Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634699)
Контекстум
.

Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий: методы и применение (1210,00 руб.)

0   0
АвторыЖу Уэйли , Уанг Жонг Лин, Иванов С. А., Домкин К. И., Каминская Т. П.
ИздательствоМ.: Лаборатория знаний
Страниц601
ID443299
АннотацияВ книге под редакцией известных ученых собраны статьи и обзоры видных специалистов в области нанотехнологий, посвященные растровой электронной микроскопии (РЭМ). С помощью РЭМ можно изучать свойства наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Рассмотрены различные типы РЭМ, включая просвечивающие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновский микроанализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов.
Кому рекомендованоКнига предназначена не только для широкого круга практических специалистов в сфере нанотехнологий, но может быть использована также студентами вузов и разработчиками новых типов растровых электронных микроскопов.
ISBN978-5-00101-142-2
УДК621.3+681.54
ББК30.3+22.3
Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий: методы и применение = Scanning Microscopy for Nanotechnology: Techniques and Applications : [монография] / ред.: У. Жу [и др.]; пер.: С.А. Иванов, К.И. Домкин .— 4-е изд., электрон. — Москва : Лаборатория знаний, 2021 .— 601 с. : ил. — Пер. с англ.; [16] с. цв. вкл.; Библиогр. в конце гл.; Дериватив. изд. на основе печ. аналога (М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013); Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 601 с.); Систем. требования: Adobe Reader XI; экран 10" .— ISBN 978-5-00101-142-2 .— URL: https://rucont.ru/efd/443299 (дата обращения: 24.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

ISBN 978-5-9963-2123-0 Монография посвящена рассмотрению методов растровой электронной микроскопии (РЭМ) применительно к нанотехнологиям и включает не только исследование характеристик различных наноматериалов, наноструктур и нанообъектов, но и технологию их изготовления in situ. <...> Использование РЭМ включает изучение наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. <...> Ряд усовершенствований в устройствах РЭМ, таких как применение электронных пушек с автоэлектронной (полевой) эмиссией, детекторов отраженных электронов (ДОЭ, или EBSD — electron back scatter detection) и рентгеноспектрального картирования элементного состава, привели к повышению качества анализа наноматериалов. <...> В первой части книги изложены основы теории, используемой в РЭМ, недавно разработанные методы ДОЭ, рентгеноспектрального микроанализа, низковольтной электронной микроскопии, микроскопии с условиями естественной среды для наблюдения биоматериалов, электронно-лучевой нанолитографии, изготовления наноструктур с помощью ФИП и просвечивающей растровой электронной микроскопии (ПРЭМ, или STEM — scanning transmission electron microscopy). <...> Во второй части приводится обсуждение применения методов анализа на основе РЭМ, включая исследование нанопроволок и углеродных нанотрубок, фотонных кристаллов (ФК, или PС — photonic crystals) и приборов на 10 Предисловие их основе, наночастиц и процессов самосборки коллоидных частиц, получения наноблоков с помощью темплатов, одномерных полупроводниковых наноструктур со структурой вюрцита, биостимулированных материалов, применения наноманипуляторов in situ, а также растровой электронной криомикроскопии для исследования наноструктур. <...> Введение в наноманипулирование in situ для конструирования наноматериалов . <...> Нити из коллоидных кристаллов и пористые волокна из прямых сборок . <...> Одномерные наноструктуры на основе оксидов металлов <...>
Растровая_электронная_микроскопия_для_нанотехнологий_методы_и_применение.pdf
Растровая мэлектронная Под редакцией Уэйли Жу и Жонг Лин Уанга Перевод с английского С. А. Иванова и К. И. Домкина под редакцией канд. техн. наук Т. П. Каминской 4-е издание, электронное дликроскопия Методы и применение я нанотехнологий Москва Лаборатория знаний 2021
Стр.4
УДК 621.3+681.54 ББК 30.3+22.3 Р24 Р24 Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применение / под ред. У. Жу, Ж. Л. Уанга ; пер. с англ. — 4-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 601 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-142-2 В книге под редакцией известных ученых собраны статьи и обзоры видных специалистов в области нанотехнологий, посвященные растровой электронной микроскопии (РЭМ). С помощью РЭМ можно изучать свойства наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Рассмотрены различные типы РЭМ, включая просвечивающие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновский микроанализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов. Книга предназначена для широкого круга практических специалистов в сфере нанотехнологий, но будет полезна также студентам вузов и разработчикам новых типов растровых электронных микроскопов. УДК 621.3+681.54 ББК 30.3+22.3 Деривативное издание на основе печатного аналога: Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применение / под ред. У. Жу, Ж. Л. Уанга ; пер. с англ. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. — 582 с. : ил., [16] с. цв. вкл. — ISBN 978-5-9963-1110-1. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации Translation from the English language edition: Scanning Microscopy for Nanotechnology edited by Weilie Zhou, Zhong Lin Wang ISBN 978-5-00101-142-2 Copyright © 2006 Springer Science + Business Media, LLC All Rights Reserved © Лаборатория знаний, 2015
Стр.5
Оглавление Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Словарь наиболее часто используемых аббревиатур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Глава 1. Основы растровой электронной микроскопии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2. 1.1. Пространственное разрешение и уравнение Аббе . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Устройство растровых электронных микроскопов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.1. Электронные пушки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.2. Электронные линзы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.3. Параметры колонны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.4. Формирование изображения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3. 2.5. Вакуумная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Подготовка образцов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.1. Процедуры получения изображений биоорганических образцов в РЭМ высокого разрешения . . . . . . . . . . 55 3.2. Фиксация образцов и методы сушки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.3. Дегидратация и высушивание на воздухе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.4. Метод сублимационной криосушки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.5. Сушка в критической точке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.6. Нанесение металлических покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.7. Структурные исследования с помощью ВРРЭМ химически фиксированных массивных биологических тканей, высушенных в критической точке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Глава 2. Метод дифракции отраженных электронов (ДОЭ) 1. и примеры исследования материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1.1. История . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2. 1.2. Как работает метод ДОЭ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Данные измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 2.1. Столбец «Фаза» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 2.2. Подгоночный модуль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 2.3. Ориентация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.4. Среднее угловое отклонение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.5. Контраст полос . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 2.6. Крутизна профиля полосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Стр.12
12 Оглавление 3. Анализ данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.1. Анализ размера зерен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.2. Виды карт, получаемых методом ДОЭ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4. Примеры применения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.1. Алюминиевый сплав, полученный сваркой трением . . . . . . . . . . . . . . 90 4.2. Деформированный интерметаллический сплав Fe–Al . . . . . . . . . . . . . 92 4.3. Тонкие пленки платины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 4. 4. Медная тонкая пленка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.5. Алюминиевая тонкая фольга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5. Текущие ограничения метода ДОЭ и перспективы его применения . . . . 105 5.1. Пространственное разрешение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 5.2. Угловое разрешение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5.3. Быстродействие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Глава 3. Рентгеновский микроанализ в наноматериалах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 1.1. Генерация рентгеновских сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 1.2. Детектирование сигнала рентгеновского излучения . . . . . . . . . . . . . 111 1.3. Параметры энергодисперсионного спектрометра . . . . . . . . . . . . . . . . 113 1.4. Рентгеновские артефакты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 2. Моделирование наноматериалов методом Монте-Карло . . . . . . . . . . . . . 121 3. Примеры исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 3.1. Компьютерный чип . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 3.2. Нанопроволока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.3. Наночастицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Глава 4. Низкокиловольтная растровая электронная микроскопия . . . . . . . . . . . . . . 137 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 2. Генерация электронов и ускоряющее напряжение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 3. «Зачем применяют низкокиловольтный режим?» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 4. Применение низких ускоряющих напряжений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 5. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Глава 5. Электронно-лучевая нанолитография в растровом электронном микроскопе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 1.1. Основы электронно-лучевой литографии на базе растрового микроскопа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 1.2. Описание электронно-литографической системы на базе РЭМ . . . 162 1.3. Подключение системы литографии к РЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 2. Материалы и подготовка к обработке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 2.1. Подложки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 2.2. Резисты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 2.3. Нанесение резиста центрифугированием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 3. Генератор шаблонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 3.1. Методические указания по проектированию шаблона . . . . . . . . . . . 178 4. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Стр.13
Оглавление 13 3.2. Конфигурация системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 4. 3.3. Настройка микроскопа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Обработка экспонированного шаблона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 4.1. Проявление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 4.2. Нанесение резиста и взрывная технология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 4.3. Травление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 5.4.4. Контроль шаблона и общие ошибки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187Применение электронно-лучевой нанолитографии в нанотехнологиии 190 5.1. Нанотранзисторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 5.2. Нанодатчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 5.3. Магнитные наноприборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 6. 5.4. Биологические применения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Глава 6. Просвечивающая растровая электронная микроскопия 1. для исследования наноструктур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 2. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 в просвечивающем растровом электронном микроскопе . . . . . . . . . . . . . 203 2.1. Формирование электронного зонда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 3. 2.2. Контраст изображения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Получение изображений 4. Получение спектральных изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 5. Получение трехмерных изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Последние прикладные исследования в области наноструктур . . . . . . . . 234 5.1. Нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 5.2. Нанокатализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 5.3. Стабилизация подложек лантаном . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 5.4. Полупроводниковые нанокристаллы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 5.5. Магнитные наночастицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 5.6. Наностержни из ZnO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 5.7. Наноразмерное разделение фаз в сложных оксидах . . . . . . . . . . . . . . 243 6. Перспективы развития ПРЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Глава 7. Введение в наноманипулирование in situ 1. для конструирования наноматериалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 2. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Электронно-лучевой нагар в РЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 2.1. Предотвращение появления загрязнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 3. 2.2. Удаление загрязнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Типы наноманипуляторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 4. 3.1. Лабораторные конструкции наноманипуляторов . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Рабочие органы манипуляторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 4.1. Зонды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 4.2. Зонды-кантилеверы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 5. 4.3. Микроэлектромеханические захваты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Применение наноманипуляторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 5.1. Нанопозиционирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 5.2. Механическое зондирование наноструктур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
Стр.14
14 Оглавление 5.3. Электрические игольчатые зонды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 5.5. Извлечение тонкого среза полупроводниковой структуры . . . . . . . . 281 5.6. Манипуляция in situ 5.4. Применение наноманипуляторов в электрических зондовых измерениях интегральных микросхем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 в просвечивающем электронном микроскопе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 5. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Глава 8. Применение фокусированного ионного пучка 1. и двухлучевых систем DualBeam для изготовления наноструктур . . . . . . . . 288 2. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 3. Генераторы шаблонов, встроенные в приборы ФИП . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Травление с помощью ФИП либо ХГФО пленок 4. по двумерным шаблонам с программируемой дозой . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 Нанесение рисунка электронным лучом 5. с помощью встроенных генераторов шаблонов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 6. Автоматизация наноразмерного управления пучком . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 7. Непосредственное изготовление наноразмерных структур . . . . . . . . . . . . 299 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Глава 9. Нанопроволоки и углеродные нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 2. Нанопроволоки из полупроводниковых соединений III–V . . . . . . . . . . . 302 3. Нанопроволоки из полупроводниковых соединений групп II–VI . . . . . . 315 4. Одноэлементные нанопроволоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 5. Углеродные нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 5.1. Многостенные углеродные нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 5.2. Одностенные углеродные нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 6. 5.3. Прецизионное отрезание углеродных нанотрубок . . . . . . . . . . . . . . . 341 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Глава 10. Фотонные кристаллы и устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 1.1. Фотонные кристаллы: что это такое? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 1.2. Физическое объяснение происхождения запрещенной зоны в фотонных кристаллах [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 2. 1.3. Обзор применений фотонных кристаллов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 Растровая электронная микроскопия фотонных кристаллов . . . . . . . . . . 355 2.1. 2D фотонные кристаллы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 3. 2.2. Трехмерные фотонные кристаллы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Создание фотонных кристаллов с помощью РЭM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 3.1. Микроманипуляции в РЭM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 4. 3.2. Фотонные кристаллы, полученные путем микроманипуляции . . . . 367 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Глава 11. Наночастицы и коллоидные самосборки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 2. Металлические наночастицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 3. Мезо- и нанопористые металлические наноструктуры . . . . . . . . . . . . . . . 389
Стр.15
Оглавление 15 4. Нанокристаллические оксиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 4.1. Нанокристаллические оксиды для оптических применений . . . . . . . 397 4.2. Нанокристаллические магнитные оксиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 5. Наноструктурные полупроводники и термоэлектрические материалы . 416 6. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 Глава 12. Наноблоки, изготовленные посредством темплатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 2. Материалы и методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 2.1. Производство пористых мембран . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 2.2. Синтез 3D коллоидных кристаллов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 2.3. Электрохимическое осаждение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 2.4. Наблюдения с РЭМ и ПЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 3. Наноблоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 3.1. Нанонити из пористых темплатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432 3.2. Нанотрубки на основе темплатов, модифицированных клеевыми волокнами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 3.3. Нанопроволоки со структурированными концами из темплатов с модифицированными нанотрубками . . . . . . . . . . . . . 435 3.4. Нити из коллоидных кристаллов и пористые волокна из прямых сборок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 3.5. 1D, 2D, 3D инверсные коллоидные кристаллы из трехмерных коллоидных кристаллов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 3.6. Получение 3D металлических сферических коллоидных кристаллов на основе инверсных коллоидных кристаллов . . . . . . . . 450 4. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Глава 13. Одномерные полупроводниковые структуры с кристаллической решеткой типа вюрцита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456 1. Синтез и изготовление одномерных наноструктур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 2.1. Метод газофазного осаждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 2.2. Методы химического синтеза из растворов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 2.3. Совместные методы синтеза, включающие технику литографии . . . 461 3. Одномерные наноструктуры на основе оксидов металлов . . . . . . . . . . . . 463 3.1. Оксидные нанопроволоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 3.2. Оксидные нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 3.3. Оксидные наноленты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 3.4. Иерархическая наноструктура оксида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 4. Механизмы роста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 4.1. Каталитические процессы роста «пар-жидкость-кристалл» . . . . . . . 495 4.2. Самокаталитический механизм роста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501 5. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503 Глава 14. Бионаноматериалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 2. Нановолокна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 2.1. Нановолокна, полученные методом разделения фаз . . . . . . . . . . . . . 510
Стр.16
16 Оглавление 2.2. Трехмерные нановолокнистые макропористые каркасы . . . . . . . . . . 521 2.3. Получение нановолокон посредством электропрядения . . . . . . . . . . 524 3. Наночастицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 3.1. Применение нанокомпозитных каркасов из полимера/гидроксиапатита в инженерии костных тканей . . . . . . 526 3.2. Наночастицы/наносферы для доставки биологически активных агентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 4. Модификация поверхности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 4.1. Методы модификации поверхности, применяемые в инженерии тканей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 4.2. Нанесение желатина Глава 15. Низкотемпературные стадии в наноструктурных исследованиях . . . . . . . . 549 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 2. Термины, используемые в крио-ВРРЭМ водных систем . . . . . . . . . . . . . 550 3. Жидкая вода, лед и витрифицированная вода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552 4. История развития низкотемпературной РЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554 5. Аппаратура и методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 5.1. Внутрилинзовый крио-ВРРЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 5.2. Окололинзовый крио-ВРРЭМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559 5.3. Специальные приемы установки криообразца, используемые при низкотемпературной растровой микроскопии . . 560Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574 на поверхность нановолокнистых PLLA каркасов . . . . . . . . . . . . . . . 540 5. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546
Стр.17