Эксπир
Регистрация / Вход

Исследование и разработка методов получения упорядоченных наноструктурированных пленок, основанных на процессах самосборки ансамблей коллоидных наночастиц и наноструктур. Исследование и разработка методов получения монокристаллических и наноструктурированных пленок на основе монодисперсных сферических частиц кремнезема для создания функциональных фотонно-кристаллических и сенсорных пленочных материалов

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3167
Организация
ИАиЭ СО РАН
Руководитель работ
Плеханов Александр Иванович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Внебюджетные средства
5 млн

Разработка научных основ жидкофазных технологий формирования наноструктурированных плёнок с заданными функциональными характеристиками, базирующихся на процессах самосборки коллоидных наночастиц, протекающих в водных или органических средах при нормальных условиях температуры, давления и атмосферы окружающей среды

Этапы проекта

1
20.04.2007 - 31.07.2007
Разработана методика получения суспензий наноразмерных монодисперсных сферических частиц кремнезёма (МСЧК) с дисперсией по размерам не более 3-4% и воспроизводимостью 85-90%. Методика развита также в направлении получения МСЧК субмикронного размера, замены дисперсионной среды (тетраэтоксисилана) на воду, диэтиловый эфир, ацетон и диметилсульфоксид, приготовления разнообразных по дисперсионным средам и свойствам лиофобных и лиофильных суспензий МСЧК, что позволяет решать задачи создания функциональных фотонно-кристаллических пленочных материалов и сенсорных пленок.
Проведен обзор химических реакций халконов, хинонов и полиметиновых красителей с реагентами аминного типа и дана их сравнительная оценка. Дано обоснование метода гидролитической конденсации алкоксисилильных производных для модификации кремнеземных частиц. Предложенные для синтеза хромофоры являются новыми соединениями.
Впервые построена модель наноструктурированной пленки с инфильтрованными J-агрегатами органических красителей и проведен её детальный теоретический и численный анализ. Показано, что в периодической среде, содержащей J-агрегаты красителей, возникают новые условия формирования оптической бистабильности, требующие значительно меньших плотностей агрегатов и более чем на порядок меньшей интенсивности светового поля, чем в случае однородной среды, что представляет интерес для создания малогабаритного чувствительного сенсора, например, pH окружения.
Разработан и изготовлен макет аппаратуры для исследования спектральных характеристик микроскопических структур пленочных материалов с помощью микроскопа. Макет обеспечивает измерение спектров пропускания в диапазоне от 400 до 1000 нм, с разрешением 1нм с динамическим диапазоном сигнала не менее 60000.
Проведён патентный поиск по теме «Разработка методики и получение лиофобных, лиофильных и смешанных лиофильно-лиофобных суспензий наноразмерных монодисперсных сферических частиц кремнезема (МСЧК) в водной и органических средах», позволивший обосновать рабочую методику.По результатам НИР первого этапа 4 статьи приняты к публикации в ведущих физических и химических журналах.
Развернуть
2
01.08.2007 - 31.12.2007
Разработаны методы нанокристаллизации кремнеземных наночастиц в монокристаллические пленочные материалы на твердой подложке. Получены фотонно–кристаллические плёнки из лиофобных суспензий. Проведён целенаправленный синтез функциональных органических хромофоров полиметинового типа для модификации кремнеземных частиц. Осуществлена характеризация полученных соединений методами ЯМР спектрометрии, УФ и ИК-спектроскопии. Разработан и изготовлен макет аппаратуры для измерения оптических сигналов с использованием импульсных и непрерывных источников света. Создан макет оптического стенда для исследования наноструктурированных упорядоченных пленок. Проведено патентное исследование по наноструктурным хемосенсорным материалам по ГОСТ 15.011-96. Составлен промежуточный отчет.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.07.2008
Из лиофильных суспензий МСЧК получены монокристаллические плёнки опала, обладающие высоким оптическим качеством с минимум микротрещин, не содержащие доменов и двойников.
  Разработано программное обеспечение для измерения параметров оптических волноводов с МСЧК, обеспечивающее автоматизированный ввод излучения в волновод и исследование пространственных характеристик излучения на выходе.
  В результате сопоставления оптических измерений, электронно-микроскопических исследований и расчетных данных установлено, что полученные пленки опала являются монокристаллическими.
  Разработанные при выполнении темы НИР технологии являются патентоспособными.
Развернуть
4
01.08.2008 - 31.10.2008
Получены экспериментальные образцы кремнеземных частиц и материалов, модифицированных органическими функциональными молекулами, исследованы фотохимические свойства и их взаимодействие с химическим реагентом аминного типа.
  Разработан и изготовлен макет аппаратуры для проведения измерений параметров оптических волноводов с монодисперсными сферическими частицами кремнезёма.
  Исследованы оптические свойства плёночных материалов с модифицированной и немодифицированной поверхностью наночастиц кремнезёма.
  Исследованы свойства оптических волноводов с пленочными наноструктурами на основе наночастиц кремнезема.
  Оформлены заявки на патенты.
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
Тема
Исследование и разработка методов получения упорядоченных наноструктурированных пленок, основанных на процессах самосборки ансамблей коллоидных наночастиц и наноструктур
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
40 млн
Количество заявок
5
Тема
Разработка методов получения наноструктурированных каталитических систем функционально-избирательного действия для создания экологически чистых, ресурсосберегающих технологий в процессах органического синтеза и обезвреживания газовых выбросов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
13
Тема
Разработка «интеллектуальных» органических и гибридных наноструктурированных пленок
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов программируемой самосборки молекулярных и супрамолекулярных наноструктур.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
2
Тема
Создание средств измерений и нормативно-методической базы для выполнения измерений геометрических размеров наночастиц монодисперсных фракций в процессе их получения.
Продолжительность работ
2008 - 2010, 25 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
1