Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка лабораторных технологий и оптимизация методов получения различных типов углеродных нанотрубок и новых наноструктур на основе одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных внедрением или кристаллизацией неуглеродных веществ внутри канала, для функциональных элементов наноэлектроники и автоэлектронных эмиттеров

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
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

Соисполнители

Организация
ФНМ
Организация
КФТИ КазНЦ РАН

Этапы проекта

1
20.04.2007 - 31.07.2007
1. Предмет и цель работы.
Предмет исследования – углеродные нанотрубки. Цель работы - Целью первого этапа работы является анализ научно-технической литературы и других материалов по разрабатываемой теме, проведение синтеза, очистки и исследования одностенных и многостенных углеродных нанотрубок (ОСНТ и МСНТ), а также одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (ОСНТ@ПУ), отработка методов открытия и отделения единичных нанотрубок из полученных пучков, анализ их структуры, разработка методики эмиссионных исследований планарных эмиттеров на основе углеродных нанотрубок в условиях сверхвысокого вакуума и проведение предварительных измерений.
2. Методология проведения работы.
Проведен синтез и отработана методика получения чистых одностенных углеродных нанотрубок (80-95 масс.%) электродуговым методом, для чего проведена оптимизация геометрии вакуумной камеры и скорости подачи графитового электрода. Контроль качества ОСНТ осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Для формирования планарных катодов и получения массивов МСНТ (с коническими стенками) методом CVD оптимизированы такие характеристики синтеза, как температурный интервал, скорость подачи углеводородов и материал подложки с катализатором роста.
Отработана технология получения новых композитов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (нанокомпозит ОСНТ@ПУ). Разработана методика выделения единичных нанотрубок и открытия концов нанотрубок с помощью ультразвуковой обработки. Методами растровой электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура полученных единичных МСНТ и ОСНТ@ПУ.
Новизна предлагаемого подхода состоит:
Предлагаемый подход к созданию нанокомпозитов является абсолютно новым, не имеющим анналов в мировой науке. Его потенциальная эффективность определяется результатами предварительных исследований.
3. Результаты работы.
Отработана технология получения новых композитов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (нанокомпозит ОСНТ@ПУ). Разработана методика выделения единичных нанотрубок и открытия концов нанотрубок с помощью ультразвуковой обработки. Методами растровой электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура полученных единичных МСНТ и ОСНТ@ПУ.
4. Область применения результатов.
Изготовление на основе массивов одностенных углеродных нанотрубок, точеченые катоды на основе нанокомпозитов и зонды для атомно-силовой микроскопии.
5. Выводы.
Создан необходимый задел для дальнейшего создания полевых эмиттеров, точечных катодов и зондов для атомно-силовой микроскопии на основе углеродных нанотрубок.
Развернуть
2
01.08.2007 - 31.12.2007
1. Разработаны общие подходы к заполнению ОСНТ различными соединениями. Разработаны способы кристаллизации полупроводников, ионных соединений, диэлектриков и т.д. во внутренних каналах ОСНТ.
2. Сформированы нанокомпозиты «1Dкристалл@ОСНТ» и исследованы их микроструктуры.
3. Разработаны методы формирования подложек для планарных автоэмиссионных эмиттеров с пространственно-упорядоченным расположением частиц катализатора в порах инертной матрицы
4. Разработаны методы формирования планарных автоэмиссионных эмиттеров.
5. Исследованы эмиссионные характеристики планарных автоэмиссионных эмиттеров в условиях сверхвысокого вакуума.
6. Исследованы in-situ методом РЭМ планарные эмиттеры.
7. Разработаны методы формирования атомно-острых зондов для атомно-силовой микроскопии и тестирование работы устройств.
8. Разработаны методики эмиссионных исследований точеных автоэмиссионных катодов и проведены предварительные измерения.
9. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
10. Исследованана атомная структура одномерных нанокристаллов и динамики их поведения под пучком.
11. Составлен промежуточный отчет.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Созданы полевые эмиттеры на основе покрытий из углеродных нанотрубок и точечные катоды на основе нанокомпозита ОСНТ@ПУ,
  создан необходимый задел для изготовления изделий на основе из углеродных нанотрубок нанокомпозита ОСНТ@ПУ.
  Проведены исследования физических свойств 1D кристалл@ОСНТ, которые необходимы при дальнейшем использовании их в качестве функциональных элементов наноэлектроники.
  Получены тройные нанокомпозиты 1D кристалл@ОСНТ@ПУ, которые также предполагается использовать в качестве функциональных элементов наноэлектроники.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Разработаны прототипы вакуумных рентгеновских микротрубок с автоэлектронными эмиттерами на основе углеродных нанотрубок,
  Прототипы туннельных диодов на основе композитов ОСНТ@пироуглеродное покрытие, а также АСМ кантелеверы для атомно-силовой микроскопии.
  Изготовлен прототип рентгеновской микротрубки.
  На отчетном этапе объекты интеллектуальной собственности не
создавались.
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
Создание объемных углеродных материалов на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами. Создание материалов с наноструктурой в системе металл-углерод, обладающих свойствами, превышающими свойства существующих аналогов. Исследование процесса массовой спонтанной кристаллизации сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления с большим реакционным объемом для разработки технологии синтеза высокопрочных совершенных монокристаллов алмаза. на установке: "Автоматизированная ростовая установка высокого давления для получения высокочистых и допированных кристаллов алмаза и углеродных наноструктур на основе С60 (Автоматизированная ростовая установка) (рег. № 4-72)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,8 млн
Количество заявок
1
Тема
Одностенные углеродные нанотрубки с аморфной оболочкой.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1