Конструкционные и функциональные наноструктурные материалы

В настоящее время область исследования наноструктурных объектов является наиболее быстроразвивающейся, поскольку такая структура может существенно улучшить и даже полностью изменить свойства материала. Под наноматериалами принято понимать материалы, в которых средний размер кристаллических частиц < 100 нм Получение данных материалов напрямую связано с нанотехнологиями, т.е. технологиями манипуляции на атомном уровне (осаждение тонких пленок, однослойных и многослойных покрытий). Нанокристаллические материалы имеют разнообразные формы и обладают уникальными химическими, физическими и механическими свойствами.
Развитие этой области открыло возможности конструирования средствами зонной инженерии и инженерии волновых функций и последующего изготовления с помощью современных высоких технологий наноструктур (сверхрешетки, квантовые ямы, точки и нити, квантовые контакты, атомные кластеры и т.д.) с электронным спектром и свойствами, требуемыми для обнаружения и изучения новых физических явлений или для соответствующих приложений. Сконструированные таким образом наноструктуры являются, по существу, искусственно созданными материалами с наперед заданными свойствами.
Вне всяких сомнений, элементная база, основанная на использовании разнообразных низкоразмерных структур, является наиболее перспективной для электронной техники новых поколений. Однако при переходе к системам нанометрового масштаба начинает отчетливо проявляться квантовомеханическая природа квазичастиц в твердом теле. В результате возникает принципиально новая ситуация, когда квантовые эффекты (размерное квантование, конфайнмент, туннелирование, интерференция электронных состояний и др.) будут играть ключевую роль в физических процессах в таких объектах и в функционировании приборов на их основе.
Достижения в разработке и изготовлении наноструктур различного назначения в наибольшей степени определяются уровнем развития технологий, которые позволяют с атомной точностью получать наноструктуры необходимой...

За последние годы сделано немало для развития нанотехнологий, включающих в самом общем смысле создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, т.е. ее упорядоченными фрагментами с характеристическим размером от 1 до 100нм.
Сами наноструктуры можно создавать двумя принципиально разными способами: «снизу-вверх» - путем самосборки или самоорганизации атомов и молекул с образованием надмолекулярных структур и «сверху-вниз» путем диспергирования крупных объектов.
Управляя размерами и формой наноструктур, можно в определенных рамках придавать таким материалам совершенно новые, практически выгодные (и нередко рекордные), свойства, резко отличающиеся от свойств обычных материалов – прародителей. Однако для этого нужно детально исследовать всю систему, а система должна быть сложной и открытой, т.е. способной обмениваться с окружающей средой как 2 веществом, так и энергией. Иначе упорядочения с образованием заданной наноструктуры не произойдет. Подходы самоорганизации сокращают усилия исследователей, однако они реализуются в узком диапазоне условий – и при полном соблюдении законов нелинейной термодинамики. Основным условием развития нанотехнологий должен быть выверенный, профессиональный научный подход, требующий больших усилий, знаний и финансовых вложений в дорогостоящие фундаментальные исследования. Поэтому нанотехнологии не могут быть мгновенной панацеей от всех наших проблем, а их развитие займет длительное время даже в условиях жесточайшей нанотехнологической гонки, стартовавшей во всем мире.
Существование наноматериалов закономерно и не подрывает никаких известных нам основ мироздания, просто пришло их время.
Возникновение нанотехнологий «просто» означает качественный скачок в философии получения практически важных веществ - создание невидимых простых глазом сложных устройств и систем, размеры которых находятся в диапазоне размеров надмолекулярных образований. «Обычная» химия работает...