Методы визуализации зарождения и роста углеродных наноструктур и позиционирования наноконтактов

• Автор: Трунов, Семён Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 82 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор методов получения и исследований структуры и свойств углеродных наноструктур

1.1. Традиционные методы получения углеродных наноструктур

1.1.1. Элекгродуговое распыление графита

1.1.2. Каталитическое разложение углеводородов (СТ) — метод)

1.1.3. Абляция графита с помощью лазерного облучения

1.1.4. Получение открытых и однослойных нанотрубок путем окисления_

1.1.5. Электролитический синтез

1.1.6. Каталитический крекинг ацетилена

1.2. Методы исследования структуры и состава нанотрубок

1.3. Свойства и перспективы применения углеродных наноструктур
(нанотрубок в частности)
Выводы по первой главе
Глава 2. Метод и экспериментальная установка для визуализации процесса зарождения и роста наноструктур
2.1. Экспериментальная установка для исследования зарождения и роста углеродных наноструктур
2.2. Структура рабочей камеры и электрическая схема блока управления перемещениями зонда и образца
2.3. Получение углеродных наноструктур в камере электронного микроскопа экспериментальной установки
2.4. Получение углеродных наноструктур в разрядной камере методом
дугового распыления графитовых стержней
Выводы по второй главе

Глава 3. Методы получения углеродных наноструктур и визуально управляемого позиционирования нанозонда на поверхности исследуемого образца
3.1. Методика визуализации получения углеродных нанотрубок
3.2. Способ управляемого позиционирования нанозонда на поверхности образца
3.3. О смачивании тонкой нити каплей микронного размера в
металлической системе
Выводы по третьей главе
Выводы и заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы диссертации
В последнее время наблюдается повышенное внимание к проблеме исследований строения и физико-химических свойств наносистем, в том числе углеродных наноструктур как новый класс физических объектов нанометровых размеров, обладающих необычными физико - химическими свойствами. Исследование таких свойств углеродных наносистем (УНС), как строение и электронная структура, теплопроводность и электропроводность, межфазные взаимодействия и адгезия, электронная эмиссия и химическая активность, механические, капиллярные и сорбционные характеристики представляет фундаментальный интерес для разработки технологии получения наноматериалов. Уникальные физико - химические свойства УНС обеспечивают им обширную область применения в науке, новой технике и технологии. Так, материалы с использованием углеродных нанотрубок (УНТ) перспективны для создания источников полевой электронной эмиссии для катодов в электроэнергетике, высокая тепловая и механическая прочность позволяют использовать эти материалы в условиях высоких температур и больших механических нагрузок; весьма перспективно использование УНТ в медицине в качестве миниатюрных рентгеновских облучателей, в качестве сверхтонких игл для инъекций и введения препаратов в живую клетку с наименьшим её повреждением и т.д. [1 - 3].
Анализ литературных данных показывает, что углеродные наноструктуры (фуллерены, нанотрубки и др.) весьма чувствительны к методам и условиям их синтеза. С одной стороны, это затрудняет разработку способов получения наноструктур, позволяющих получить наноматериалы с удовлетворительно воспроизводимыми свойствами. Малейшее отклонение от технологии синтеза ведёт к заметному изменению свойств наноматериала, следовательно, к уменьшению выхода годной продукции на базе этого материала. С другой стороны, высокая чувствительность строения и свойств наноструктур к методу их синтеза будет способствовать разработке таких
ваАя. При этом частично обнажалась пленка полистирола, становясь доступной для просвечивания электронным пучком микроскопа.
При исследовании таких образцов методом ВРЭМ наблюдали прозрачную для электронного пучка полимерную пленку, выступающую из ваАБ образца с внедренными в нее кристаллическими частицами, идущую вдоль обеих сторон образца и не имеющую разрывов на протяжении нескольких сотен микрон. По сравнению с первым вариантом наблюдалось более узкое распределение частиц по размерам (70 — 100 мкм) и более равномерное - по пленке: нет крупных конгломератов, частицы расположены однослойно на примерно одинаковом расстоянии друг от друга (около 200 мкм). В наиболее тонкой части пленки частицы отсутствовали, что объясняется недостаточной шириной щели в этом месте для проникновения раствора с частицами. Следует отметить, что, как правило, регистрация изображений бывает затруднена дрейфом и вибрацией образцов из - за накопления на них заряда. Эту проблему можно преодолеть использованием пленок из сильнолегированных ОаАБ, обеспечивающих лучший электрический контакт между полимерной пленкой и медным кольцом.
Предлагаемая в [67] технология позволяет создавать однослойные массивы наночастиц. Такие объекты представляют интерес не только для структурных исследований, но и для практики.
Таким образом, в указанной работе [67] предложен новый метод приготовления образцов для просвечивающей электронной микроскопии наночастиц, который в отличие от стандартного метода позволяет достичь однослойного расположения наночастиц, что было продемонстрировано на примере частиц оксида железа, а также производить их разделение по размерам (фильтрацию) и изучать влияние внешних полей на их расположение. Метод пригоден для исследования частиц размерами от сотен до единиц ангстрем. Используемые технологические приёмы могут быть применены для создания структур, содержащих упорядоченные массивы наночастиц в полимерной матрице.