Эксπир
Регистрация / Вход

Метрология, дефектоскопия и стандартизация наносистем и наноматериалов

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3080
Организация
ИХФ РАН
Руководитель работ
Шуб Борис Рувимович
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
0,5 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 30.06.2007
1. Проведен анализ научной и патентной литературы по проблеме нанометрологии и нанодефектоскопии. Аргументирована острая необходимость опережающих проблемно-ориентированных поисковых исследований, нацеленных на разработку новых экспериментальных методов, которые должны составить методологический базис сертификации и стандартизации наноизделий и средств, вовлечённых в процессы их производства.
  2. Подготовлен к публикации аналитический обзор по строению и физико-химическим свойствам совершенных (бездефектных) и несовершенных (содержащих точечные дефекты) наночастицам оксидов металлов.
  Установлено, что современные варианты сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и спектроскопии (СТС) могут составить базис новых аналитических методов, востребованных нанометрологией и нанодефектоскопией.
На примерах оксидов и нанооксидов металлов (Al, Pt, W, Ti) продемонстрировано, что современные методы СТМ и СТС позволяют:
- измерять электронные спектры совершенных наночастиц, НЧ;
- детектировать единичные и ассоциированные точечные дефекты НЧ;
- определять пространственные распределений дефектов;
- определять пространственные и энергетические распределений электронов, захваченных точечными дефектами (анионными вакансиями, атомами замещения и адатомами);
- детектировать единичные электронные спины ( парамагнитные поверхностные комплексы);
- измерять фононные и колебательные спектры единичных НЧ и единичных поверхностных комплексов;
- определять ( по результатам измерений электронных и фононных спектров ) химический состав и атомное строение единичных НЧ.


3. Закончено изготовление узлов и монтаж новой исследовательской установки, укомплектованной высоковакуумным СТМ «OMICRON» и системами предварительной подготовки образцов, включающей систему ионной очистки (методом ионной бомбардировки, Ar + , 1 кэВ) и систему напуска газов.
Ожидаемые (после окончания пуско-наладочных работ) технические характеристики установки:
давление остаточных газов не более 10 ( - 10 ) торр.
туннельные токи от 1 pA до 300nA,
напряжения на контактах от 0 до 10 V,
температуры от 25 до1500 K,
латеральное и нормальное разрешение δ x = 0,1A и δz = 0,01A, соответственно, достаточны для апробации создаваемых аналитических методов нанодефектоскопии.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.10.2007
Методами СТМ и СТС изучены особенности электронного строения низкоразмерных углеродных наноструктур – одноатомных и многоатомных углеродных вакансий, складок, трубок, вращательно смещённых поверхностных слоёв. Впервые обнаружены новые спектроскопические эффекты, обусловленные слабыми обменными взаимодействиями атомов углерода, принадлежащих различным графеновым сеткам. Разработаны способы распознавания линейных точечных дефектов по результатам спектроскопических измерений.
Для точечных дефектов ( вакансий кислорода и гидратных комплексов, адсорбированных на оксидах металлов) составлены спектроскопические «портреты», позволяющие решать задачи диагностики металло-оксидных наноматериалов.
Для единичных кластеров плазменного наноалюминия, который применяется при синтезе новых энергонасыщенных материалов; а также для нанооксидов титана, которые применяются при фотоэлектролизе воды под воздействием солнечного излучения и для тонких наноалмазных плёнок широкого спектра применений,
определены все основные количественные показатели, характеризующие степень несовершенства (дефектности) диагностировавшихся образцов.
Полученные результаты продемонстрировали высокую эффективность разрабатываемых диагностических методов, позволяющих с “естественным” пространственным разрешением (порядка 1 нм, что соответствует размерам областей локализации электронов, захваченных дефектами) детектировать и изучать строение и физико-химические свойства единичных и ассоциированных анионных вакансий, гидратных комплексов, одно- и многоатомных углеродных вакансий, различных линейных дефектов пиролитического графита.
Достоинства этих методов, не имеющих близких мировых аналогов, определяются высокой точностью и высокой чувствительностью новых вариантов СТС, позволяющих изучать атомное и электронное строение наноматериалов на уровне единичных наночастиц и единичных дефектов.
Выработаны рекомендации по организации контроля качества наноизделий, представляющих интерес для синтеза новых высокоэнергетических топлив, фотокаталитического разложения воды и электролитических методов формирования алмазоподобных плёнок на поверхности металлов.
Область возможных применений разработанных диагностических средств охватывает широкий круг систем, представляющих интерес для нанокатализа, нанофотоники, нанобиологии, наноэлектроники и т.д.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43