Нанотехнологии и технические новинки

Освещаются методы и средства метрологического обеспечения нанотехнологий и аналитического контроля наноматериалов. Рассмотрены меры по обеспечению единства измерений в Российской Федерации, ведущие тенденции развития нанотехнологий за рубежом и в России, обосновано формирование инфраструктуры центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологии и продукции наноиндустрии. Описаны методы и средства метрологического обеспечения исследований нанотехнологий и оценки соответствия продукции наноиндустрии. Раскрыты прикладные вопросы метрологического обеспечения реализованных проектов в отдельных областях наноиндустрии в рамках Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы». Для специалистов центров стандартизации и метрологии, метрологических служб предприятий, поверителей, сотрудников санитарно-эпидемиологической службы, проходящих переподготовку и приобретающих дополнительную квалификацию в Академии стандартизации,метрологии и сертификации Росстандарта. Будет полезна студентам вузов, получающим образование в области нанотехнологии и нанометрологии.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.

Учебное пособие содержит сведения об электронных средствах измерений электрических величин, предназначенных для исследования формы электрических сигналов, измерения интервалов времени, фазовых сдвигов, частоты, напряжения. Рассматриваются наиболее распространенные методы измерения перечисленных характеристик. Приведены основные составляющие погрешности указанных средств измерений и источники их возникновения.

В учебном пособии рассмотрены основные положения теории расчета погрешностей прямых и косвенных измерений, даны рекомендации по построению графиков измеряемых зависимостей, приведен конкретный пример оформления отчета по лабораторной работе. В приложении даны основы представления результата измерений в современных терминах неопределенности результата.

В учебно-методическом пособии рассмотрены основные математические модели динамики наносистем. Представлены методы математического описания динамики взаимодействующих частиц. Описаны модели кластерных систем. Обсуждаются модели транспортно-диффузионного переноса.

Представлены общие сведения о материалах, используемых в современной электронике, и физике явлений, происходящих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах. Рассмотрены электрические и магнитные свойства материалов. Показаны технологии производства важнейших материалов и их применение. Изложены физические принципы, положенные в основу материалов и технологий наноэлектроники.

В диссертационной работе выявлены основные закономерности механизмов каталитических превращений метана на нанокластерах платины по данным квантово-химических расчетов.

В статьях конференции отражены проблемы и перспективы применения наноматериалов в современных технологиях. Включены результаты исследований по двум направлениям: наноструктурированные системы в физике конденсированного состояния, техника и технология наноматериалов.

Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электрон-фононное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фононами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах.

В пособии изложены общие вопросы физической химии твердых кристаллических веществ, строения оксидов, основы исследования структур кристаллов методом рентгенофазового анализа. На конкретных примерах рассмотрены вопросы синтеза в оксидных системах и регулирования их свойств в присутствии микродобавок. Отдельный раздел посвящен обзору свойств и методов получения наноразмерных порошковых и консолидированных материалов, дано термодинамическое обоснование возможности активирования процессов с участием наночастиц, физико-химических методов исследования состава, структуры и морфологии получаемых продуктов.

В пособии рассматриваются основные процессы лазерной, ионной, плазменной, электроэрозионной, ультразвуковой обработки, происходящие в твердом теле при электронном воздействии. Приведены технологические процессы улучшения характеристик изделий при различных технологических обработках. Изложена феноменологическая модель изменения физических и механических свойств материалов под действием концентрированных потоков энергии.

В пособии рассматриваются механизмы деформации, разрушения и изнашивания поверхностных слоев конструкционных материалов в различных условиях нагружения. Показана высокая эффективность их наноструктурирования и нанесения наноструктурных покрытий, что кратно повышает такие важные характеристики, как износостойкость, усталостная долговечность, коррозионная стойкость, ресурс работы и надежность высокоответственных конструкций и их сварных соединений. Описаны современные технологии наноструктурирования поверхностных слоев и нанесения наноструктурных покрытий.

В пособии рассмотрены основы современных методов получения радионуклидов и радиофармацевтических препаратов (РФП) для медицинской диагностики и радиотерапии. Материал подготовлен на основе работ ведущих специалистов России в области радиофармацевтической химии и ядерной медицины, а также оригинальных исследований по созданию малоотходных технологий производства РФП на исследовательском реакторе ИРТ-Т и циклотроне Р-7М ФТИ ТПУ.

В первой части методических указаний для физического практикума по оптике, вышедших под названием «Геометрическая оптика», рассматривались первые четыре лабораторные работы. В настоящих указаниях приводятся лабораторные работы (с пятой по восьмую) практикума по оптике. Они посвящены основным разделам волновой оптики: интерференции и дифракции. В данных указаниях подробно рассмотрены теоретические аспекты интерференции в тонких слоях, двулучевой интерферометрии, дифракции Френеля и Фраунгофера, дифракционной решетки. Подробно излагается порядок выполнения рассматриваемых лабораторных работ по исследованию указанных разделов волновой оптики.

Соответствует содержанию федеральной дисциплины для подготовки магистров по направлению «Металлургия, машиностроение и материалообработка». Содержит сведения для чтения лекций и проведения лабораторных работ по изучению технологий получения ультрамелкозернистых металлических материалов (в том числе наноструктурных), основанных на применении методов пластического деформирования, термической и термомеханической обработки, порошковой металлургии и др., а также на использовании специального оборудования, в том числе для физического моделирования вышеупомянутых технологических процессов.

В книге приведены результаты исследований возможности получения субмикронных и наноструктурированных металлических материалов с использованием жидкофазных технологий, а также с использованием методов термомеханической обработки. Приведены результаты исследований физических свойств некоторых нанопорошковых материалов, особенностей их компактирования и спекания. Рассмотрены проблемы и технологические решения при реализации процесса равноканального углового (РКУ) прессования, условия получения субмелкозернистых и наноструктурных материалов на основе алюминия.

В пособии изложен обзор основных видов тонкопленочных покрытий, наносимых с использованием низкотемпературной плазмы в вакууме. Рассмотрена роль тонкопленочных покрытий в технологических процессах и важность задачи разработки новых покрытий с улучшенными характеристиками. Сформулировано значение и описаны способы предварительной очистки поверхности перед нанесением на нее тонких пленок. Рассмотрены физические, механические и химические свойства покрытий, различающихся по химическому составу и областям применения, а также основные методы измерения и контроля параметров покрытий.

"В учебном пособии представлены базовые определения и классификация нанотехнологий. Изложены физиологические основы нанотехнологии, приведены наиболее важные для энергетики виды наноматериалов, рассмотрены все свойства, принцыпы и методы моделирования нанообъектов. Проанализированы достижения и перспективы внедрения в энергетику технологий и производств с атомарной точностью. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины Нанотехнологии в энергетике"" и предназначена для бакалавров, обучающихся по направлению "" Агроинженерия"" профилю "" электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйсве"". Предстовляет интерес для инжннеров и специалистов теплоэнергетиков и электроэнергетиков агропромышленного комплекса.Учебное пособие нанотехнологии в энергетике может быть рекомнтовано для заочноо и дистанционного обучения."""

Рассмотрена физикохимия процессов формирования аморфных и нанокристаллических материалов при плазменном напылении. Описаны теплофизические особенности высокоскоростной закалки расплава при формировании материалов с неравновесной структурой. Предложена критериальная оценка структурного состояния напыляемых слоев. Особое внимание уделено комплексным исследованиям структурного состояния и физико-химических свойств широкого спектра соединений металлов (Fe–B, Co–Fe–Ni–B–Si, Al–Fe–Cu) и керамик (ферритов и композиций на их основе, высокотемпературных сверхпроводников). Приведены примеры практического применения напыленных аморфных и нанокристаллических материалов.

В пособии использованы тексты из современной российской периодики последних лет. Отбор материала проведен в соответствии с требованиями, разработанными Государственной образовательной системой стандартов по РКИ, и коммуникативными потребностями иностранных учащихся. Материалы адаптированы для средне-продвинутого этапа обучения иностранных студентов. Степень сложности текстов разная.

В учебно-методическом пособии изложены лабораторные работы по механическим и электронным свойствам наноструктур, а также методы позволяющие исследовать свойства углеродных наноструктур. Произведено описание программного пакета Ring, который поможет студентам в выполнении лабораторных работ.

В данном пособии рассматриваются конструкции и особенности характеристик нано-МОП транзисторов по сравнению с традиционными, а также их физические ограничения.

В методических указаниях даны базовые понятия, определения и представлены основные объекты нанотехнологий в целом и нанохимии в частности.

Методические указания содержат материал, способствующий развитию и совершенствованию у студентов навыков и умений чтения и перевода оригинальной литературы по специальности, а также развитие навыков устной речи. Тексты заимствованы из оригинальных источников (www.understandingnano.com). Они раскрывают современный уровень достижений в области нанотехнологий и перспективы их развития. Многообразие текстов, а также предлагаемые формы работы моделируют условия реальной информационно-поисковой деятельности специалиста.

В монографии излагается современное состояние науки о формировании, исследовании и свойствах наноструктурированных полупроводников халькогенидов свинца PbX (X = Те, Se, S). Рассмотрены размерные эффекты в изучаемых материалах, подробно обсуждены новые подходы создания низкоразмерных систем на основе электрохимических и плазменных процессов.

Конспект лекций по дисциплине «Радиотехнические комплексы контроля полёта и управления микро/наноспутников» рассчитан на ознакомление с основами разработки электронных систем технологического назначения, применяемых в микро- и наноспутниках.

Приведены сведения о прогрессивных технологических процессах листовой штамповки, штамповки выдавливанием в разъемные матрицы, производства деталей из металлических порошков. Кратко рассмотрено современное состояние нанотехнологий. Показано, что все показанные выше технологические процессы целесообразно осуществлять с использованием специализированных гидропрессов. Описаны разработанные специализированные гидропрессы и приведены примеры изготовленных на них деталей.

В данном сборнике статей представлены материалы VI международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» в котором отражены новые направления работ студентов и молодых ученых в области легкой промышленности.

В монографии представлены результаты исследований влияния наноразмерного порошка железа на организм свиней разных возрастных групп и в периоды разных физиологических состояний. Определена концентрация и кратность введения их в составе рационов. Изучено влияние наноразмерного порошка железа, как биологически активной до-бавки, к рациону супоросных свиноматок в период последней трети супоросности. Определено физиологическое состояние свиноматок, влияние препарата на репродуктивные функции их и здоровье поросят, полученных от этих свиноматок. Рассмотрено воздействие наноразмерного порошка железа на качество свиноводческой продукции, при использовании в качестве биологической добавки в рационах свиней в период откорма. Освещены вопросы изменения органолептических и физико-химических показателей свинины под влиянием изучаемой добавки.

В монографии представлены результаты исследований влияния наноразмерного порошка железа на организм свиней разных возрастных групп и в периоды разных физиологических состояний. Определена концентрация и кратность введения их в составе рационов. Изучено влияние наноразмерного порошка железа, как биологически активной добавки, к рациону супоросных свиноматок в период последней трети супоросности. Определено физиологическое состояние свиноматок, влияние препарата на репродуктивные функции их и здоровье поросят, полученных от этих свиноматок. Рассмотрено воздействие наноразмерного порошка железа на качество свиноводческой продукции, при использовании в качестве биологической добавки в рационах свиней в период откорма. Освещены вопросы изменения органолептических и физико-химических показателей свинины под влиянием изучаемой добавки.

В учебном пособии обобщены результаты исследований природы структурных и фазовых превращений, протекающих в неупорядоченных электролитических сплавах. Приведены теоретические и технологические основы формирования нанокристаллической и аморфной структуры, обеспечивающей получение покрытий с улучшаемыми функциональными характеристиками для использования в сложных эксплуатационных и природно-климатических условиях.

Монография посвящена сильно взаимодействующим электрон-фононным системам, в которых возникает большое количество принципиально новых эффектов. Особое внимание уделено таким явлениям, как спонтанное нарушение трансляционной симметрии системы и формирование фононного конденсата при образовании полярона сильной связи, распад фононного конденсата при фотодиссоциации такого полярона и его проявление в спектрах оптической проводимости и фотоэмиссионной спектроскопии. Проанализировано влияние пространственной дисперсии решеточной поляризуемости на движение полярона по кристаллу. Актуальность исследования сильно взаимодействующих электрон-фононных систем обусловлена необходимостью понимания экспериментально наблюдаемых свойств допированных сильнополярных диэлектриков, таких как купраты, демонстрирующие высокотемпературную сверхпроводимость.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучено изменение состава поверхностных слоев и химического состояния атомов на поверхности халькопирита и сфалерита в результате воздействия высоковольтных наносекундных электромагнитных импульсов (МЭМИ). Установлены общие закономерности и выявлены отличия механизмов модифицирования поверхности и флотационных свойств сульфидов в процессе импульсных энергетических воздействий. Полученные данные подтверждены результатами исследований по влиянию МЭМИ на флотационные свойства халькопирита и сфалерита с целью повышения селективности разделения сульфидов.

Рассматриваются особенности спекания ультрадисперсных порошков и их смесей с грубодисперсными порошками. Показана необходимость учета зависимости коэффициента диффузии и температуры плавления от дисперсности нанопорошков для оптимизации технологических процессов порошковой металлургии. Раз- работана методика выбора оптимальной температуры спекания нанопорошков и их смесей с грубодисперсными порошками. Проведены расчеты для спекания грубодисперсного вольфрама с добавлением нанопорошка никеля или вольфрама. Дополнительно проведен расчет спекания нанопорошка вольфрама, железа и смеси ультрадисперсного и грубодисперсного порошков железа. Сопоставление результатов расчетов с литературными данными показало высокую эффективность предложенной авторами методики. The features of the ultrafi ne powders and their mixtures with coarse powders sintering are considered. The necessity of taking into account the diffusion coeffi cient and the melting temperature of the dispersion of nanopowders for powder metallurgy process optimization is shown. The technique of selecting the optimal sintering temperature of nanopowders and their mixtures with coarse powders is developed. The calculations for the coarse tungsten nanopowder with the addition of nickel and tungsten sintering are carried out. Additionally, the sintering of nanopowder tungsten, iron, and mixtures of the coarse and ultrafi ne powders of iron are calculated. A comparison of simulation results with published data showed the high effi ciency of the method proposed by the authors.

Приводятся исследования по подготовке поверхности деталей перед нанесением покрытия. Проведен анализ качества поверхности, подготовленной перед нанесением покрытия абразивно-струйным методом. Приводятся результаты исследования зоны на границе между покрытием и поверхностью основного материала, подготовленной абразивно-струйной обработкой. Покрытие наносилось детонационно-газовым методом. Выявлены негативные последствия абразивно-струйной обработки, отрицательно влияющие на качество покрытия. Предложен метод ультразвукового пластического деформирования (УЗПД) в качестве альтернативы абразивно-струйной обработке. Показаны его преимущества с точки зрения формирования более равномерно распределенного и управляемого микрорельефа, отсутствия микротрещин, шаржирования поверхности абразивным материалом, а также возможности управления напряженно-деформированным состоянием поверхностного слоя детали. Studies on the preparation of the substrate surface prior to coating are presented. The quality analysis of the surface, prepared by grit blasting to coating, is carried out. Results of studies on the boundary zone between the coating and the substrate prepared by grit blasting are performed. Negative effects of abrasive blasting, adversely affecting the quality of the coating, are revealed. A method of ultrasonic plastic deformation (UZPD) as an alternative to abrasive blasting is proposed. Advantages of this method in terms of a more evenly distributed and managed microrelief, the lack of microcracks, caricaturing the surface of an abrasive material, and ability to manage the stress-strain state of the surface layer of the substrate were showed.

Пособие «Плазменная нанотехнология. Часть 1» предназначено для студентов старших курсов и преподавателей негуманитарных факультетов РУДН, интересующихся тенденциями современной научно-технологической революции. Это пособие послужит необходимым ориентиром студентам-физикам шестых курсов, слушающих и сдающих экзамен по новому спецкурсу «Плазменная нанотехнология» в рамках магистерской программы «Прикладная физика и физическая информатика». Подготовлено на кафедре экспериментальной физики факультета физико-математических и естественных наук РУДН.

Пособие посвящено изложению метода связанных волн и его применениям к решению задач расчета тонкопленочных дифракционных решеток. Метод является наиболее эффективным в случае анализа бинарных оптических решеток, однако с дополнительными условиями применим также и к решеткам с более сложным профилем. Приведен подробный вывод расчетных формул для случаев ТЕ- и ТМ-поляризованных волн, а также случая конической дифракции. Изложены численно устойчивые методы определения интенсивностей пропускания и отражения дифракционных решеток.

Представлен философско-методологический анализ истории технических наук на материале теории механизмов и машин, теории электрических цепей, теории автоматического регулирования, а также теоретической радиотехники и радиолокации, макро- и наносистемотехники и других областей знания, которые с философской точки зрения рассматриваются в качестве «идеальных типов» историко-научного исследования. Освещается опыт разработки автоматизированных систем управления в Советском Союзе в 60–70-е гг. ХХ века как пример системотехнического проектирования. Изложены новейшие результаты исследования социальных последствий техники. Дана оценка рисков научно-технического развития, представляющих собой отличительную особенность современного этапа развития технических наук. Для философов, науковедов, историков науки и техники, ученых и специалистов в области прогнозирования социальных последствий научно-технического прогресса. Представляет интерес для широкого круга исследователей проблем философии научно-технического развития.

Представлены результаты научно-исследовательских работ в области получения, исследования и применения нанодисперсных нитридов и оксидов металлов. Приведены физико-химические и технологические характеристики нанодисперсных нитридов и оксидов, синтезированных в плазме дугового разряда низкого давления. Большое внимание уделено применению нанодисперсных порошков в качестве наполнителей полимерных композиционных материалов, позволяющих разрабатывать нанокомпозиционные полимерные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками для перспективных отраслей машиностроения.

Основной задачей учебного пособия является ознакомление студентов с основными классами наночастиц и наноматериалов, их физико-химическими свойствами, а также со сложившимися и перспективными областями применения наноматериалов.

Обобщен опыт исследований физических эффектов в диссипативных структурах методами обработки изображений, в том числе с применением преобразования Фурье. Исследованы диссипативные структуры в аморфных и нанокристаллических пленках. Рассмотрено моделирование процессов взрывной кристаллизации и формирующихся атомных структур.

В учебное пособие включены более 130 типовых задач по основным разделам теоретической механики. Часть задач снабжена ответами, реше- ниями или указаниями по их решению. Приводятся основные теоретиче- ские положения по каждому разделу дисциплины. Адресовано студентам второго курса и может быть использовано как для аудиторных занятий, так и для самостоятельной работы.

В учебное пособие включены сведения о методах получения моно- кристаллов, их кристаллографического описания и исследования реаль- ной структуры, приведены результаты испытаний механических и маг- нитных свойств некоторых металлических монокристаллов, а также об- суждаются примеры необычных монокристаллов, возникающих в ре- зультате жизнедеятельности живых систем или создаваемых искус- ственно для применения в разных отраслях техники. Для студентов старших курсов и аспирантов, заинтересованных в получении дополнительных знаний в области прикладной физики, хи- мии, металлургии, материаловедения, нано- и биотехнологий, а также в смежных с ними областях.

В книге приведены основные сведения об оптических свойствах полимеров, сравнительные характеристики органических стекол и других полимерных материалов, способы их модификации, особенности синтеза и переработки. Отражено развитие исследований в традиционных областях применения прозрачных полимеров, а также рассмотрены современные тенденции по разработке на их основе функциональных материалов, в том числе, содержащих наноразмерные наполнители, обладающие нелинейно-оптическими и другими свойствами. Издание предназначено для научных сотрудников, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области синтеза, исследования свойств, модификации и переработки оптически прозрачных полимеров, а также инженерно-технических работников отраслей, связанных с их применением.

Монография знакомит читателя с социогуманитарными аспектами исследований в области нанотехнологий: в работе рассмотрены экономические, юридические и со- циально-психологические проблемы внедрения и использования нанотехнологий. Предназначена для специалистов, преподавателей и студентов, занимающихся исследованиями в области нанотехнологий, а также широкого круга читателей, инте- ресующихся проблемами развития современной науки. Монография «Нанотехнологии: новый этап в развитии человечества» вызвала большой интерес у научных работников и широкого круга читателей. На втором Приволжском региональном конкурсе на лучшее вузовское учебное издание она на- граждена дипломом в номинации «Лучший авторский коллектив», а также кол- лектив авторов монографии стал лауреатом конкурса «Гуманитарная книга–2009» среди преподавателей учреждений высшего и среднего образования Приволжского федерального округа в номинации «Науковедение». В связи с многочисленными заявками на книгу, учитывая просьбы читателей, коллектив авторов дополнил и переработал монографию «Нанотехнологии: новый этап в развитии человечества»

В пособии кратко изложены основные представления о технологических методах и процессах, используемых в производстве основных материалов микроэлектроники. Рассмотрены физические явления и равновесные закономерности, лежащие в основе управления фазовыми и химическими превращениями веществ.

Рассматриваются вопросы, связанные с новыми тенденциями развития кремниевой наноэлектроники, увеличением чувствительности нанопроволочных химических и биологических сенсоров, созданием ПЗС-фотоматриц высокой плотности и чувствительности и их применение в цифровой фото- и видеоаппаратуре. Приведены основные сведения об особенностях энергетического спектра и транспорта носителей заряда в одномерных системах (квантовых проводниках) и углеродных нанотрубках. Кратко изложены термины, принципы, достижения и перспективы в таких быстро развивающихся областях, как магнитоэлектроника (спинтроника) и фотонные кристаллы.

Содержит основные сведения по метрологическому обеспечению наноиндустрии. Рассмотрены становление нанометрологии в XX-XXI вв. и концепции ее развития. Подробно изложены современные основы технического обеспечения нанометрологии. Освещены вопросы нестабильности, точности и неопределенности наноизмерений. Особое внимание уделено основным метрологическим операциям - поверке и калибровке. Материал по сканирующей зондовой микроскопии изложен на основе семи современных стандартов, введенных в 2008-2009 гг. Описаны организационные принципы нанометрологии, системы Гостехрегулирования через сеть региональных отделений вновь созданного Центра метрологического обеспечения нанотехнологий и отраслевых научно-исследовательских институтов. Приведен перечень вузов, работающих в сфере наноиндустрии, и указаны основные направления их исследований в данной области.

Специализированные прессы для обработки материалов давлением и их технологическое применение в инновационных проектах. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Учебное пособие предназначено для обучающихся в магистратуре на- правления 010600.68 – «Прикладные математика и физика» и аспирантов, обучающихся по специальности 01.04.07 – «Физика конденсированного со стояния». Цель данного учебного пособия – сформировать у учащихся общее представление о различных аспектах физики наноструктур, включая причины возникновения размерных эффектов, методы создания и исследования наноструктурных материалов, а также перспективные направления их применения.