СЕРГЕЮ ПАВЛОВИЧУ ГУБИНУ – 75

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ НАНОЧАСТИЦЫ И НАНОСТРУКТУРЫ В ПЛАНАРНЫХ НАНОСИСТЕМАХ
Хомутов Г. Б.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет, http://www.phys.msu.ru
1/2, Ленинские горы, 119991 Москва, Российская Федерация,
+7 495 939-3007, gbk@mail.ru

В данном сообщении представлен краткий очерк работ С.П. Губина и его коллег, связанных с созданием и исследованием принципиально новых планарных нанокомпозитных систем - организованных монослойных и мультислойных ансамблей кластеров, наночастиц и наноструктур в упорядоченной планарной молекулярной матрице амфифильных молекул - пленках Ленгмюра-Блоджетт. Используя метод встраивания в высокоорганизованную мономолекулярную матрицу пресинтезированных неорганических наночастиц и кластерных молекул, в данном цикле работ были впервые получены и исследованы биомиметические наносистемы одноэлектронного туннельного транспорта на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт со встроенными в структуру пленки ансамблями кластерных молекул металлов общей формулы M_nL_m, где М - металл (Au, Pd, Pt, Ag, Fe), L – лиганд. При комнатной температуре в таких системах были обнаружены эффекты коррелированного туннелирования электронов. На основе таких структур впервые в мире был создан одноэлектронный туннельный транзистор, функционирующий при комнатной температуре. Эти результаты закладывают основы создания принципиально новых наноэлектронных цифровых и аналоговых систем обработки и хранения информации, носителями которой являются одиночные электроны, а активными элементами - атомарно-идентичные абсолютно воспроизводимые организованные функциональные наноструктуры. С.П Губину принадлежит идея нового подхода к созданию планарных органико-неорганических наноструктур и нанопленочных материалов, основанного на физическом пространственном ограничении реакционной области и заключающегося в формировании слоя нерастворимых молекул прекурсора на поверхности жидкой фазы в контакте с газовой фазой и в проведении процессов квази-двумерного синтеза неорганической нано-фазы в ультратонкой анизотропной (в пределе двумерной монослойной) реакционной системе. Такая система может включать молекулы лигандов (нерастворимые поверхностно-активные соединения или компоненты объемной жидкой фазы), а для инициирования процессов нуклеации и роста неорганической нано-фазы могут использоваться фотохимические, окислительно-восстановительные и другие реакции разложения прекурсора. С использованием этого подхода получены организованные планарные ансамбли наночастиц и новые наноструктуры благородных металлов (Au, Pd) и оксида железа, обнаружены и исследованы эффекты самоорганизации, влияния различных лигандов на морфологию неорганической нано-фазы, образующейся в анизотропной квази-двумерной системе, а также эффекты внешнего магнитного поля на морфологию образующихся магнитных наноструктур оксида железа. Эти работы позволили получить новую информацию о физических и химических факторах, определяющих процессы структурообразования на нано-уровне, что является важным для разработки эффективных методов создания наноматериалов и наносистем с заданными и уникальными структурно-функциональными характеристиками.

Ключевые слова: планарные наносистемы, монослой, пленки Ленгмюра-Блоджетт, наночастицы, наноструктуры, синтез, структура, благородные металлы, золото, палладий, оксиды железа, просвечивающая электронная микроскопия, зондовая микроскопия.

УДК 544.77, 544.012, 546.05, 53.098

Библиография – 41 ссылка
Поступила в редакцию 13.12.2012.

РЭНСИТ, 2012, 4(2):58-70

ЛИТЕРАТУРА

Roberts GG. Langmuir–Blodgett Films. NY, Plenum Press, 1990.
Gaines GL. Insoluble Monolayers at Liquid-Gas Interfaces. New York, Interscience Publishers, 1966.
Khomutov GB. Adv. Colloid Interface Sci., 2004, 111:79– 116.
Зубилов АА, Губин СП, Коротков АК, Николаев АГ, Солдатов ЕС, Ханин ВВ, Хомутов ГБ, Яковенко СА. Письма в ЖТФ, 1994, 21(5): 41-45.
Khomutov GB, Soldatov ES, Gubin SP, Yakovenko SA, Trifonov AS, Obidenov AYu, Khanin VV. Thin Solid Films, 1998, 327-329(1-2): 550-553.
Khomutov GB, Belovolova LV, Khanin VV, Soldatov ES, Trifonov AS. Colloids and Surfaces A, 2002, 198-200:745-752.
Obydenov AYu, Gubin SP, Khanin VV, Polyakov SN, Sergeev-Cherenkov AN, Soldatov ES, Trifonov AS, Khomutov GB. Colloids and Surfaces A. 2002, 198-200:389-400.
Khomutov GB, Kislov VV, Antipina MN, Gainutdinov RV, Gubin SP, Obydenov AYu, Pavlov SA, Rakhnyanskaya AA, Sergeev-Cherenkov AN, Soldatov ES, Suyatin DB, Tolstikhina AL, Trifonov AS, Yurova TV. Microelectronic Engineering, 2003, 69(2-4): 373-383.
Gubin SP, Gulayev YuV, Khomutov GB, Kislov VV, Kolesov VV, Soldatov ES, Sulaimankulov KS, Trifonov AS. Nanotechnology, 2002, 13:185-195.
Khomutov GB, Gainutdinov RV, Gubin SP, Kislov VV, Khanin VV, Rakhnyanskaya AA, Sergeev-Cherenkov AN, Soldatov ES, Suyatin DB, Taranov IV, Tolstikhina AL. Appl. Surf. Sci., 2004, 226(1-3):149-154.
Khomutov GB, Belovolova LV, Gubin SP, Khanin VV, Obydenov AYu, Sergeev-Cherenkov AN, Soldatov ES, Trifonov AS. Bioelectrochemistry, 2002, 55:177-181.
Kislov V, Medvedev B, Gulyaev Yu, Gubin S, Taranov I, Kashin V, Khomutov G, Artemiev M, Gurevich S. Int. J. Nanosci., 2007, 6(5):373-379.
Солдатов ЕС, Ханин ВВ, Трифонов АС, Губин СП, Колесов ВВ, Преснов ДЕ, Яковенко СА, Хомутов ГБ. Письма в ЖЭТФ, 1996, 64(7): 510-514.
Губин СП, Колесов ВВ, Солдатов ЕС, Трифонов АС, Ханин ВВ, Хомутов ГБ, Яковенко СА. Туннельный прибор. Патент RU 2105386, 1998.
Губин СП, Колесов ВВ, Солдатов ЕС, Трифонов АС, Ханин ВВ, Хомутов ГБ, Яковенко СА. Способ изготовления туннельного прибора. Патент RU 2106041, 1998.
Yogev D, Efrima S. J. Phys. Chem., 1988, 92:5754-5762.
Brust M, Walker D, Bethell D, Schiffrin DJ, Whyman R. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1994, 801-804.
Selvakannan PR, Kumar PS, More AS, Shingte RD, Wadgaonkar PP, Sastry M. Adv. Mater, 2004, 16:966-972.
Agrawal VV, Mahalakshmi P, Kulkarni GU, Rao C.N.R. Langmuir, 2006, 22:1846-1852.
Yamauchi Y, Yokoshima T. Chem. Mater., 2004, 16:2201-2207.
Chane-Ching J-Y, Cobo F, Aubert D, Harvey HG, Airiau M, Corma A. Chemistry - A Europ J., 2005, 11:979-985.
Nikiforov MP, Chernysheva MV, Eliseev AA, Lukashin AV, Tretyakov YuD, Maksimov YuV., Suzdalev IP, Goernert IP. Mat. Sci. Engineering B, 2004, 109: 226-232.
Zhao XK, Fendler JH. Chem. Mater., 1991, 3:168-175.
Zhao XK, McCormick LD. Appl. Phys. Lett., 1992, 61:849-854.
Yi KC, Mendieta VS, Castanares RL, Meldrum FC, Wu C, Fendler JH. J. Phys. Chem., 1995, 99:9869-9876.
Saliba R, Mingotaud C, Argoul C, Ravaine S. J. Electroanal. Chem., 2003, 544:129-136.
Kotov NA, Zaniquelli MED, Meldrum FC, Fendler JH. Langmuir, 1993, 9:3710-3718.
Губин СП, Хомутов ГБ. Способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы. Патент РФ № 2233791, 20.01.2004.
Khomutov GB, Gubin SP. Mater. Sci. Eng. C, 2002, 22(2):141-146.
Khomutov GB, Obydenov AYu, Yakovenko SA, Soldatov ES, Trifonov AS, Khanin VV, Gubin SP. Mater. Sci. Eng. C, 1999, 8-9:309-318.
Khomutov GB, Koksharov YuA, Obydenov AYu, Soldatov ES, Trifonov AS, Gubin SP. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 2001, 635:C4.20.1-C4.20.6.
Khomutov GB. Colloids and Surfaces A, 2002, 202(2-3):243-267.
Khomutov GB, Koksharov YuA. Adv. Colloid Interface Sci., 2006, 122(1-3):119-147.
Хомутов ГБ. Биофизика, 2011, 56(5):881-898.
Khomutov G.B. DNA-based synthesis and assembly of organized iron oxide nanostructures, In: “Nanomaterials for Application in Medicine and Biology”, Edited by M. Giersig and G.B. Khomutov, Springer, Dordrecht, The Netherlands, 2008, 39-58.
Черничко ДИ, Хомутов ГБ. Неорганические материалы, 2009, 45(11):1370–1376.
Khomutov GB, Kislov VV, Gainutdinov RV, Gubin SP, Obydenov AYu, Pavlov SA, Sergeev-Cherenkov AN, Soldatov ES, Tolstikhina AL, Trifonov AS. Surface Science, 2003, 532-535:287-293.
Khomutov GB, Bykov IV, Gainutdinov RV, Gubin SP, Obydenov AYu, Polyakov SN, Tolstikhina AL. Colloids and Surfaces A, 2002, 198-200:347-358.
Khomutov GB, Koksharov YuA. Organized ensembles of magnetic nanoparticles: preparation, structure and properties, In: “Magnetic Nanoparticles”, Edited by S.P. Gubin, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2009, 117-195.
Khomutov GB, Gubin SP, Khanin VV, Koksharov YuA, Obydenov AYu, Shorokhov VV, Soldatov ES, Trifonov AS. Colloids and Surfaces A, 2002, 198-200:593-604.
Prozorov T, Prozorov R, Koltypin R, Felner R, Gedanken R. J. Phys. Chem. B., 1998, 102:10165-10172.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайте http://elibrary.ru