Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Физикохимия поверхности и защита материалов

Подписаться Бесплатная новостная рассылка Подписчиков 11 RSS
←   Август 2009   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://m-protect.ru
Открыта: 02-04-2009

Автор
Денис

Статистика

11 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Физикохимия поверхности и защита материалов


РЕДКОЛЛЕГИЯ ФИЗИКОХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ

ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ #18 (30)
+ Международные новости
Золотая обшивка углеродных нанотрубок

Исследователи из США обнаружили, что методики получения изображения опухолей и слежения за инфекционными заболеваниями улучшаются при «обшивке» контрастов из углеродных нанотрубок золотом. Золотая обшивка понижает токсичность нанотрубок, усиливая при этом контрастный эффект и позволяя тем самым использовать меньшее количество контраста.

Образование «золоченых» нанотрубок. (Рисунок из Nature Nanotechnology, 2009, DOI: 10.1038/NNANO.2009.231)Gold-plated nanotube formation

В медицине для изучения пораженной ткани можно использовать как фотоакустические, так и фототермические методы получения изображения. Методики заключаются в том, что ткань облучают лазером и измеряют уровень выделяющегося либо инфракрасного либо ультразвукового излучения. Введение в ткань контраста приводит к тому, что она дает лучший отклик на лазер и появляется возможность получения изображений более высокого качества. В качестве контрастов могут выступать и углеродные нанотрубки, однако они плохо поглощают в ближней инфракрасной части спектра, а также токсичны по отношению к ткани.

Исследовательская группа Джин-Ву Кима (Jin-Woo Kim) из Университета Арканзаса совместно с группой Владимира Жарова (Vladimir Zharov) из Университета Медицинских наук Арканзаса обнаружили, что покрытие нанотрубок золотом позволяет решить обе проблемы.

Химическая инертность золота способствует понижению потенциальной токсичности, золото также отличается хорошим поглощением в ближней инфракрасной части спектра. Покрытые золотом нанотрубки меньше золотых наностержней (которые тоже могут использоваться в качестве контрастов), что позволяет им легко обходить некоторые биологические барьеры, в процесс «золочения» сохраняется полость нанотрубок, эта полость может быть загружена лекарственными препаратами.

Жаров и Ким смогли позолотить нанотрубку, поместив нанотрубки в водный раствор хлорида золота. При комнатной температуре нанотрубки восстанавливают золото, покрывая свою поверхность его тонким слоем. По словам авторов, применение воды в качестве растворителя и отсутствие дополнительных реагентов позволяет говорить о золочении нанотрубок как об экологически чистом процессе. Тесты показали, что поглощение позолоченных нанотрубок в ближней инфракрасной части спектра на два порядка выше, чем у их непозолоченных аналогов.

Источники:

1. Nature Nanotechnology, 2009, DOI: 10.1038/NNANO.2009.231
2. ChemPort

Добавить комментарий
Сконструирован высокочувствительный однофотонный детектор

Ученые из Национального института стандартов и технологий (США) представили оригинальный ИК-спектрометр довольно простой конструкции.

За последние несколько десятков лет характеристики однофотонных детекторов видимого и ультрафиолетового диапазонов значительно улучшились: в этих областях спектра прекрасно проявляют себя кремниевые лавинные фотодиоды. В ближней ИК-области прогресс, однако, замедлился; существующие детекторы либо демонстрируют невысокие эффективность и чувствительность, либо требуют установки громоздких и дорогих систем охлаждения.

Зависимость эффективности регистрации и скорости темнового счета от мощности вспомогательного лазера

Американские исследователи построили методику измерения на базе технологии генерации суммарной частоты, суть которой состоит в искусственном повышении частоты регистрируемых фотонов и переводе их из ИК-области в видимый диапазон.

В экспериментах использовались «сигнальные» фотоны с длиной волны 1 310 нм и вспомогательный лазер непрерывного излучения, работавший на длине 1 550 нм. Снижение длины волны фотонов до 710 нм при их взаимодействии со вспомогательным излучением происходило в волноводе на основе ниобата лития длиной 52,3 мм. Для выделения полученных квантов света из выходного сигнала применялись две призмы; регистрация велась с помощью обычных кремниевых лавинных фотодиодов.

В проведенных опытах спектрометр продемонстрировал эффективность регистрации отдельных фотонов в 32%. По своей чувствительности устройство, как утверждает один из авторов исследования Сяо Тан (Xiao Tang), более чем в тысячу раз превосходит стандартные оптические спектрометры, позволяя работать с сигналами на уровне –126 дБмВт.

Добавить комментарий
Успехи TSMC в освоении 28-нм техпроцесса

Тайваньский производитель интегральных микросхем, компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., занята разработкой и доведением до ума новейшей технологии изготовления микрочипов с проектной нормой 28 нанометров.

Согласно обнародованным ранее планам, R&D-процесс должен быть завершен в следующем году, после чего начнется подготовительный этап по запуску серийного производства 28-нм интегральных микросхем. Сейчас же мы предлагаем обратить внимание именно на процесс разработки новой технологии, тем более, что получены новые сведения об успехах TSMC.

Итак, инженерам-технологам компании TSMC удалось создать интегральные микросхемы статической памяти (SRAM) информационной емкостью 64 Мб с использованием сразу трех версий своего новейшего техпроцесса. Технологии получили следующие обозначения: 28-LP, в случае которого применяется диэлектрический оксинитрид кремния; 28-HP и 28-HLP, в случае которых инженеры используют привычные high-K-материалы и формируют металлический затвор транзисторов.

Ближе всего к началу серийного производства техпроцесс 28-LP, а на его основе будут изготовлять микросхемы для мобильной электроники, для которых в числе основных требований – невысокая потребляемая мощность и невысокая себестоимость. Ожидается, что серийный выпуск продукции на основе 28-LP стартует ближе к концу первого квартала 2010 года. Однако в этом случае речь идет о высокорисковом производстве, при котором высока вероятность значительного количества брака.

Теперь переходим к двум другим вариантам 28-нм технологического процесса – 28-HP и 28-HLP. На основе первого тайваньский чипмейкер рассчитывает изготовляться интегральные микросхемы, для которых важнейшим требованием будет высокая производительность. Сюда входят такие устройства, как центральные и графические процессоры, чипсеты, FPGA-решения, микросхемы для сетевого оборудования и игровых консолей. Компания TSMC планирует, что подготовка технологии будет завершена к концу второго квартала 2010 года, после чего можно будет начинать выпуск первых интегральных микросхем. Разумеется, первоначально выход годного окажется весьма низким, но с течением времени благодаря оптимизации технологии этот параметр планируется привести в норму.

В свою очередь техпроцесс 28-HLP представляет собой производную от 28-HP, в случае которого инженеры делают ставку уже не на производительность, а не экономичность микросхем в плане потребляемой мощности. Здесь наиболее важной задачей разработчиков является снижение токов утечки, а производительность отходит на второй план. На основе 28-HLP будут выпускаться интегральные микросхемы для мобильных компьютеров, мобильных телефонов, коммуникационного оборудования и портативной потребительской электроники.

Источники:
1. 3DNews: Успехи TSMC в освоении 28-нм техпроцесса
Новые материалы для наноустройств

Image

Алифатические биоразлагаемые фотолюминесцирующие полимеры[biodegradable photoluminescent polymers (BPLP)] и перекрестно-сшитые сети (CBPLP) на их основе могли бы стать перспективными биологическими материалами, однако до настоящего времени они так и не были получены.

Янг с соавторами из Университета Техаса разработали методы синтеза и получили ряд алифатических флуоресцирующих полимеров и проверили их биоразлагаемость in vitro.

Исходными веществами для синтеза являются бифункциональный 1,8-октандиол (1) и трифункциональная лимонная кислота (2), реагирующие с образованием длинных полимерных цепей (3) с непрореагировавшими карбоксилатными и гидроксильными группами. Полимер-интермедиат 3 затем реагирует с L-цистеином с образованием линейного полимера 4. Аминокислота реагирует с вицинальной гидроксильной группой, образуя шестичленный цикл, являющийся флуорофором для всей молекулы (BPLP, 5). На последней стадии межмолекулярная конденсация может приводить к образованию сшитого эластомера (CBPLP, 6).

Авторы показали, что BPLP и CBPLP являются биоразлагаемыми и не отличаются цитотоксичностью, физические и химические свойства новых материалов могут использоваться для получения из них микро- и наноустройств.
Уникальным свойством природных водород-терминированных алмазоподобных структур р-типа является их ярко выраженное сродство к электронам, позволяющее говорить о возможности применения этих структур в полевых транзисторах и электронных эмиттерах. Напротив, n-модификация алмазоподобных структур донорными атомами (например, O, S, N или P) должна усиливать их электроноизлучающие свойства.
 
Источники:

Добавить комментарий
Органические полупроводники становятся универсальными

Image

Специалисты из Вашингтонского и Кентуккийского университетов представили новый сополимерный полупроводниковый материал, который может демонстрировать как дырочную, так и электронную проводимость.

Бóльшая часть существующих органических полупроводников обладает исключительно дырочной проводимостью; лишь в последнее десятилетие было разработано несколько материалов с обратным типом проводимости. Для создания действующих устройств приходилось наносить слой одного материала поверх другого. «Это усложняло и удорожало производство», — отмечает один из авторов работы Сэмсон Дженехе (Samson Jenekhe).

Авторы уже создали опытные образцы амбиполярных транзисторов и схем на базе нового материала. В экспериментах с транзисторами были зарегистрированы значения подвижности для электронов и дырок в 0,04 и 0,003 см2∙В-1∙с-1 соответственно. «Надеюсь, производители нас поддержат и будут использовать этот полупроводник», — заключает г-н Дженехе.

Новые изобретения для электроники будущего

Учёные из новосибирского Института физики им. Л. В. Киренского под руководством Дмитрия Калинина изобрели новый способ получения фотонно-кристаллических опаловых пленок. С фотонными кристаллами связывают будущее электроники

Сибирские ученые разработали новый метод получения опаловых пленок. Для выращивания используется смесь частиц кремнезема и диметил-сульфат-оксида (ДМСО). Эта смесь лиофильна, т. е. в ней твердые частицы «притягивают» к себе молекулы жидкости. Частицы кремнезема заряжены положительно, поэтому на них налипают полярные молекулы жидкости. В результате, вокруг шариков образуются оболочки, которые не дают частицам кремнезема соприкоснуться друг с другом. После приготовления смесь намазывают на подложку. Под действием силы тяжести, получившиеся частицы кремния, одетые в «шубу» из молекул жидкости, оседают, образовывая на подложке несколько слоев с большой концентрацией частиц кремнезема. Затем жидкость выпаривается и на подложке остается готовая опаловая пленка.

Получаемые таким способом пленки имеют толщину 25—30 слоев частиц кремнезема или 3—5 мкм. Частицы уложены в слои с гексагональной упаковкой параллельно плоскости подложки. По функциональным и механическим характеристикам получаемые пленки превосходят пленки, получаемые прочими способами, утверждают исследователи.

Источники: 1. STRF

Добавить комментарий
Новый прорыв в полупроводниковых нанолазерах

Image

Ученые сумели заменить органические светодиоды на микроскопические неорганические аналоги, что позволит сделать гибкие и прозрачные дисплеи ярче и долговечнее, уверены авторы исследовательской работы, опубликованной журнале Science.

Светоизлучающие диоды – светодиоды – это полупроводниковые устройства, испускающие свет при прохождении через них электрического тока. Считается, что светодиоды придут на замену технологии жидкокристаллических мониторов, так как они обладают большей яркостью и универсальностью конструкции. Светодиоды могут представлять собой неорганические кристаллы или состоять из органических молекул.

Появление органических светодиодов несколько лет назад позволило сделать светоизлучающие мониторы и дисплеи гибкими и более дешевыми по сравнению с мониторами на основе неорганических светодиодов.

Сегодня такие дисплеи применяются в мобильных телефонах и портативных игровых консолях. Более широкому их применению мешают невысокая яркость подобных мониторов, а также постепенная деградация органических молекул, делающая мониторы недолговечными.

Профессор Джон Роджерс (John Rogers) из Университета Урбана-Шампейн в США и его коллеги показали, как неорганические светодиоды можно приспособить к технологиям, применяющимся для производства гибких и полупрозрачных дисплеев и светоизлучающих устройств. Такие мониторы сочетают в себе гибкость и прозрачность, а также яркость и долговечность, что делает их очень универсальными в применении

Для этого команда ученых из США и Китая научилась выращивать неорганические светодиоды микронных размеров, придавать им необходимую форму уже в процессе роста, а также манипулировать большим количеством этих кристаллов одновременно. Эта инновация позволила ученым избежать необходимости обрабатывать каждый светодиод отдельно, для чего в промышленности, производящей большие светодиодные панели для рекламных щитов или стадионов, применяются сотни и тысячи роботов и автоматических устройств.

В свой технологии команда Роджерса научилась выращивать массив светодиодов на подложке, которая затем частично стравливается. После этого специальный пресс переносит весь массив светодиодов на какую либо подложку – стекло, гибкую полимерную пленку, резину – где светодиоды встраиваются в систему проводящих и изолирующих дорожек, обеспечивающих функционирование всей системы.

Несмотря на то, что стоимость такого дисплея превосходит стоимость дисплея на органических светодиодах, новая разработка обладает гораздо большей яркостью.

"Мы попытались применить неорганические светодиоды в процессах, которые обычно используются для производства органических светоизлучающих панелей и нам это удалось", - прокомментировал статью Роджерс, слова которого приводит Sciecne NOW.

"Эта технология, вероятно, позволит встраивать оптоэлектронику в текстильные изделия и даже одежду", - сказал эксперт в этой области Борис Якобсон, профессор Райсовского университета в США.

Источники:

1.  http://www.rian.ru/science/20090821/181815483.html

Добавить комментарий

Определение структуры нанообъектов
 
Химики из США разработали новый метод для идентификации индивидуальных нанообъектов по их молекулярной структуре. Методика, предполагающая бомбардировку нанообъектов одиночными кластерами золота, может применяться для сортировки смесей наночастиц или изучения их поверхности.

Изображение полистироловых сфер, нанесенных на поверхности «усов» из оксида алюминия. (Рисунок из Anal. Chem., 2009, DOI: 10.1021/ac9014337)

Наноразмерные объекты анализируют с помощью атомной силовой микроскопии и сканирующей туннельной микроскопии, позволяющей точно отобразить рельеф поверхности изучаемого объекта. Такие методы, как масс-спектрометрия вторичных ионов [secondary ion mass spectroscopy (SIMS)] могут дать и химическую информацию.

Обычно при проведении анализа по методу SIMS на нанообъекте фокусируют луч частиц, например, фуллеренов или атомных ионов. Соударение приводит к разбросу осколков, анализ которых помогает получить информацию о строении поверхности. Однако осколки отрываются одновременно от многих участков поверхности, поэтому с помощью метода SIMS можно определить лишь основной элементный состав, но не более детальную молекулярную структуру наночастиц.

Эмиль Швайкерт (Emile Schweikert) с коллегами разработал способ определения молекул, составляющих нанообъекты с помощью метода SIMS. Исследователи заменили поток частиц, бомбардирующих объекты, на «наноснаряды» диаметром 2 нм, состоящие из 400 положительно заряженных атомов золота. Для анализа выброшенных осколков исследователи определяли скорость, следовательно и массу испускаемой частицы, за счет скорости, с которой частица достигает детектора. Многократное повторение этой бомбардировки позволяет построить распределение осколков.

Для проверки новой методики SIMS в группе Швайкертаполучили композитные нанообъекты, представляющие собой «усы» из оксида алюминия длиной 0,25 мкм, покрытые 30 нанометровыми шариками из полистирола. Было обнаружено, что можно различить два материала – осколками одного были алюмооксидные ионы, а второго – углерод и карбокатионы (от полистирола).

1. Anal. Chem., 2009, DOI: 10.1021/ac9014337

2. ChemPort

Разборчивые металлоорганические каркасные структуры
 
ImageИсследователи впервые смогли модифицировать металлоорганические каркасные структуры [frameworks (MOF)], придав им способность селективно захватывать стерически объемные органические молекулы.

Системы MOF давно являются предметом пристального внимания исследователей благодаря своей способности улавливать водород или оксид углерода, однако новые исследования показали, что MOF можно применять и в других областях – создание сложных систем доставки лекарств или наноэлектроника будущего.

Модификация элементов каркаса циклическими молекулами способствует тому, что в поры MOF могут поместиться только специфические молекулы. (Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1175441)

Фрейзер Штоддарт (Fraser Stoddart) из Северо-западного Университета США отмечает, что ранее MOF использовались либо как сита, кристаллы которого пропускали лишь мельчайшие по размеру молекулы, либо как губки, способные абсорбировать большие объемы газа. Совместная работа Штоддарта и Омара Яги из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе привела к созданию MOF, работа которых до определенной степени может рассматриваться как имитация биохимического механизма распознавания «ключ-замок» – MOF определенного строения может распознавать и удерживать в порах кристаллической решетки только специфические молекулы.

Системы MOF обычно получают связывая металлооксидные кластеры (обычно их называют ступицами – hubs) с помощью органических молекул (о них часто говорят как о спицах – struts). В результате образуются пористые кубические кристаллические структуры с крайне низкой плотностью. Для увеличения селективности системы Штоддарт и Яги модифицировали спицы MOF циклическими полиэфирами.

Петлеобразные макроциклы заполняют внутреннее пространство в порах MOF, позволяя разместиться там лишь молекулам определенной формы и размера. Например, 34- и 36-членные циклы могут служить эффективным «доком» для параквата (paraquat), гербицида, состоящего из двух связанных пирдиновых циклов.

Источники:

1. Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1175441
2. ChemPort

Добавить комментарий

Метан в метанол – новый катализатор

Image

Химики из Германии разработали новый твердый катализатор, позволяющий конвертировать метан в метанол. Система может стать альтернативой существующим промышленным способам получения метанола из природного газа.

Реакция ускоряется твердым катализатором на основе триазиновой системы, платина координируется за счет бипиридиновых фрагментов. Катализатор обладает высокой активностью, его можно легко отделить от реакционной смеси и повторно использовать без потери активности. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, DOI: 10.1002/anie.200902009)

Один из способов маломасштабного превращения метана в метанол основан на использовании платинового катализатора, около десяти лет назад Перианой (Periana) и коллегами, в котором платиновый металлоцентр координирован с бипиримидиновыми остатками. Полученный комплекс растворяют в олеуме, при пропускании через систему олеум/платиносодержащий комплекс метан окисляется до метанола; недостатком этой системы является то, что дорогостоящую платину практически невозможно выделить из раствора.

Исследовательская группа Ферди Шута (Ferdi Schüth) получила твердый катализатор, обладающий эффективностью катализатора Перианы, который, однако, может быть легко извлечен из раствора практически без потери платины.

Процесс получения катализатора достаточно прост. Первоначально получают полимерный носитель – для этого тримеризуют 2,6-дицианопиридин в расплавленном хлориде цинка. Затем тример, нагревая, полимеризуют, в результате чего образуется аморфный высокопористый полимер. Введение платинасодержащего прекурсора и полимера в олеум способствует образованию катализатора in situ.

При выдерживании метана с каталитической системой в автоклаве метан превращается в метанол со скоростью превращения, сравнимой с производительностью системы Перианы, однако твердый катализатор легко выделить из реакционной смеси после протекания реакции.

Источники:

1. Angew. Chem. Int. Ed., 2009, DOI: 10.1002/anie.200902009
2. ChemPort

Добавить комментарий

«Нанокопья» для улучшения лазеров

Выращивание и точное выстраивание микроскопических копьеобразных кристаллов оксида цинка на поверхности кремниевого монокристалла позволило исследователям из Университета Миссури разработать метод получения более эффективных солнечных батарей.

«Нанокопья» растут на поверхности кремния. (Рисунок из Chem. Mater., 2009, doi: 10.1021/cm9010019)

Джей Свитцер (Jay A. Switzer) с коллегами сообщает, что новый недорогой процесс сможет привести к разработке новых материалов, например, ультрафиолетовых лазеров или пьезоэлектрических устройств.

Исследователи из группы Свитцера вырастили «нанокопья» («nanospears») из оксида цинка на кремниевом монокристалле, помещенном в лабораторный стакан, содержащий щелочной раствор, насыщенный ионами цинка. В результате образуются наклонные монокристаллические копьевидные стержни, торчащие из поверхности кремния подобно крошечным пикам. Диаметр полученных нанокопий составляет 100-200 нанометров, а их длина – около одного микрометра.

Свитцер отмечает, что оксид цинка представляет собой полупроводник, обладающий рядом уникальных физических свойств. Материал способен как поглощать, так и испускать свет, поэтому он может использоваться и в солнечных батареях для поглощения солнечного света и в лазерах или твёрдотельных источниках света в качестве излучающего материала.

Кремний также является полупроводником, однако он поглощает свет в иной области спектра. По словам Свитцера, выращивание оксида цинка на поверхности кремния позволяет расширить область спектра, в которой солнечная батарея будет работать.

Предпринимавшиеся ранее попытки вырастить эпитаксиально ориентированный оксид цинка на поверхности кремния были затруднены вследствие необходимости использования дорогих методов, для которых требуется высокий вакуум, а также из-за высокой реакционной способности кремния, не позволяющей провести осаждение оксида цинка непосредственно на кремнии без третьего материала, берущегося в качестве «буфера».

Источники:

1. Chem. Mater., 2009, doi: 10.1021/cm9010019
2. ChemPort

Добавить комментарий
Вы получили это сообщение, потому что Вы подписаны на получение информации и от редколлегии журнала "Физикохимия поверхности и защита материалов" http://m-protect.ru. 2007-2009. Чтобы отписаться или подписаться необходимо перейти на вкладку сайта подписка и отписка на новости.
В избранное