Эксπир
Регистрация / Вход

Оптимизация технологических процессов синтеза углеродных нанотрубок различных модификаций и создание на их основе функциональных элементов наноэлектроники

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3173
Руководитель работ
Томишко Мария Михайловна
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
2,5 млн

Разработка лабораторной технологии, допускающей масштабирование процесса получения различных типов углеродных нанотрубок, в том числе с заранее заданной величиной проводимости для зондовой микроскопии, материалов на основе одностенных и многостенных нанотрубок для автоэлектронных эмиттеров приборов вакуумной электроники и сверхбыстрых модуляторов световых пучков

Этапы проекта

1
20.04.2007 - 30.06.2007
Целью работы на первом этапе является подбор технологических режимов синтеза нанотрубок термокаталитическим методом с целью получения нанотрубок, пригодных для изготовления на их основе приборов наноэлектроники. В процессе работы было показано, что имеющийся у авторов термокаталитический метод синтеза многостенных углеродных нанотрубок, позволяет, изменяя технологические условия проведения процесса, получать нанотрубки с различным содержанием интеркалированного во внутритрубном пространстве никеля и, соответственно, с различными магнитными свойствами.
В результате проведения работы были получены следующие результаты:
1. Проведена работа по определению параметров оптимизации процесса получения углеродных нанотрубок, предназначенных для изготовления приборов наноэлектроники.
2. Создана и отлажена лабораторная установка для получения УНТ..
3. Проведена оптимизация процесса получения углеродных нанотрубок на лабораторной установке путем подбора параметров технологического процесса..
4. Получены опытные образцы УНТ со стабильно воспроизводимыми размерами.
5. Проведены исследования их структуры электронно-микроскопическим методом.
6. Проведены исследования их магнитных свойств с помощью магнитных весов.
7. Разработана эксклюзивная методика магнитной сепарации УНТ, позволяющая получать материал с унифицированными магнитными свойствами, предназначенный для использования при изготовлении приборов наноэлектроники.
Полученные результаты по оптимизации процесса получения углеродных нанотрубок дают основу для дальнейшей работы по созданию:
• нового типа зондов для сканирующей силовой микроскопии;
• сверхбыстрых модуляторов световых пучков;
• автоэмиссионных катодов.
Развернуть
2
01.07.2007 - 07.12.2007
1. Цель и задачи этапа работ:
Создание зондов для сканирующей силовой микроскопии с рабочей частью в виде углеродной нанотрубки
2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
1. Разработан метод и создана экспериментальная установка для изготовления зондовых датчиков для сканирующей силовой микроскопии, рабочий элемент которых представляет собой многостенную углеродную нанотрубку с заостренным концом, расположенную соосно зонду. Метод пригоден для серийного выпуска зондовых датчиков.
2. Изготовлены опытные образцы зондов для атомно-силовой (АСМ) и сканирующей туннельной (СТМ) микроскопии.
3. Проведены испытания экспериментальных образцов СТМ и АСМ зондов.
4. Результаты
1. Проведен анализ литературных данных и патентный поиск. Составлен отчет о патентных исследованиях.
2. С помощью разработанного в процессе выполнения этапа метода получены экспериментальные образцы модифицированных УНТ АСМ и СТМ зондов. Материалом для СТМ зондов служила проволока из сплава Х20Н80 (нихром).
3. Разработана программа, методика и проведены испытания экспериментальных образцов зондов.
4. Испытание СТМ зондов показало высокое пространственное разрешение: в плоскости поверхности образца - 2-6 нм, по вертикальной оси к поверхности образца - до 2А, и хорошею воспроизводимость - менее чем у 10 % СТМ зондов встречаются такие дефекты, как асимметрия острия и двойное острие иглы. СТМ зонды, модифицированные УНТ, устойчивы к силовому воздействию. При длительном сканировании происходит повышение качества изображений.
5. Испытания АСМ зондовых датчиков (кантилеверов), модифицированных УНТ показало разрешающую способность ~ 3А по оси, перпендикулярной к поверхности объекта. Рассчитанный по тестовым полоскам угол сходимости составлял 20о.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
В процессе работы с помощью методов просвечивающей электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, инфракрасной и рамановской спектроскопии была разработана методика создания сверхбыстрых модуляторов световых пучков на основе УНТ и с помощью ее были изготовлены сверхбыстрые модуляторы.
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.10.2008
Разработаны методики создания точечных автоэмиссионных катодов на основе одиночных нанотрубок, расположенных на острие игл;
  Созданы планарные автоэмиссионые катоды на основе углеродных онионов, распо-ложеные на подложке;
  Созданы планарные автоэмиссионные катоды на основе спрессованных многостенных углеродных нанотрубок;
  Определены плотности эмиссионных центров автоэмиссионных катодов на основе угле-родных нанотрубок с помощью сканирующей туннельной микроскопии,
  Разработанные методики и созданные на их основе экспериментальные установки позволяют легко масштабировать процессы. Производство будет отличаться низкими энергозатратами и высокой произ-водительностью
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 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
профинансировано
Тема
Оптимизация методов синтеза углеродных нанотрубок различных модификаций для применения в материалах функциональных элементов наноэлектроники
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
10
Тема
Создание нового типа наноразмерных моноэнергетических источников электронов на основе упорядоченных углеродных наноструктур для приборов вакуумной электроники
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка лабораторных технологий получения и методик комплексного исследования органических и неорганических наноструктур, углеродных нанотрубок с использованием рентгеновского и электронного рассеяния, атомно-силовой и электронной микроскопии.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Одностенные углеродные нанотрубки с аморфной оболочкой.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов морфологической модификации поверхности полимерных материалов и покрытий для эффективной реализации «эффекта лотоса».
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2