Шабатина, А. М. Голубев Нанохимия и наноматериалы Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. <...> ISBN 978-5-7038-3965-2 Нанохимия — быстро развивающаяся область науки, направленная на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества, имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на их основе. <...> Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью в широком интервале температур и размерной зависимостью свойств. <...> Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и наноматериалов. <...> Специальные разделы посвящены способам получения и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода, нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. <...> В пособии приведены четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть использованы при постановке отдельных лабораторных работ. <...> К числу наноматериалов следует отнести графены, углеродные нанотрубки и фуллерены, а также природные нанообъекты — молекулы ДНК, белки, вирусы и др. <...> Необычные физические и химические свойства частиц, включающих от нескольких единиц до сотен атомов и молекул, отличаются как от свойств индивидуальных атомов и молекул этого вещества, так и от свойств объемного вещества того же состава, включающего тысячи и миллионы атомов. <...> ОСОБЕННОСТИ НАНОСОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА С наноразмерным состоянием вещества и наноразмерными частицами человечество имеет дело уже давно. <...> Сегодня под терминами «наносостояние», «нанотехнологии», «наноматериалы», «наноструктуры» и т. п. подразумевается довольно широкий ряд понятий, которые постоянно уточняются в ходе накопления экспериментальных данных о свойствах наноразмерных объектов. <...> Определенным признанием заслуг российских ученых явилось присуждение Ж.И. Алферову в 2000 г. Нобелевской премии за вклад в разработку наноразмерных полупроводниковых <...>
Нанохимия_и_наноматериалы.pdf
УДК 54.18:544.77+538.94(075.8)
ББК 24
Ш13
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/110/book79.html
Факультет «Фундаментальные науки»
Кафедра «Химия»
Рекомендовано Научно-методическим советом
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, проф. В. И. Ролдугин,
канд. физ.-мат. наук, доц. Ю. В. Герасимов
Шабатина Т. И.
Ш13 Нанохимия и наноматериалы : учеб. пособие / Т. И. Шабатина,
А. М. Голубев. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана,
2014. — 63, [1] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-3965-2
Нанохимия — быстро развивающаяся область науки, направленная
на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества,
имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на
их основе. Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью
в широком интервале температур и размерной зависимостью
свойств. Исследования в области нанохимии открывают перспективы
для синтеза химических веществ и функциональных
материалов с принципиально новыми и необычными свойствами.
Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область
нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным
руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и
наноматериалов. Специальные разделы посвящены способам получения
и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода,
нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. В пособии приведены
четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть
использованы при постановке отдельных лабораторных работ.
Для студентов, аспирантов, преподавателей и научных сотрудников,
специализирующихся в области материаловедения, машинои
приборостроения.
УДК 54.18:544.77+538.94(075.8)
ББК 24
ISBN 978-5-7038-3965-2
2
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014
© Оформление. Издательство
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................................................................................... 3
1. Особенности наносостояния вещества ...................................................... 4
2. Способы получения наночастиц ............................................................... 11
2.1. Механохимическое диспергирование (дробление) ............................. 13
2.2. Конденсационные методы ...................................................................... 13
2.3. Нанолитография ....................................................................................... 15
2.4. Химическое восстановление ................................................................... 16
2.5. Фотохимическое и радиационно-химическое восстановление ......... 18
2.6. Электрохимический синтез ..................................................................... 19
2.7. Криохимический синтез .......................................................................... 20
2.8. Получение наночастиц разложением их химических соединений ... 21
2.9. Метод золь – гель ..................................................................................... 22
2.10. Синтез в мицеллах, эмульсиях и дендримерах .................................. 23
2.11. Синтез наночастиц на границе раздела фаз ........................................ 25
2.12. Наноассемблер ........................................................................................ 26
3. Химические реакции с участием нанокластеров и наночастиц ............ 30
4. Нанотехнологии и функциональные наноматериалы ............................ 36
4.1. Наночастицы металлов ............................................................................ 37
4.2. Наноразмерные оксиды металлов .......................................................... 42
4.3. Фуллерены ................................................................................................ 44
4.4. Углеродные нанотрубки .......................................................................... 45
4.5. Полупроводниковые кластеры и квантовые точки .............................. 46
4.6. Композиционные наноматериалы .......................................................... 47
4.7. «Умные» наноматериалы ........................................................................ 48
4.8. Метаматериалы ......................................................................................... 50
4.9. Применение нанотехнологий в медицине ............................................ 52
4.10. Нанохимические технологии и охрана окружающей среды ........... 57
Заключение ..................................................................................................... 59
Литература ...................................................................................................... 61
63
Стр.63