Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1 Электронные фотографии нитей, А – стеклянная трубка с инкапсулированным сплавом медь\фосфор, В – структура матрицы после последней стадии вытягивания, С и D – после стравливания стекла.
Рис.2 Схема синтеза
Рис. 3. Несовершенства структуры нитей. А и В – нити цинка в стеклянной матрице, темные круги – следствие различных коэффициентов расширения, С и D – нити олова. Вследствие плохой смачиваемости стекла жидким оловом поверхность нанонитей имеет несовершенства, связанные с образованием пузырьков внутри матрицы.

Крупномасштабный метод синтеза упорядоченных микро- и нанонитей

Ключевые слова:  микроэлектроника, нанонити

Опубликовал(а):  Бородинов Николай Сергеевич

20 марта 2008

Одномерные микро- и нанонити являются перспективным классом материалов для широкого спектра приложений, включая микроэлектронику, композитные материалы, и биотехнологию. Для получения многих необходимых свойств обязательным критерием является упорядоченное расположение нитей. Таким образом, стоит технологическая задача получения одномерных структур с заданными свойствами, для решения которой существуют различные методики, причем важную роль также играет экономическая эффективность производства.

Метод химического осаждения из газовой фазы дает спутанные нити, упорядочение которых является нетривиальной задачей. Манипулирование отдельными трубками является чересчур трудоемким методом, не дающим необходимых результатов. Методами матричного синтеза удается получить нанонити высокого качества, матрицами при этом являются пористые оксиды алюминия или кремния. Недостатками этого метода являются хрупкость матриц и их малые геометрические размеры. Существенно также и то, что длина получаемых нитей ограничена, что вызывает дополнительные трудности при их использовании.

Таким образом, наиболее удобным был бы метод, позволяющий получать с высокой эффективностью микро- и нанонити, распределенные по большим поверхностям. Немаловажной является и возможность вертикального расположения нитей.

Авторы работы "Mass-Productions of Vertically Aligned Extremely Long Metallic Micro/Nanowires Using Fiber Drawing Nanomanufacturing" предложили инновационный метод получения микро- и нанонитей в больших количествах при помощи вытягивания стеклянных трубок, наполненных соответствующим веществом. Технологии получения стеклянных капилляров давно известны; соединяя этот метод с заполнением полостей необходимым веществом, мы имеем высокоэффективную методику получения требуемых структур. Особым достоинством является то, что можно контролировать диаметр, длину нитей и межнитевое расстояние (Рис.1).

Кратко изложим суть методики (Рис.2). После заполнения трубки протягиваются, затем разрезаются на части одинаковой длины, которые укладываются в гексагонально упорядоченные пучки для повторных протягиваний (сколько требуется). Далее следует отжиг для формирования целостной структуры нити. Путем обработки плавиковой кислотой стеклянная матрица удаляется.

Исходная матрица была диаметром 7,6 мм с полостью в 1,6 мм, в то время как окончательные образцы имели диаметр 250-600 мм. После трех стадий вытягивание-разрезание-сборка получаются нити диаметром 50 нм, при этом длительность стадий вытягивания составляет около 20 минут.

В качестве материалов для изготовления нанонитей использовались сплав Cu-P (92,5% к 7,25%), имеющий температуру плавления 725оС (температура размягчения стекла 850оС), а также цинк (420оС) и олово (232оС). При этом происходят различные процессы - например, фосфор возгоняется и после установления равновесия концентрируется в поверхностных слоях, что отражается в изменении отношения медь/фосфор при проведении стадии протяжки.

После проведения серии экспериментов были установлены следующие требования к материалам и условиям синтеза:

1) Температура размягчения стекла должна находиться в области существования наполнителя в жидком состоянии , т.е. между температурой его плавления и температурой кипения;

2) Коэффициенты термического расширения стекла и наполнителя должны быть близки (что не выполняется в полной мере для цинка);

3) Между ними не должны протекать химические реакции;

4) Наполнитель должен хорошо смачивать стекло (что является проблемой при изготовлении нитей из олова этим методом);

5) Наполнитель не должен иметь чрезвычайно высокое давление насыщенных паров при температурах синтеза.

На рис.3 приведены несовершенства структуры нитей.

Таким образом, описан метод синтеза нитей нано- и микроразмера, позволяющий получать их в больших количествах с предположительно высокой экономической эффективностью. Этот перспективный метод может быть оптимизирован для каждого конкретного случая.

Статья в оригинале доступна на DOI: 10.1002/adma.200702126, название оригинала "Mass-Productions of Vertically Aligned Extremely Long Metallic Micro/Nanowires Using Fiber Drawing Nanomanufacturing", Adv. Mater. 2008, 9999, 1–5


Источник: Wiley InterScience



Комментарии
А отсутствие взаимодействия между наполнителем и HF к обязательным требованиям, стало быть, не относится ?
Абсолютно верное замечание. С другой стороны, если материал корродирует под действием HF, то можно спастись кинетикой. Но меня более удивило другое - практически ничего не говорилось про методы разрубания нитей, их упорядоченной агрегации и методам прикрепления к поверхнстям. Есть ссылки на предыдущие работы, но по-моему, хорошо было бы посвятить в статье больше места про тенологические тонкости
Гольдт Илья, 06 февраля 2009 15:45 
полный аналог того, что уже весьма продолжительное время делает Панцырный
Владимир Владимирович, 06 февраля 2009 17:18 
А где там "полный аналог"??
P.S.
P.P.S.

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

 

Ёжик в тумане
Ёжик в тумане

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.