Эксπир
Регистрация / Вход

Анизотропные оптические композитные материалы

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.12.3001
Организация
ИПХФ РАН
Продолжительность работ
2008 - 2009, 15 мес.
Бюджетные средства
14,8 млн
Внебюджетные средства
2,2 млн

Разработка способов получения упорядоченных ансамблей наночастиц с высокоскоррелированными кристаллографическими осями.

Соисполнители

Организация
ФНМ
Организация
ИОНХ РАН

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Лысков Николай Викторович

Предложения

Создание стабильных периодических и периодически-поляризованных структур, фотонных решеток и сверхрешеток в фоторефрактивных кристаллах и оптических волноводах на их основе
Тема
Создание стабильных периодических и периодически-поляризованных структур, фотонных решеток и сверхрешеток в фоторефрактивных кристаллах и оптических волноводах на их основе
Входящий номер
6327
Организация
ТУСУР
Руководитель организации-инициатора
Шелупанов Александр Александрович
:Поиск технологических путей создания на основе нанотехнологий высокоэффективных солнечно-слепых ОЭС-фотокатодов на основе эпитаксиальных структур полупроводниковых нитридов галлия, алюминия, индия, включая короткопериодные сверхрешетки
Тема
:Поиск технологических путей создания на основе нанотехнологий высокоэффективных солнечно-слепых ОЭС-фотокатодов на основе эпитаксиальных структур полупроводниковых нитридов галлия, алюминия, индия, включая короткопериодные сверхрешетки
Входящий номер
6660
Организация
АО "ЦНИИ "Электрон"
Руководитель организации-инициатора
Алымов Олег Витальевич
 Показать еще 5 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
14.07.2008 - 30.09.2008
- Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов по теме проекта. Выбрана стратегия получения сверхрешеток наноструктур A2B6. Для получения исходных коллоидных наночастиц полупроводников A2B6 выбран метод основанный на реакции олеатов металлов с триоктилфосфинселенидом (TOPSe) в дифениловом эфире в температурном интервале от 120 до 210 °С.
- Разработана методика синтеза и оптимизированы условия получения коллоидных растворов монодисперсных наночастиц селенида кадмия размером 3,5 - 6 нм, стабилизированных олеиновой кислотой. Исследованы оптические свойства полученных растворов. По полученным спектрам поглощения рассчитаны ширина запрещенной зоны и размеры наночастиц. Показано, что, размер наночастиц CdSe практически линейно зависят от температуры синтеза, что позволяет точно контролировать диаметр образующихся нанокристаллов задавая температуру роста нанофазы. Показано, что увеличение температуры синтеза, и, соответственно, размера наноструктур приводит к увеличению вклада полезной экситонной люминесценции, тогда как эффективность дефектной люминесценции уменьшается.
- Проведен анализ эффективности метода размерно-селективного осаждения наночастиц выделением фракций наночастиц при постепенном повышении полярности растворителя. Показано, что выделение фракций наночастиц методом размерно-селективного осаждения оказывается эффективным лишь на первой стадии (выделения частиц большего диаметра), но в тоже время оказывается в значительной степени чувствительным к координации поверхности и дефектности наночастиц. Это позволяет использовать метод размерно-селективного осаждения путем повышения полярности растворителя для выделения бездефектных нанокристаллов обладающих высокой экситонной люминесценцией.
- Методом спектроскопии фотолюминесценции показано, что при осаждении наночастиц из коллоидного раствора методом размерно-селективного осаждения при добавлении полярного растворителя в первую очередь происходит осаждение наночастиц координированных малополярным TOPSe, при приливании последующих порций ацетона осаждаются частицы координированные олеиновой кислотой. При последовательном выделении фракций наночастиц методом размерно-селективного осаждения соотношение интенсивностей экситонной и дефектной люминесценции уменьшается, что первичному соответствует осаждению наночастиц с меньшей концентрацией поверхностных дефектов.
Проведено исследование структуры и фазового состава наночастиц CdSe методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, электронной дифракции и дифракции синхротронного излучения с последующим полнопрофильным анализом дифракционных картин. Показано, что использование синтеза в обращенных мицеллах приводит к формированию наночастиц кубического селенида кадмия.
Развернуть
2
01.10.2008 - 31.12.2008
4. Выводы
Проведен синтез полупроводниковых наночастиц CdSe, ZnSe, PbSe, CdTe в различных температурных режимах. Оптические свойства наночастиц исследованы методами спектрофотометрии, спектроскопии люминесценции, рамановской спектроскопии. Электронная структура наночастиц изучена методами РФЭС и EXAFS; показано соответствие состава наноструктур CdSe, ZnSe стехиометрическому составу, а также сдвиг положения уровня Ферми в образцах по мере увеличения размеров наночастиц. Размер и распределение частиц установлены методом просвечивающей электронной микроскопии. Размер частиц увеличивается с ростом температуры синтеза.
Проведен синтез и характеризация пористых мембран и молекулярных сит. Установлена корреляция между типом используемого темплата, условиями синтеза и параметрами пористой структуры диоксида кремния. Проведена размерно-селективная интеркаляция наночастиц в матрицы. Исследованы микроструктура и оптические свойства композитов «наночастицы в матрице». Для исследования процессов размерно-селективной адсорбции сопоставляли характеристики матриц до и после пропитки. По данным МУРРИ, внедрение частиц в поры сопровождается изменением параметра решетки матрицы.
Показано, что мезопористые матрицы MCM-41 селективно поглощают частицы, диаметр которых находится в соответствии с диаметром пор. Однако при внедрении наночастиц происходит взаимодействие силанольных групп с поверхностью частицы и деформация структуры (эластичное растяжение аморфных стенок SiO2). Этот факт можно объяснить большими капиллярными силами, которые заставляют втягиваться частицы в поры, даже если при этом требуется деформация стенок. Показана возможность формирования наночастицы CdSe со структурой сфалерита в порах матрицы.
Для размерно-селективной интеркаляции было предложено использовать мезопористые молекулярные сита с толстыми стенками (SBA-15, мезопористые алюмосиликаты), обладающие большей механической прочностью. На примере внедрения наноструктур в поры SBA-15 была показана возможность выделения монодисперсных фракций наночастиц из смесей вне зависимости от химической природы внедряемых соединений. Показано, для смесей наночастиц наблюдается селективная адсорбция больших частиц матрицами с большим диаметром каналов. С помощью предложенного метода сепарации были получены наночастицы CdSe, обладающие крайне малым распределением по размерам (< 5%), что позволяет использовать полученные частицы для формирования самоорганизованных массивов наноструктур.
Исследована возможность использования мембран пористого оксида алюминия с запирающим слоем для селективного осаждения коллоидных частиц из раствора, что позволяет достигать высокой степени заполнения матрицы. Для разделения частиц по размерам необходим подбор оптимальных параметров диаметра пор матрицы.
Развернуть
3
01.01.2009 - 30.06.2009
Разработаны лабораторные технологии формирования сверхрешеток нанокристаллов. Изготовлены лабораторные образцы сверхрешеток на основе упорядоченных ансамблей наночастиц контролируемого размера, обладающих скоррелированными направлениями кристаллографических осей отдельных наночастиц и всей сверхрешетки в целом.
Развернуть
4
01.07.2009 - 31.10.2009
Разработана методика формирования сверхрешеток полупроводниковых на-ноструктур с пространственной корреляцией кристаллографических осей от-дельных частиц и осей сверхрешеток. Разработаны нелинейные оптические среды на основе сверхрешеток для про-тотипов микролазеров и исследование их генерационных характеристик.
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
ИФМ РАН
профинансировано
Тема
Анизотропные оптические композитные материалы.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 15 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
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
Наноматериалы для постоянных магнитов на основе упорядоченных ансамблей однодоменных ферромагнитных частиц.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
2
Тема
Магнитные композиционные наноматериалы на основе пространственно упорядоченных массивов анизотропных наноструктур для информационных технологий
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
35,4 млн
Количество заявок
7
Тема
Разработка принципов создания гибких солнечных элементов на основе композитных материалов, включающих оптически активные полимеры и неорганические наночастицы.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
14 млн
Количество заявок
3