощи этого метода можно вырезать кремниевые кристаллы любой формы, в том числе и круглые (рис. 3, d) и овальные, так как линия разреза формируется при помощи операций фотолитографии.


К другим возможным практическим применениям процесса взрыва пористого кремния следует отнести изготовление самоуничтожающихся кремниевых чипов (рис. 4), а также экологически безопасных пиротехнических схем.

Следует отметить, что наноструктурированный кремний является энергоносителем, альтернативным углеводородным видам топлива. В частности, кремень, использовавшийся в древности как источник огня, есть не что иное, как наноструктурированное минеральное образование из кварца и халцедона. Минерал халцедон отличается от кварца нестехиометричностью состава – повышенным массовым содержанием водорода, т.е. этот минерал является “недоокисленным” по сравнению с кварцем, что и объясняет его необычные свойства, позволяющие его микрочастицам воспламеняться после механического воздействия.




Комментарии
Shvarev Alexey Y, 13 августа 2007 18:01 
Десять баллов и первое место в энциклопедии наномаразма. Нефиг паяльником лазить куда не надо, пускай им пальцы оторвет. Под собой же сук пилим: первыми жертвами будут асы копирования - китайские и российские электронщики. Нужно только заменить селитру на бертолетку - долбанет сильнее. Таперича дело за нано-термитом. Наночастицы люминия плюс наностержни наноржавчины - мало не покажется. Оторвали пломбу и компутер расплавился и стек на пол. Для нанороботов предлагается гораздо более экологически чистое топливо - смесь спирта с водой. Горение нанослоя нановодки в стакане дает все основания надеяться на скорейшее внедрение этого уникального достижения.
Shvarev Alexey Y, 13 августа 2007 18:13 
Вообще, молодому поколению рекомендуется развивать двоемыслие. Иначе трудно произвести на свет такой перл как "Следует отметить, что наноструктурированный кремний является энергоносителем, альтернативным углеводородным видам топлива". Видимо в природе залежи "наноструктурированного кремния". Яму вырыл - а там вафли, вафли, вафли, такиэ, всякие... Главное - не вспоминать, что кремний делать дорого и очень, очень грязно. Тута одни уже произвели на свет активированный уголь из нанотрубок. Алмазы тоже можно грузить в топку паровоза. И он даже поедет.
Shvarev Alexey Y, 13 августа 2007 18:53 
Вообще, график номер 1 прекрасная иллюстрация к одной из главных проблем нанотехнологов. Смешав высокодисперсные порошки реагентов трудно ожидать что они не захотят реагировать. Так что нанобомба извините протухнет за неделю. Окислиться, мон-шер, и вместо нано-барабума будет нано-пшик. Йерек Дрекслер помниться в своей книжке "Машины Создания" (серия юмористическая фантастика) сначал запихнет нанороботов в вакуумную камеру, чтоб бедняги не окислились, а потом давай их запихивать туда сюда, в кровь, например.
Гольдт Илья Валерьевич, 13 августа 2007 21:37 
За комментарии огромное спасибо. завтра поработаем над продолжением..
Позволю себе сделать комментарий на комментарии.
1. Сделать электролитическое травление участков кремниевого кристалла и получить поритсый кремний с невысокой пористостью - не такая уж ужасно сложная проблема.
2. Думаю селитра в порах может храниться достаточно долго, если пористый кремний покрыть сверху флюсом.
3. Если уж по поводу наноструктурированного кремния, как энергоносителя, то вот, что говорится в самой статье:
"Кремень, использовавшийся в древности как источник огня - наноструктурированное минеральное образование из кварца и халцедона. Минерал халцедон отличается от кварца повышенным массовым содержанием водорода... Учитывая, что в земной коре кремний составляет ~30%, различные кремниевые минералы можно рассматривать как потенциальные источники энергии..."
Shvarev Alexey Y, 14 августа 2007 19:27 
Я извиняюсь, но никакой флюс тут не поможет. Кислород воздуха тут скорее всего не при чем. Они же сами смешали пористый кремний и окислитель. Ежели поверхность в такой системе очень большая то и скорость обычно медленной гетерогенной реакции будет велика. Единственное на что стоит посмотреть, так это на зависимость времени жизни от влажности.
Shvarev Alexey Y, 14 августа 2007 19:35 
Мда, давайте что ли халцедон добывать и жечь его в печке. Чтой-то мне подсказывает, что гореть он будет фигово. Ради интереса хочу найти кусок, размолоть (что не просто) и попробовать поджечь горелкой. Если получится, то вместо парникового эффекта всех будет волновать "пляжный эффект" - полное покрытие поверхности планеты песком от "сгоревших кремниевых минералов".
Shvarev Alexey Y, 15 августа 2007 07:28 
Невредно также вспомнить сколько кислорода в земной коре, он же у нас чемпион. Не помню точную цифру40% 50%? Так что кремний давно окислился в хлам, то есть в песок. А логика оченно понравилась. Следуя ей, в углекислом газе много углерода. Давайте его используем как топливо. Алюминия тоже много. Горит он хорошо, давайте используем его как топливо. Ну и что что его надо сначала восстановить и откуда-то энергию на это добыть- это мелочи. А волховская ГЭС работающая на производство люминия - это такая фата-моргана.
Думаю, предложение использовать окисление водорода, содержащегося в халцедоне, похоже на разработки топливных элементов. Согласен, что практический результат и того, и другого невысок.
Даже согласен, что и селитру не удержишь долго.
Интересно другое: мы знаем, что порошки имеют высокую скорость окисления. При этом в компактном состоянии они не окисляются. Тогда энергию можно получать при распылении порошка. Можно назвать это нанотехнологией (частицы в порошке могут быть и нано, и микро).
Конечно получать энергию не как альтернативы нефти и газа, а для питания MEMS и NEMS.
Можно назвать это нано топливные элементы. Понятно, что необязательно делать пористый кремний. Можно порошок любого металла.
Люминь тоже можно.
Только он мягкий, собака. Алюминиевый порошок сыпаться полохо будет, когда нагреется.
Shvarev Alexey Y, 16 августа 2007 09:30 
"Аполлоны" получали электроэнергию сжигая водород в топливных элементах. Так что результат был именно практический.
Shvarev Alexey Y, 16 августа 2007 09:35 
Извините за любовь к точным определениям. Топливные элементы преобразуют энергию химической реакции в электроэнергию, не надо их трогать. А тут обыкновенная хлопушка.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Изображение опала
Изображение опала

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.