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

 

Веселый наноослик-Gd2O3
Веселый наноослик-Gd2O3

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Конкурс микрофотографий ZEISS Perspectives
Приглашаем специалистов, работающих с микроскопами ZEISS, Bruker, WITec принять участие в конкурсе микрофотографий ZEISS Russia&CIS «Перспективы».

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.