Новые направления синтеза неорганических твердых веществ

 

      │                               │                                │                                   │

 ─  П                           ─ П─S                         ─П─S                           ─ П ─S    S

      │   + S₂                               │        + Zn                 │      Zn   + S₂                      │      Zn         и т.д.,

 ─  П                           ─ П─S                         ─П─S                           ─ П ─S    S

      │                               │                                 │                                  │

 

где П – поверхностные атомы  подложки. Образование соединений АВ и рост пленки происходят за счет реакции  между компонентами А и В в  адсорбированном слое, поэтому важно, чтобы их адсорбция была мономолекулярной. Эти условия определяются температурой подложки и соответствуют так называемому окну АСЭ (рис.5), где скорость роста соответствует одному монослою за цикл (участок АВ). Термоактивацию хемосорбции можно заменить или дополнить другим видом, например, фотоактивацией, и тем самым существенно расширить область монослойного роста. Легирование слоев, как и в предыдущих случаях, осуществляют добавлением примесей в газовую фазу.

 

Следует отметить, что химическая сборка во всех ее видах – достаточно низкотемпературный процесс, что позволяет синтезировать наноструктуры с резкими границами по составу и легированию. Смена реагента на любой стадии процесса в любой последовательности дает возможность без особых усилий получать многослойные композиционные наноструктуры с контролем толщины до одного монослоя вещества. Недостатками ХС в настоящее время являются ограниченный круг реакционноспособных легколетучих реагентов и сложность создания достаточно однородно активированной поверхности для реализации монослойного механизма роста структур.

 

Использованиие  уникальных свойств наноструктур позволило  создать новые типы приборов, работа которых основана на новых физических эффектах. Характеристики этих приборов намного превосходят возможности  аналогов на обычных полупроводниковых структурах. Это, например, так называемые гетеролазеры, инжекционные лазеры и пр. В 1982 году был создан новый тип фотодиода – лавинный фотодиод, обладающий эффектом фотоумножителя, а позднее был создан также полевой транзистор с модулированным легированием, который имел время переключения всего несколько пикосекунд. Это открывает реальные возможности его использования в свербыстродействующих интегральных схемах.

 

В связи  с последним примером можно отметить, что при обсуждении роли химии  в создании материалов будущего на основе анализа темпов уменьшения размеров транзисторов  (на порядок за 10 лет) отмечается, что через 20 – 40 лет транзисторы должны достигнуть молекулярных размеров. Следует, однако, заметить, что, поскольку устройства атомного размера слишком чувствительны и нестабильны, требуют чересчур аккуратного обращения, ряд ученых ставит под сомнение возможность их практического использования в обозримом будущем.  

 

Недавно благодаря уникальным возможностям нанотехнологий был создан микрополостный лазер. Излучающие элементы этого крохотного устройства – молекулы флуоресцентного вещества заключены в микроскопическую полость в специально выращенном кристалле – цеолите на основе фосфата алюминия. Особая форма полости (поры), обеспечивающая полное внутреннее отражение света, позволяет сфокусировать и направить испускаемый молекулами свет. Новая технология создания  микроскопичских лазеров может оказаться настолько эффективной, что именно на их основе будут созданы миниатюрные устройства для CD-плейеров и компьютеров будущего.

 

В заключение следует отметить и такие традиционные области применения поверхностных  наноструктур, как высокодисперсные сорбенты, катализаторы и наполнители, в которых использование химической сборки для модифицирования поверхности и выращивания поверхностных структур заданного состава и строения позволило существенно улучшить их свойства и получить новые. например, высокоселективные сорбены, негорючие полимерные материалы. Химическая сборка является одним из основных методов бурно развивающейся нанотехнологии, в частности, химической нанотехнологии.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Эта работа позволила мне познакомиться  с перспективными направлениями  химии твердого тела. Можно сказать, что от темпов развития этой науки зависят и темпы развития нашей цивилизации и уровень нашей жизни. В последние годы большое значение приобретают информационные технологии. Эти технологии предполагают широкое использование компьютеров для моделирования естественных процессов и переработке информации. Прогресс в области информационных технологий напрямую связан с быстродействием компьютеров, которое, в свою очередь, определяется уровнем интеграции, то есть количеством элементов электронных схем на единицу поверхности кристалла. Степень интеграции зависит от прогресса в области химии твердого тела, в частности, от развития методов синтеза наноструктур, включая нанослои, наночастицы и т.д. Я расширила свой кругозор в области синтеза неорганических материалов, познакомилась с синтезом алмазов, с такими важными методами, как химическая сборка, газовая и молекулярно-лучевая эпитаксия.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

Дехлер  Г. Х.         Твердотельные  сверхструктуры // В мире науки   1984 №1   с 50 – 60

Ежовский  Ю. К.   Поверхностные наноструктуры  – перспективы синтеза и использования

                               // Соросовский образовательный журнал   2000 №1   с 56 – 63

Постнов В. Н.       Методы синтеза  гетерогенных каталитических систем.  

                               СПб: Изд-во СпбГУ, 1997. 60 с.

Свиридов  В. В.     Новые направления  синтеза неорганических твердых  веществ

                               // Соросовский образовательный журнал   1997 №12   с 34 – 40

Смирнов В. М.     Химия наноструктур. СПб: Изд-во СпбГУ, 1996. 41 с.

 

 

    Петергоф,  Апрель 2003                                                                             стр.          /   15