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». <...> Мы живём в век новой научно-технологической революции, характеризующейся стремительным уменьшением размера устройств. <...> Объектами нанотехнологий могут быть как непосредственно низкоразмерные объекты – наноэлементы с вышеуказанными размерами
как минимум по одному измерению (наночастицы, нанопорошки,
нанотрубки, нановолокна, наноплёнки, нанопоры), так и макроскопические объекты (объёмные материалы, отдельные элементы
устройств и систем), структура которых контролируемо создается
с разрешением на уровне отдельных наноэлементов. <...> При этом
под устройствами или системами, изготовленными с использова-
3
нием нанотехнологий, понимаются таковые, в которых как минимум один компонент является объектом нанотехнологий (т.е.
существует как минимум одна стадия технологического процесса, результатом которой является объект нанотехнологий). <...> В диапазон размеров, отведённый нанотехнологиям, попадают не только физические и химические объекты (атомы, молекулы, плазма, кластеры частиц, неорганические и органические
соединения атомов), но и сугубо биологические (белки, вирусы,
ДНК, человек). <...> В первую часть пособия вошли следующие темы: предмет
плазменной нанотехнологиии; источники плазмы и пучков заряженных частиц; диагностика в плазменной нанотехнологии; углеродные структуры; распыление; пористость; плазменная медицина. <...> Объектами нанотехнологий могут быть как непосредственно низкоразмерные объекты - наноэлементы с характерными размерами как минимум по одному измерению (наночастицы,
нанопорошки <...>
_Плазменная_нанотехнология.pdf
Ю.В. Мартыненко, А.А. Сковорода
ПЛАЗМЕННАЯ
НАНОТЕХНОЛОГИЯ
Учебное пособие
ЧАСТЬ 1
Москва
Российский университет дружбы народов
2010
Стр.2
ББК 22
М 29
Рецензент –
доктор физико-математических наук,
профессор В.С. Лисица
Мартыненко Ю.В., Сковорода А.А.
М 29 Плазменная нанотехнология: Учеб. пособие. Ч. 1. –
М.: РУДН, 2010. – 111 с.
ISBN 978-5-209-03528-2
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.
ISBN 978-5-209-03528-2
ББК 22
У т в е р ж д е н о
РИС Ученого совета
Российского университета
дружбы народов
© Мартыненко Ю.В., Сковорода А.А., 2010
© Российский университет дружбы народов, Издательство, 2010
2
Стр.3
ПРЕДИСЛОВИЕ
В названии «плазменная нанотехнология» мы встречаем
три существенных для нас термина – плазма, нано и технология.
Определимся сначала с первым и последним понятием. Энциклопедический
словарь определяет технологию (от греч. techne – искусство,
мастерство, умение + logos – наука) как совокупность
методов обработки, изготовления, изменения состояния (свойств,
формы) первоначального сырья в процессе производства конечной
продукции. Задача технологии - использование законов природы
на благо человека. Нам давно известны технологии машиностроения,
технологии химической очистки воды, информационные
технологии и т.д. Видно, что технологии в основе своей
различаются природой используемого материала. В этой связи
появление термина «плазма» отвечает этой традиции.
Всем известен современный слоган "высокие технологии".
Эти технологии ассоциируются у нас с микроэлектроникой,
компьютерами, мобильной связью, биологией, медициной и др.
Связаны они, как правило, с удивительно маленькими размерами
устройств. Мы живём в век новой научно-технологической революции,
характеризующейся стремительным уменьшением размера
устройств. В соответствии с официальным глоссарием Государственной
корпорации «Роснано» нанотехнология определяется
следующим образом. Это совокупность технологических
методов и приёмов, используемых при изучении, проектировании,
производстве и применении структур, устройств и систем,
включающих целенаправленный контроль и модификацию формы,
размера, интеграции и взаимодействия составляющих их отдельных
наномасштабных элементов (с характерными размерами
порядка 100 нм и меньше), наличие которых определяет ключевые
характеристики и свойства получаемых продуктов. Объектами
нанотехнологий могут быть как непосредственно низкоразмерные
объекты – наноэлементы с вышеуказанными размерами
как минимум по одному измерению (наночастицы, нанопорошки,
нанотрубки, нановолокна, наноплёнки, нанопоры), так и макроскопические
объекты (объёмные материалы, отдельные элементы
устройств и систем), структура которых контролируемо создается
с разрешением на уровне отдельных наноэлементов. При этом
под устройствами или системами, изготовленными с использова3
Стр.4
нием нанотехнологий, понимаются таковые, в которых как минимум
один компонент является объектом нанотехнологий (т.е.
существует как минимум одна стадия технологического процесса,
результатом которой является объект нанотехнологий).
В диапазон размеров, отведённый нанотехнологиям, попадают
не только физические и химические объекты (атомы, молекулы,
плазма, кластеры частиц, неорганические и органические
соединения атомов), но и сугубо биологические (белки, вирусы,
ДНК, человек). Это отражает современный этап конвергенции
наноразмерных физико-химических, биологических, информационных
и когнитивных (науки о человеке) наук и технологий
(НБИК). В нашем курсе мы стараемся следовать этим современным
тенденциям и давать информацию по всем компонентам
НБИК с единых физических позиций. Это привело к определённым
особенностям выбора в нашем пособии тем, играющих важную
роль в плазменных нанотехнологиях.
В первую часть пособия вошли следующие темы: предмет
плазменной нанотехнологиии; источники плазмы и пучков заряженных
частиц; диагностика в плазменной нанотехнологии; углеродные
структуры; распыление; пористость; плазменная медицина.
4
Стр.5
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие…………………………………………………………3
Тема 1. Предмет плазменной нанотехнологии……………...……..5
Тема 2. Источники плазмы и пучков заряженных частиц………15
Тема 3. Диагностика в плазменной нанотехнологии…………….32
Тема 4. Углеродные структуры……………………………………53
Тема 5. Распыление………………………………………………...67
Тема 6. Пористость………………………………………………...83
Тема 7. Плазменная медицина…………………………………….99
Описание и программа курса «Плазменная нанотехнология»..108
111
Стр.112