2. Наноструктуры. 2. 1. Нульмерные наноструктуры. 2. 2.

2. Наноструктуры. 2. 1. Нульмерные наноструктуры. 2. 2. Одномерные наноструктуры. Материалы одномерных наноструктур. Формирование одномерных наноструктур. 2. 3. Тубулярные наноструктуры. Углеродные нанотрубки. Структура углеродных нанотрубок, дефектность. Многослойные нанотрубки. Механизмы роста нанотрубок. Методы синтеза углеродных нанотрубок. Неорганические тубулярные структуры. 2. 4. Двумерные наноструктуры. Осаждение пленок из газовой фазы. Физические методы осаждения пленок. Методы химического осаждения пленок. 2. 5. Трехмерные наноструктуры.

Типы наночастицы Нанокластеры (или нанокристаллы, или частицы упорядоченного строения) 1 – 5 нм 10000 атомов наночастицы наноструктуры 5 – 100 нм 104 - 108 атомов Нитевидные и плоские > 100 нм в 1 или 2 направлениях > 100 нм

Классификация по линейным размерам Нульмерные – свободные и стабилизированные нанокластеры, фуллерены, эндофуллерены, квантовые точки. Одномерные – наностержни, нанонити, нанотрубки, наноленты, вискеры. Двумерные – тонкие пленки (d = несколько сотен нм), гетероструктуры, пленки Лэнгмюра-Блоджета, нанопластины, адсорбционные ии самособирающиеся монослои, двумерные массивы объектов с размерами в нанометровом диапазоне. Трехмерные – наночастицы, наночастицы в оболочке, нанокомпозиты, трехмерные самоорганизованные массивы нанообъектов. Последние могут включать в себя квантовые точки, нанонити, многослойные пленки, слоистые соединения и т. д. Промежуточная размерность – фракталы, дендримеры, то есть структуры, обладающие самоподобием.

Одномерные наноструктуры Наночастицы (наноструктуры), размер которых в одном направлении значительно превосходит размеры в двух других, причем последние находятся в нанодиапазоне (< 100 нм). мкм? ? ? Типы одномерных наночастиц: Нанонити, вискеры (nanowires, whiskers) Lc >> La Lb Наностержни (nanorods) Lc > La Lb Наноленты (nanobelts) Lc >> La > Lb Тубулярные наносистемы, или нанотрубки (nanotubes) толщина стенок 1 атомарного слоя Lc > La Lb

Материалы одномерных наноструктур Косая симметрия Простые вещества: C, Si, Ge, Sb, Se, Au, Ag, Fe, Ni, Cu … Бинарные соединения: оксиды: Mg. O, Si. O 2, Ga 2 O 3, Al 2 O 3, Sn. O 2, Ti. O 2, Zn. O … нитриды: BN, Al. N, In. N, Ga. N, Si 3 N 4 гексагональная квадратная симметрия карбиды: Si. C, Ti. C, халькогениды: Zn. S, Zn. Se, Pb. S, Cd. Te Сложные соединения: манганиты Ba 6 Mn 24 O 48, сверхпроводящие купраты Bi 2 Sr 2 Ca. Cu 2 O 8 белки: Bacillus sphaericus CCM 2177, РНК … Функциональные свойства: оптические, магнитные, механические, биологические Одномолекулярный S-слой кристаллического белка, период с 10 нм, толщина 5 - 20 нм (до 70 нм), Пористость 30 – 70%

Bacillus sphaericus CCM 2177

Белковые молекулы, примеры.

Формирование одномерных наноструктур Форма нанонити НЕ является термодинамически стабильной Условия для термодинамической устойчивости, либо пространственное ограничение, либо локальность подачи прекурсора (при жестком контроле процесса кристаллизации) Методы: а) использование собственной кристаллографической анизотропии вещества, б) искусственное замедление роста определенных граней с использованием поверхностно-активных веществ (эффективная площадь, занимаемая молекулой ПАВ, должна соответствовать расстояниям между координируемыми атомами грани кристалла), в) рост по механизму «пар-жидкость-кристалл» (жидкость играет роль катализатора), г) пространственное ограничение реакционной зоны, д) самосборка отдельных кластеров, е) механическая деформация объемного материала

Механическая деформация – расплав или раствор продавливается через спинарет с большим количеством (40000) отверстий - фильеры

Двумерные наноструктуры Применяются в качестве оптических и антиадгезионных покрытий, для получения сверхпроводниковых кабелей, создания химических и оптических сенсоров, в микро- и наноэлектронике. Методы получения Осаждение из газовой фазы Осаждение из жидкой фазы Физические – характерно использование источника частиц (атомов ионов или кластеров), при воздействии на который происходит испарение частиц с последующей диффузией в вакууме и осаждение на подложку. Химические – характерно использование процессов испарения молекулярных прекурсоров, при разложении которых происходит формирование требуемого материала на подложке.

Методы осаждения тонких пленок

Кинетика и термодинамика процессов роста пленок Важнейшие управляющие параметры при осаждении пленок из газовой фазы: Давление компонентов – определяет распределение осаждаемых частиц по энергиям, следовательно, однородность формируемой пленки (остаточное давление посторонних газов, взаимодействие с подложкой или пленкой). Сверхвысокий вакуум Длина свободного пробега ( 10 -9 мбар) для получения чистых пленок. Число загрязняющих атомов d – диаметр молекулы, mi – масса, pi – парциальное давление компонента Значение рельефа и шероховатость пленки – длина свободного пробега осаждаемых частиц много больше характерных размеров рельефа, то есть внутри канавок отсутствуют межмолекулярные столкновения, а траектория частиц описывается отражением потока от внутренних поверхностей. Необходимо моделирование газовой динамики с использованием метода Монте-Карло. Фазовые соотношения в системе – для формирования пленок заданного состава. Фазовые диаграммы, составленные для атмосферного давления, не могут использоваться, потому что давление газов над твердым веществом >> 10 -9 мбар + высокая температура. В условиях сверхвысокого вакуума 10 -9 мбар переход вещества в газообразное состояние происходит непосредственно сублимацией твердой фазы (без образования жидкости). Контроль химических взаимодействий компонентов – равновесие определяется внешним давлением. Контроль остаточных газов – модифицируют подложку, понижают скорость испаряемых элементов.

Механизмы роста пленок зависят от условий роста, свойств наносимого вещества, материала и структуры подложки, а также метода осаждения. Эпитаксильные – кристаллические решетки пленки и подложки соразмерны. При незначительном несоответствии параметров элементарных ячеек образуются дислокации, или островковые структура. Рост пленки из газовой фазы начинается в областях поверхности подложки, которые наиболее выгодны с энергетической точки зрения.

Механизмы роста пленок гомоэпитаксия гетероэпитаксия Параметры ячейки, (параметр рассогласования) Поверхностную энергию Ступенчатый высокая температура f + s/f s Параметры ячейки близки Полное смачивание Двумерный Островковый низкая температура Многослойный Если спуск атома со ступени кинетически затруднен f + s/f s Параметры ячейки близки Параметры ячейки сильно рассогласованы

Механизмы роста пленок Механизм Странского – Крастанова (параметры кристаллических решеток различны) E = Eσ + Eb = const 1 D 2 – const 2 k 2 D 3 k – модуль упругости, E - поверхностная энергия Eb - энергия сжатия/растяжения - коэффициент деформации D – площадь поверхности Искажения в плоскости подложки: сжимается/растягивается перпендикулярно подложке: увеличивается/уменьшается Напряжения снимаются за счет дислокаций E Eσ Eb

Физические методы осаждения пленок Молекулярно-лучевая эпитаксия Скорость испарения: pe – равновесное давление паров, Ae – площадь щели Контроль: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, дифракция электронов Продукт: Полупроводниковые сверхрешетки с эффектом размерного квантования (высокочастотные устройства AIIIBV) Двумерные массивы квантовых нитей и квантовых точек ячейки Кнудсена, электронные испарители, газовые или паровые ячейки

Физические методы осаждения пленок Молекулярно-лучевая эпитаксия Поверхностная диффузия Релаксация упругих напряжений Преимущества — возможность создания уникальных наноструктур с очень высокой чистотой, однородностью и малым количеством дефектов. Недостатки - высокая цена оборудования и исходных материалов, малая скорость роста, сложность поддержания высокого вакуума.

Камера предварительной подготовки Камера роста Установка молекулярно – пучковой эпитаксии STE 3 N 3 Ростовой манипулятор Камера шлюза (накопитель держателя подложек)

Физические методы осаждения пленок Импульсное лазерное осаждение Pulsed laser deposition, PLD sputtering 1 Дж 0. 1 – 10 э. В 3 -5 Дж/см 2 Недостаток: Плазма состоит из нейтральных атомов, молекул, ионов и кластеров – низкое качество пленки. Используются установки с времяпролетным разделением частиц. Преимущества: 1. Можно осаждать сложные оксиды 2. Не требует высокого вакуума 3. Можно увеличить площадь однородной пленки

Физические методы осаждения пленок Распылительное осаждение Катодное распыление на постоянном токе DC sputtering Между электродами возбуждается плазменный разряд, который поддерживается за счет ионизации атомов распыляемого газа быстрыми электронами (степень ионизации 1%, давление 10 -3 мбар). Используют магнетронное распыление Недостатки: Только проводящие подложки Достоинства: 1. Можно получать комплиментарные металл - оксидные полупроводники 2. Простота реализации 3. Не требуется высокий вакуум Сотни Вольт

Химические методы осаждения пленок Химическое осаждение из газовой фазы (CVD) Рост пленок происходит в результате химической реакции прекурсоров в газовой фазе вблизи поверхности подложки Изоляционные слои на основе кремния из силана: из кремнийорганических прекурсоров: Параметры: 1. Стабильность и летучесть прекурсоров 2. Тепловая энергия подложки (вероятность разложения прекурсоров, либо скорость массопереноса

Химические методы осаждения пленок Послойное осаждение пленок из газовой фазы – импульсное лазерное осаждение из металлоорганических прекурсоров, атомная эпитаксия и атомное осаждение, в основе которых лежит хемосорбция полярных молекул на поверхности подложки. Моно и мультислои сульфида цинка

Химические методы осаждения пленок Химическое осаждение из растворов Надо учитывать: 1. Состав и соотношение химических реагентов в маточном растворе 2. Кинетику реакций 3. Эффекты адгезии 4. Смачивание подложки 5. Выбор и введение дополнительных компонент – стабилизирующих агентов или поверхностноактивных веществ Способы нанесения: 1. На вращающуюся подложку (spincoating) 2. Вытягивание из раствора (dipcoating) за счет адгезионных сил 3. Нанесение из аэрозоля (spray coating) под действием гравитационных или электростатических сил

Химические методы осаждения пленок Пленки Ленгмюра - Блоджетт Метод основан на самосборке молекул на границе раздела фаз воздух/полярная жидкость. Используются амфифильные молекулы (гидрофильная часть – карбоксилатная, аминная, спиртовая и др. органические группы + гидрофобная часть – углеводородная часть). Применяется для нанесения: • моно- и полислоев органических молекул, • молекулярных комплексов, • пространственно организованных массивов наночастиц, • фотонных кристаллов

Химические методы осаждения пленок Пленки Ленгмюра - Блоджетт Гидрофильные подложки: Стекло, кварц, кремний, алюминий, хром и их оксиды. Гидрофобные подложки: Кремний, термированный неполярными группами Низкая упорядоченность и низкая стабильность. Отклонение от идеальной структуры

Трехмерные наноструктуры Графеноподобные трехмерные структуры (подвижность носителей заряда 2*105 см 2Вс) Фотонные метаматериалы Опалоподобные структуры Трехмерные массивы нанообъектов и нанокомпозиты, включающие в себя нуль -, одно-, и двумерные объекты, а также их комбинации.

Тубулярные наноструктуры 1. 2. 3. 4. Нанометровые размеры Строение нанотрубок Электронная структура Механические свойства Подобие графитового слоя + тубулярность Разнообразие типов сверток Варьирование диаметра Однослойные, многослойные, свиток Изменение типа проводимости в области сшивки Большой внутренний диаметр > 0. 5 нм 1985 год Г. Крото, Р. Смолли, Р. Керл (фуллерены при высокотемпературном разложении углеводородов – 20 шестиугольников, 12 пятиугольников) 1991 год Сумио Ииджима МСНТ (дуговое испарение графита на катоде) 1992 год З. Я. Косаковская и Л. А. Чернозатонский 1992 год моделирование электронных и механических свойств Элементы наноэлектромеханических систем и наноэлектроники (логические элементы, устройства памяти и передачи данных, эмиттеры), армирующие наполнители нанокомпозитов, зонды сканирующей микроскопии, … 1993 год (Япония и США, одностенные трубки – ОСНТ, возможность заполнения МСНТ – молекулярные контейнеры для свинца) 1998 год подтверждено, что ОСНТ демонстрируют полупроводниковые и металлические свойства в зависимости от вектора свертки графитового слоя (диаметр и киральность ОСНТ)

Структура углеродных нанотрубок Ковалентная связь атомов углерода в результате sp 2 – гибридизации, угол между связями 120 о, слабое ван-дер-ваальсово взаимодействие благодаря pz – орбитали, учет sp 3 – гибридизации, диаметр 1 - 4 нм, длина десятки нм, концы закрыты полусферами фулеренов. Конфигурации ОСНТ: креслообразная, зигзагообразная и киральная. Каждая характеризуется вектором свертки, диаметром и структурой замыкающей полусферы.

Структура углеродных нанотрубок Гибридизация

Структура углеродных нанотрубок Графеновый слой sp 2 – гибридизация Графиновый слой sp + sp 2 – гибридизация Карбиноидные слои на основе поликумуленовых цепочек, сшитых а) гексагонами, образованными sp 2 атомами; б) зигзагообразными связями; в) неупорядоченными гексагонами и г) неупорядоченными смешанными связями. Проявляет свойства полупроводников. Две формы линейного углерода: полииновая (–С≡С–)n, или α-карбин, и поликумуленовая (=С=С=)n, или β-карбин.

Структура углеродных нанотрубок Карбиноидные нанотрубки, полученные за счёт сшивки гексагонами карбиновых цепочек из 5 атомов (а) и из 14 атомов (б) Карбиноидные нанотрубки на основе (а) креслообразных, (б) хиральных, (в) зигзагообразных углеродных нанотрубок

3 D углеродная структура Структура углеродных нанотрубок 2 гибридизированных из sp sp + sp 2 + sp 3 – гибридизация атомов (“металлический 3 D графиты различаются структурой слоев и порядком их чередования. углерод”) Каждый атом одного слоя расположен над атомом другого - αn, m фазы, слои повернуты на 30 о - βn, m фазы. Индекс n равен числу гексагонов, ориентированных перпендикулярно к плоскости графитоподобных слоев при соединении гексагонов, лежащих в плоскости этих слоев (n = 1, 2, . . . ). Индекс m характеризует расстояние между соседними графитоподобными слоями, так что его значение равно количеству атомных рядов между графитоподобными слоями (m = 1, 2, . . . ) Относительное расположение слоев в α 1. 1 (а) и β 1. 2 фазах (б) 3 D графита. Схема обозначения структур α 1, m и β 1, m 3 D графитов, отличающихся по расстоянию между слоями: а – α 1, 1 (m = 1), б – β 1, 2 (m = 2), в – α 1, 3 (m = 3), г – β 1, 4 (m = 4).

Структура углеродных нанотрубок а) б) Изображения фрагментов кристаллических решеток 3 D графитовых фаз: α 1, 1 (a); α 2, 1 (б); α 1, 3 (в); α 2, 3 (г); β 1, 2 (д); β 3, 2 (е). в) д) г) е)

Классификация ОСНТ по вектору киральности ОСНТ: креслообразные, зигзагообразные и киральные Вектор киральности – это вектор трансляции, соединяющий два атома углерода, попадающие в одну и ту же позицию при сворачивании графитового слоя. n, m – индексы киральности, a 1, a 2 – базис графитового слоя Ось 6 -го порядка, = 30 о – диапазон, в котором лежат вектора киральности неприводимые по отношению друг к другу. Киральный угол:

Классификация ОСНТ по вектору киральности В зависимости от кирального угла различают следующие типы нанотрубок: = 0 о, Ch = (n, 0) – зигзагообразные, = 30 о, Ch = (n, n) – креслообразные, 0 < < 30 о, Ch = (n, m) – киральные Пространственная изомерия ОСНТ Диаметр: (ac-c = 0. 147 нм) ac-c = 0. 142 нм (ac=c = 0. 135 нм) Киральные изомеры ОСНТ Дефектфы в нанотрубках 5 - 7 - членные угдеродные циклы изменение вектора киральности изгиб нанотрубки (0 о-15 о) или изменение диаметра тип структуры (с зигзагообразной (8, 0) меняется на киральную (7, 1))

Классификация ОСНТ по вектору киральности Два связанных порфириновых циклов, соединённых мостиками-разделителями Молекулы (R)-1 и (S)-1 являются зеркальными отражениями друга. Фениловые группы обозначены как ‘Ph’, а терц-бутиловые – как ‘t-Bu’ (а) Смесь нанотрубок растворяется в метаноле с «нанопинцетом» (S)-1. (b) После обработки ультразвуком часть нанотрубок образует комплексы с молекулами бипорфирина (структуры комплексов получены методом молекулярной механики). (с) После центрифугирования и отделения лёгкой фракции, молекулы бипорфирина удаляют с помощью растворителя. В результате получается смесь нанотрубок, в которой большинство относится к правой спирали Полученные таким способом образцы оптически активны – они по-разному поглощают свет с круговой поляризацией, в то время как исходная смесь одинаково сильно поглощает свет с правой и левой поляризациями.

Многостенные нанотрубки 1. Набор вложенных коаксиальных одностенных нанотрубок 2. «Свиток» 3. Смешенная конфигурация «вложенные» + «свиток»

Механизмы роста нанотрубок Фуллерен – два механизма. 1) Образование малых замкнутых кластеров ( 30 атомов) с последующим присоединением углеродных атомов до образования стабильных наноструктур. Наиболее активны тетра- и пентагональные фрагменты. 2) Искажение графенового слоя из-за стремления минимизировать количество незамкнутых связей на границе, что ведет к образованию фулереновых структур посредством перераспределения 5 -ти членных циклов. Одностенные нанотрубки: 1. Модель роста нанотрубок с замкнутыми концами за счет присоединения газообразного углерода к нанотрубке в области фулереноподобных сфер. Из-за большой реакционной способности пентагональных фрагментов. ( «За» - существование более сложных структур фулеренов. «Против» - это не объясняет существование многослойных наноструктур). 2. Модели каталитического роста (теоретические), в которых карбиды переходных металлов играют роль центров кристаллизации: а) метод каталитического разложения углеводородов из газовой фазы (метод химического осаждения). Для тубулярных структур количество нескомпенсированных поверхностных связей меньше, чем для плоского слоя. В зависимости от размера частиц и угла смачивания поверхности катализатором: - закрепление частиц на поверхности носителя и разложения углеводородов происходит вблизи основания нанотрубки. - разложение прекурсора на подвижной части. б) присоединение углерода к краю растущей трубки. Атомы Co и Ni высокоподвижны на краю растущей нанотрубки и перемещаются «помогая» углероду встраиваться в структуру каркаса. Также есть противоречие: нет подтверждения более быстрого роста киральных структур по сравнению с зигзаго- и креслообразными.

Механизмы роста многостенных нанотрубок 1. Только модель каталитического роста. 2. Образование фулереноподобной сферы на конце приводит к остановке роста всех трубок меньших диаметров. 3. Неравномерный рост слоев приводит к остановки роста внутренних слоев. 4. Взаимодействие концов трубок из-за нескомпенсированных связей, поэтому появляются мостиковые углеродные атомы, что приводит к дефектам роста трубки и его прекращению. Необходимо строгое соблюдение кинетического режима роста всех стенок нанотрубки!

Синтез углеродных нанотрубок Синтез Киральность нанотрубок и распределение ОСНТ по диаметру зависит от: Состава и концентрации катализатора (Co, Ni, Fe, Y и их сплавы); Температуры синтеза; Скорости подачи атомов углерода от источника. Лазерное распыление Каталитический крекинг углеводородов Методы термического распыления в дуговом разряде (с катализатором или без него) Электролитический синтез

Синтез углеродных нанотрубок Методы термического распыления в дуговом разряде или дуговое испарение графита в инертной атмосфере. В отличии от синтеза фуллеренов зазор между электродами небольшой, несколько миллиметров. Углерод испаряется с анода и частично осаждается на катод, образуя аморфную сажу и углеродные нанотрубки, Нанотрубки формируются на центральной части катода (сажа на стенках камеры и на периферии катода), поэтому его диаметр ~ продуктивности. U = 15 – 25 B, I = десятки A (наибольший выход нанотрубок наблюдается при минимально возможном токе дугового разряда). Требования: 1. Стабильность дуги, 8. Химическое разделение 2. Эффективный отвод тепла, от ОСНТ Энергия взаимодействия ОСНТ электродов, различной киральности с 3. Постоянный зазор между электродами, этиламином 4. Давление газа (ОСНТ, МСНТ), 5. Величина тока в дуговом разряде (ОСНТ, креслообразные МСНТ), 6. Катализатор (нет – МСНТ с L = 10 мкм и широким распределением по D = 5 -30 нм, P = 500 торр, да (Co, Ni, Y) – ОСНТ) 7. Продукт - пучки D = 50 мкм, связанные силами Ван-дер-Ваальса, пересыпанные сажей зигзагообразные Нужна очистка осадка (ультразвуковое диспергирование либо окисление) Достоинства: 60% продукта (с катода), несколько г/час, высокая прочность. Недостатки: неоднородность по вектору киральности 1 – графитовый анод, 2 – осадок, содержащий нанотрубки, 3 – графитовый катод, 4 – контроль величины зазора, 5 - камера. Охлаждение водой.

Синтез углеродных нанотрубок Лазерное распыление (импульсное) МСНТ 4 -24 слоя L = 0. 3 мкм (нет катализатора), ОСНТ с катализаторами (Ni, Co, Pt как примеси в графите). При использовании биметаллических катализаторов (Co/Ni или Co/Pt) выход нанотрубок увеличивается в 10 -100 раз и достигает 50%). Меньше дефектов и наростов на внешнюю поверхность нанотрубок. Необходимо очищение осадка – фуллерены, углеродные кластеры с металлами, аморфный углерод.

Синтез углеродных нанотрубок Крекинг углеводородов Факторы определяющие состав и количество трубок: 1. Состав углеводородного газа (этилен, ацетилен), 2. Тип катализатора (Fe, Co, Ni на Al 2 O 3), 3. Температурный режим (600 – 1000 о. С). Недостатки: Высокая плотность дефектов Достоинства: Выход до 100% ОСНТ (в присутствии окислителя H 2 O – химическое разложение слабосвязанных атомов углерода в аморфной саже) Электрохимический метод МСНТ только Полый графитовый электрод, Электролит Li. Cl, графитовый стержень – катод. Т = 600 о. С, I = 3 -5 А. Выход 20 – 30 % Недостатки: образование аморфного углерода и эндоэдральных фуллеридов (при нарушении режимов)

Физические свойства углеродных нанотрубок Необычная структура + отсутствие дефектов 1. Высокая механическая прочность (на порядок больше, чем у высокопрочной стали при плотности меньше в 6 раз) – Космический лифт. 2. Почти суперпроводники – проводящие волокна, элементы микросхем, наноэлектромеханические устройства, электронные эмиттеры.

Электронные свойства углеродных нанотрубок Электронные свойства бездефектных ОСНТ определяются вектором киральности. Могут быть металлами и полупроводниками в зависимости от диаметра и вектора киральности (графит полупроводник с нулевой шириной запрещенной зоны) Креслообразные – металлы Зигзагообразные (n, 0) – металлы при (n = 3 k) и полупроводники при (n 3 k) Киральные – металлы при (n = m), узкощелевые полупроводники при (n - m = 3 k), все остальные - широкозонные полупроводники. Электронная структура металлической и полупроводниковой нанотрубки

Электронные свойства углеродных нанотрубок Четырехзондовый метод измерения электрического сопротивления. 1. оксидкремниевая подложка, 2 контактные площадки (Au), 3. вольфрамовые контакты (80 нм), 4. углеродна нанотрубка (3 мкм) Вольтамперные характеристики ОСНТ с различной киральностью Металлические зигзагообразные нанотрубки оказались узкозонными полупроводниками. Вольтамперные характеристики пучков ОСНТ различной длины (с использованием зонда электронного микроскопа). Удельное сопротивление единичной нанотрубки 10 -2 Ом*см Контролируемое изменение вектора киральности в пределах одной нанотрубки позволяет создать контакт «металл-полупроводник» или «полупроводник» , т. е. получить диод на единичной нанотрубке.

Интеркалированные нанотрубки Электронную структуру ОСНТ и МСНТ можно менять путем внедрения различных веществ во внутренние каналы. Капиллярная адсорбция – из расплава свинца (1% заполнения). Поверхностное натяжение должно быть менее 200 м. Н/м. Можно увеличить давление или уменьшить поверхностное натяжение (использовать растворители) Внедрение галлия при обратимом цикле «охлаждение – нагревание» в вакууме в нанотрубку D = 50 нм (аналогично термометру). Продемонстрирован высокий угол смачивания + малый коэффициент термического расширения нанотрубки Можно использовать в качестве нанореактора для заполнения в процессе каталитического роста нанотрубки (неравномерность заполнения, дополнительные соединения карбидов). Внедрение металла с высокой плотностью свободных электронов повышает уровень Ферми, а полупроводника - понижает. Можно внедрять магнитные материалы. Это дает возможность управлять проводимостью (с магнитным полем или оптически). ОСНТ D = 1 – 1. 4 нм: материалы заполнения полупроводниками (Cu. I, Cu. Br, Ag. I, Ag. Br, Cd. S, Zn. Se, Pb. Tex. I 2 -2 x). Магнитными нанокристаллами (Fe, Co, Ni, Bi. Mn)

Неорганические тубулярные структуры Поиск велся среди структур объектов, способных образовывать двумерные структуры с ковалентной связью в плоскости и ван-дерваальсовыми или электростатическими между слоями. Дихалькогениды переходных металлов - дисульфид молибдена Mo. S 2 ( MX 2: M - Mo, W, Ta, Ti; X – O, S, Se). Гексагональные фазы BN, BCx, Bx. Cy. Nz Si. O 2, Ti. O 2 (объемные) гидролиз в смеси ПАВ Гидролиз Ga. Cl 3, In. Cl 3, Al. Cl 3 с применением ультразвука дает свитки оксогидроксидов металлов MOOH. Спсобы синтеза: химический транспорт через газовую фазу, темплатный, ультразвук. Энергия сворачивания листа графита и BN в нанотрубку