Подрисуночные подписи

Подрисуночные подписи

 

РИС. 1. Аббревиатура компании, составленная из атомов Xe.

РИС. 2. Изменение относительного числа публикаций по одному направлению во времени: научные исследования (кривая 1), технологические разработки (2), производство (3). По данным Фраунгоферовского института системных и инновационных исследований ФРГ.

РИС. 3. Изменение размера активных узлов логических элементов (1) и длины затвора транзисторов (2) во времени [ Thompson S.E., Parthasarathy S. Mater. Today. 2006. V. 9. P. 20].

РИС. 4. Характерные координационные фигуры и полиэдры (в скобках указаны значения КЧ для центрального атома): 1 – гантель (1); 2 – уголок (2); 3 – треугольник (3); 4 – квадрат (4); 5 – тетраэдр (4); 6 – тетрагональная пирамида (5); 7 – тригональная пирамида (5); 8 – октаэдр (6); 9 – тригональная призма (6); 10 – одношапочная тригональная призма (7); 11 – семивершинник (7); 12 – пентагональная бипирамида (7); 13 – куб (8); 14 – квадратная антипризма (свёрнутый куб, 8); 15 – тригональный додекаэдр (8); 16 – двухшапочная призма (8); 17 – трёхшапочная тригональная призма (9); 18 – икосаэдр (12); 19 – притуплённый (лавесов) тетраэдр (12); 20 – кубооктаэдр (12); 21 – гексагональный кубооктаэдр (12); 22 – ромбододекаэдр (14); 23 – пентагондодекаэдр (20); 24 – притуплённый октаэдр (24). [Современная кристаллография, т. 2. М.: Наука, 1979. С.97]

РИС. 5. Сочленение координационных полиэдров ребрами (а) и вершинами (б, в). Мостиковыми являются осевые (б) или экваториальные (а, в) атомы.

РИС. 6. Примеры структур силикатов. [Современная кристаллография, т. 2. М.: Наука, 1979. С. 139]

РИС. 7. Примеры плоскостей с индексами Миллера.

РИС. 8. Типы кристаллических решеток.

РИС. 9. Формы кристаллов: 1 - трёхмерные (нульмерные); 2 – одномерные; 3 – двумерные.

РИС. 10. Точечные дефекты кристаллической решетки: а – Френкеля, б – Шоттки, в – анти-Шоттки.

РИС. 11. Схема вакансионной петли.

РИС. 12. Схема атомных плоскостей в бездефектном кристалле (1), в кристалле с краевой (2) и винтовой дислокацией (3).

РИС. 13. Схема перемещения дислокации.

РИС. 14. Зависимость среднего расстояния между атомами в зависимости от размера частиц Au, находящихся на подложке (кривая 1), и свободных частиц Au (2). [ Miller J. T. et al. J. Catal. 2006. V. 240. P. 222]

РИС. 15. Изменение параметра кристаллической решетки Pd a c размером частицы d.

РИС. 16. Изменение объема кристаллической ячейки анатаза с размером частицы d. [ Zhang H. et al. PhysChemChemPhys. 2009. V. 11. P. 2553]

РИС. 17. Зависимость параметра кристаллической решетки СеО₂ в зависимости от размера частицы d. [ Deshpande S. et al. Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. 133113]

РИС. 18. Идеальная (а) и искаженная при образовании кислородных вакансий и замене ионов Се⁴⁺ на Се³⁺ (б) кристаллическая решетка СеО₂. [ Deshpande S. et al. Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. 133113]

РИС. 19. Диаграммы плавкости бинарных систем. Пояснения в тексте.

РИС. 20. Диаграммы плавкости бинарных систем с образованием нестехиометрических соединений (заштрихованы): 1, 2 – с избытком или недостатком одного из компонентов; 3 – с образованием двусторонней фазы.

РИС. 21. Каналы в оксидных бронзах: 1 – тетрагональные, 2 – пентагональные, 3 - гексагональные.

РИС. 22. Строение CF (1) и C₂F (2).

РИС. 23. Термогравиграмма разложения С₈К: 1 – С₈К, 2 – С₂₄К, 3 – С₄₀К.

РИС. 24. Строение интеркалата C₆Li (1) и C₈K (2).

РИС. 25. Строение слоистых дихалькогенидов переходных металлов.

РИС. 26. Зависимость объемной доли тройных стыков (1) и межзеренных слоев толщиной 1 нм (2) от размера кристаллитов d.

РИС. 27. Схематическое представление аморфного Si (1) и гидрогенизованного Si (2).

РИС. 28. Характеристические температуры стеклообразующих систем: 1 – нижняя температура отжига; 2 – температура трансформации (T_g); 3 – верхняя температура отжига; 4 – температура размягчения; 5 – рабочая температура; 6 – температура плавления. I – хрупкое твёрдое тело; II – вязкая область; III – расплав.

РИС. 29. Температурные зависимости скорости гомогенного образования кристаллических зародышей (кривая 1) и скорости роста кристаллов (2). I – зона кристаллизации; II – зона переохлаждения.

РИС. 30. Температурный режим образования ситалла. T ₁ – температура образования кристаллических зародышей, T ₂ – температура роста зародышей.

РИС. 31. Основные типы наполнителей композитов: 1 – гранулярные; 2 – игольчатые; 3 – волокнистые; 4 – слоистые.

РИС. 32. Схема образования интеркалатов (а) и композитов с частицами расщепленной глины (б).

РИС. 33. Идеализированное изображение металлических кластеров с магическим числом атомов.

РИС. 34. Однослойные кластеры MoS₂ по результатам атомно-силовой микроскопии [ Lauritsen J.V. et al. Size-dependent structure of MoS₂ nanocrystals. Nature Nanotechnol. 2007. V. 2. P. 53–58].

РИС. 35. Формы трубчатых одномерных материалов и их сферических аналогов: I – однофазные материалы (первое поколение); II – двухфазные материалы с внутренней полостью (второе поколение); III – многоуровневые структуры (третье поколение); 1 – макропористые; 2 – ядро в оболочке; 3 – многослойные; 4 – многокамерные; 5 – сегментированные; 6 – проволока в трубке; 7 – многослойные; 8 – многоканальные [ Zhao Y., Jiang L. Hollow micro/nanomaterials with multilevel interior structures. Adv. Mater. 2009. V. 21. P. 3621–3638].

РИС. 36. Идеализированное строение нановолокон и нанотрубки:

а – нановолокно «стопка монет», б – нановолокно елочного строения («рыбья кость»), в – нановолокно «стопка чашек» («ламповые абажуры»), г – нанотрубка («русская матрешка»), д – бамбукообразное нановолокно, е – нановолокно со сферическими секциями, ж – нановолокно с полиэдрическими секциями. [Рис. автора из книги «Нанотрубки и фуллерены»; см. Раков в списке литературы].

РИС. 37. Идеализированная схема строения сростков однослойных углеродных нанотрубок. [Рис. автора из книги «Нанотрубки и фуллерены»; Раков *].

РИС.38. Структуры типа «телеграфных проводов»: 1 – углеродная нанотрубка или сросток нанотрубок; 2 – слой катализатора; 3- кремниевый столбик.

РИС. 39. Микрофотография природных нанотрубок галлуазита. [ Du M., Guo B., Jia D. Newly emerging applications of halloysite nanotubes: a review. Polymer Int. 2010. V. 59. P. 574–582].

РИС. 40. Строение мезопористого молекулярного сита МСМ-41. Диаметр отдельных пустотелых трубочек из SiO₂ (одна из них показана стрелкой) 3 нм. [ Lin H.-P. et al. Mesoporous molecular sieves MCM-41 with a hollow tubular morphology. Chem. Mater. 1998. V. 10. P. 581–589].

РИС. 41.. Спектры энергетических состояний электронов в зависимости от формы и размеров твердых тел: 1 – массивное трёхмерное тело; 2 – двумерная наночастица; 3 – одномерная наночастица; 4 – нульмерная наночастица.

РИС. 42. Зависимость ширины запрещенной зоны полупроводниковых PbS (a), ZrO₂ (б) и CeO₂ (в) от размера наночастиц d.

РИС. 43. Зависимость модуля Юнга и модуля сдвига от размера наночастиц d. [ Koch K. Bulk behavior of nanostructured materials. Ch. 5 in: Nanostructure Science and Technology. A Worldwide Study. R.W.Siegel, E.Hu, M.C.Roco, eds. WTEC, Loyola Coll., Marylаnd. P. 93–112].

РИС. 44. Влияние добавок 5 об.% УНТ (кривая 1) и размера частиц (кривые 1 и 2) на предел текучести Cu.

РИС. 45. Влияние наноструктурирования Ti и Cu на предел текучести и удлинение до разрыва. [ Valiev R. Nanostructuring of metals by severe plastic deformation for advanced properties. Nature Mater. 2004. V. 3. P. 511–516].

РИС. 46. Соотношение между прочностью и пластичностью: 1 – нанокристаллы; 2 - микрокристаллы.

РИС. 47. Влияние размера кристаллитов на микротвердость железа (1), палладия (2) и меди (3). (там же, где Рис. 22)

РИС. 48. Зависимость твердости по Виккерсу от размера частиц никеля.

РИС. 49. Схема упрочнения керамики нановолокнистыми наполнителями за счет затраты энергии на: а – разрыв волокна при его вытягивании; б – разрыв связей матрицы с волокном при его вытягивании; в – растягивание волокна, связывающего стенки трещины; г – отклонение трещины волокном. Стрелки показывают направление распространения трещины.

РИС. 50. Обобщенная зависимость прочности на разрыв и пластичности нитевидных кристаллов от их размера.

РИС. 51. Зависимость энтальпии рутила (линия 1), брукита (2) и анатаза (3) от удельной поверхности частиц [ Ranade M.R. et al. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2002. V. 99 (Suppl. 2). P. 6476–6481].

РИС. 52. Отличие энтальпии образования мезопористых материалов из SiO₂ от величины для кварца: 1 – МСМ-48 и SBA-16; 2 – SBA-15 и MCM-41; 3 и 4 – MCM-41 по данным разных авторов.

РИС. 53. Температурная зависимость теплоемкости тонких керамических плёнок BaTiO₃ от размера кристаллитов (нм): 35 (кривая 1); 65 (2); 90 (3) и 165 (4). [ Glinchuk M.D., Bykov P.I. The peculiarities of the specific heat and dielectric permittivity related to the grain size distribution in ferroelectric nanomaterials. J. Phys: Condens. Matter. 2004. V. 16. 6779 - 6788]

РИС. 54. Зависимость температуры плавления Au от размера частиц d.

РИС. 55. К определению величины d _эфф [ Ding F. et al. Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. 133110].

РИС. 56. Зависимость когезионной энергии Cu от размера частиц d. [ Qi W.H., Wang M.P. J. Mater. Sci. Lett. 2002. V. 21. P. 1743–1745].

РИС. 57. Типичные случаи влияния размера частиц на температуру фазовых переходов.

РИС. 58. Фазовая диаграмма Al₂O₃ при изменении размера частиц χ-модификации d. [ Chang P.-L. et al. J. Eur. Ceram. Soc. 2009. V. 29. P. 3341–3348].

РИС. 59. Фазовая диаграмма системы Au–Ge, полученная при использовании обычного (кривая 1) и нанометрового (2) Ge [ Sutter E., Sutter P. Phase diagram of nanoscale alloy particles used for vapor–liquid–solid growth of semiconductor nanowires. Nano Lett. 2008. V. 8. P. 411–414].

РИС. 60. Зависимость температуры Дебая от размера частиц d для Cu (график 1), Co (2) и Au (3) [ Yang C.C. et al. Solid State Communs. 2006. V. 139. P. 148–152].

РИС. 61. Зависимость коэффициента теплопроводности нанопроволок Si различного диаметра от температуры (нм): 115 (кривая 1); 56 (2); 37 (3) и 22 (4).

РИС. 62. Зависимость коэффициента теплопроводности углеродных нанотрубок (10,10) от температуры. [ Berber S. et al. Unusual high thermal conductivity of carbon nanotubes. Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P. 4613–4616]

РИС. 63. Температурные зависимости проводимости некоторых твёрдых электролитов: 1 – α-AgI, 2 – β-глинозем, 3 – стабилизированный ZrO₂, 4 – CaF₂, 5 – LiI, 6 – β-AgI.

РИС. 64. Температурные зависимости проводимости некоторых суперпротонных проводников: 1 – CsH₂PO₄, 2 – Rb₃H(SeO₄)₂, 3 – CsHSO₄, 4 - α-Cs(HPO₄)₂HSO₄, 5 – K₅H₃(SO₄)₄, 6 – NH₄SeO₄, 7 – RbHS_0.81Se_0.18, 8 – RbHSO₄, 9 – Cs₅H₃(SeO₄)₄.

РИС. 65. Зависимость ионной проводимости нанокомпозита (1 – х)AgI–xAl₂O₃ от его состава.

РИС. 66. Зависимость электрической проводимости композита на основе полистирола от концентрации однослойных углеродных нанотрубок (данные корпорации Zyvex): I – область значений σ для защиты от электромагнитного излучения; II – область значений σ для электростатического окрашивания III – область значений σ для снятия статического электричества.

РИС. 67. Примерное соотношение температурной зависимости скорости поверхностной (линия 1), межзеренной (2) и объёмной (3) диффузии в аррениусовских координатах.

РИС. 68. Схема объёмной диффузии по вакансионному (а), междоузельному (б), эстафетному (в) и кооперативному (г) механизму.

РИС. 69. Температурная зависимость коэффициента диффузии урана в сверхстехиометрическом UC_1.15. [ Matzke H.J. Diffusion in ionic crystals and ceramics: recent aspects. Eur. Inst. Transuran. Elem., Karlsruhe, FRG]

РИС. 70. Температурная зависимость коэффициента диффузии Ag (1) и Cu (2, 3) в наноструктурированном (1, 2) и монокристаллическом (3) образцах. [ Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts, microstructure and properties. In: Nanoscience and Technololy. Novel Structures and Phenomena. Z.Tang, P.Sheng, eds. CRC Press LLC. 2003].

РИС. 71. Зависимость полуширины сигнала КР от размера частицы CeO₂. [ Gouadec G., Colomban P. Raman spectroscopy of nanomaterials: how spectra relate to disorder, particle size and mechanical properties.Progr. Cryst. Growth Charact. Mater. 2007. V. 53. P. 1–56]

РИС. 72. Оптические свойства наночастиц CdSe размером 40 А (кривая 1), 30 А (2), 27 А (3), 23 А (4) и 21 А (5). [ Hu E.L., Shaw D.T. Synthes and Assembly. Ch.2 in: Nanostructure Science and Technology. A Worldwide Study. R.W.Siegel, E.Hu, M.C.Roco, eds. WTEC, Loyola Coll., Marylаnd. P. 15–34].

РИС. 73. Спектры флуоресценции квантовых точек CdSe размером 2.1 нм (1), 3.2 нм (2) и 7.5 нм (3). [ Bailey R.E, Nie S. Alloyed semiconductor quantum dots: tuning the optical properties without changing the particle size. J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 7100–7106]

РИС. 74. Спектры флуоресценции наночастиц CdSe (1), CdTe (2) и CdSe_0.34Te_0.66 (3) размером ~5 нм. [ Bailey R.E, Nie S. Alloyed semiconductor quantum dots: tuning the optical properties without changing the particle size. J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 7100–7106]

РИС. 75. Нормированные спектры люминесценции наночастиц ZnSe c покрытием CdSe: кривые 1 – 8 соответствуют толщине 0; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 2.0 и 4.0 монослоя. [ Zhong X.H. et al. High-quality violet-to-red-emitting ZnSe/CdS core/shell nanocrystals. Chem. Mater. 2005. V. 17. P. 4038–4042]

РИС. 76. Рассчитанные УФ-видимые спектры затухания (кривые 1), поглощения (2) и рассеяния (3) наночастиц Ag различной формы. [ Xia Y. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2009. V. 48. P. 60–103]

РИС. 77. Нормализованные спектры люминесценции тетраподов CdTe с покрытием из CdSe разной толщины (в направлении, показанном стрелкой, толщина растет от 0.04 до 1.0 нм). [ Чистяков А.А. Лазерно-индуцированные фотопроцессы в плёнках наночастиц CdSe и CsSe/ZnS и структурах на их основе. Междунар. форум по нанотехнологиям. 3–5. 12. 2008. Сб. тез. докл. научно-технол. секций. Т. 1. Роснано. Москва. 2008. С. 131–133]

РИС. 78. Качественная зависимость коэрцитивной силы от диаметра частиц.

РИС. 79. Зависимость коэрцитивной силы CoO·Fe₂O₃ (кривая 1), Сo (2), Fe (3), BaO·6Fe₂O₃ (4), MnBi (5) и·Fe₃O₄ (6) [ Papaefthymios G.C. Nanoparticle magnetism. Nano Today. 2009. V. 4. P. 438–447].

РИС. 80. Реальное и ожидаемое изменение плотности записи информации в 3D- (кривая 1) и 2D-устройствах (2). [ Cavin III R.K. et al. Semiconductor research needs in the nanoscale physical sciences: a Semiconductor Research Corporation working paper. J. Nanopart. Res. 2000. V. 2. P. 213–235].

РИС. 81. Зависимость температуры Кюри от числа атомов n в наночастицах Co (1), Fe (2) Ni (3) [ Cao L.-f. et al. Size and shape effects on Curie temperature of ferromagnetic nanoparticles. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2007. V. 17. P. 1451–1455].

РИС. 82. Зависимость температуры ферроэлектрического перехода от размера частиц SrBi₂Ta₂O₉ [ Yu T. Et al. Size effect on the ferroelectric phase transition in SrBi₂Ta₂O₉ nanoparticles. J. Appl. Phys. 2003. V. 94. P. 618–620].

РИС. 83. Зависимость магнетизации насыщения при комнатной температуре Fe₂O₃ M (1) и коэрцитивного поля Н (2) от размера частиц. Кривая 2 соответствует уравнению Н ~ [1 – (d_p / d)^3/2]. [ Xu X.N. et al. Annealing study of Fe₂O₃ nanoparticles: magnetic size effects and phase transformations. J. Appl. Phys. 2002. V. 91. P. 4611–4616]

РИС. 84. Зависимость температуры Нееля Со₃О₄ от размера частиц. [ He L., Chen C. Finite size effect on Néel temperature with Со₃О₄ nanoparticles. J. Appl. Phys. 2007. V. 102. 103911].

РИС. 85. Эффективная магнитная проницаемость μ;_эф в зависимости от магнитного потока насыщения В _s для мягких ферромагнитных материалов: 1 – аморфные Со-сплавы; 2 – нанокристаллические сплавы Fe-M-B; 3 – нанокристаллические сплавы Fe-Si-B-Nb-Cu; 4 – кремнистая сталь; 5 – аморфные сплавы на основе Fe; 5 – марганцево-цинковые ферриты. [ Koch C. Bulk behavior of nanostructured materials. Ch. 6. 1999. WTEC Hyper-Librarian. www.wtec.org/loyola/nano/IWGN].

РИС. 86. Зависимость температуры фазового перехода ферроэлектрик–параэлектрик керамики BaTiO₃ oт обратного размера зерен. [ Glinchuk M.D., Bykov P.I. The peculiarities of the specific heat and dielectric permittivity related to the grain size distribution in ferroelectric nanomaterials. J. Phys: Condens. Matter. 2004. V. 16. 6779 - 6788]

РИС. 87. Зависимость доли поверхностных атомов от размера частиц.

РИС. 88. Зависимость относительной активности наночастиц Ru в реакции окисления СО от диаметра частиц (а) и температурные зависимости для частиц разного размера (б). [ Joo S.H. et al. Size effect of ruthenium nanoparticles in catalytic carbon monoxide oxidation. Nano Lett. 2010. V. 10. P. 2709–2713].

РИС. 89. Влияние размера наночастиц Au на скорость реакции окисления СО. [ Hvolbæk B. et al. Catalytic activity of Au nanoparticle. Nano Today. 2007. V. 2. P. 14–18].

РИС. 90. Экстремальная зависимость каталитической активности Au от размера частиц. Экспериментальные точки и теоретическая зависимость [ Murzin D.Yu. Thervodynamic analysis of nanoparticle size effect on catalytic kinetics. Chem. Eng. Sci. 2009. V. 64. P. 1046–1052] (папка СКАН 10, там папка Рис. НН)

РИС. 91. Температурная зависимость степени превращения СО при катализе окисления наностержнями (1) и наночастицами (2) СеО₂. [ Wang X., Li Y. Monodisperse nanocrystals: general synthesis, assembly, and their applications. Chem. Commun. 2007. P. 2901–2910].

РИС. 92. Зависимость скорости поглощения Н₂ наночастицами Pd от размера частиц (а) и изменение доли поверхностных атомов (б, кривая 1), атомов на гранях (б, 2) и дефектных атомов (б, 3). N – нормализованное число атомов[ Wilson O.M. et al. Effect of Pd nanoparticle size on the catalytic hydrogenation of allyl alcohol. J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. P. 4510–4511].

РИС. 93. Влияние размера кристаллитов на отклик сенсоров с пленкой In₂O₃ при концентрации ~ 1 м. д. (10 ^–4 %) О₃ (зависимость 1) и NO₂ (2).

РИС.94. Доля различных методов получения наночастиц: 1 – механическое измельчение; 2 – помол; 3 – механохимическое легирование; 4 – возгонка–десублимация; 5 – химическое осаждение из газовой фазы; 6 – золь–гель-технология; 7 – коллоидные методы; 8 – гидротермальный синтез; 9 – осаждение из растворов; 10 – пламенный пиролиз; 11 – электровзрыв; 12 – лазерная абляция; 13 – синтез в плазме; 14 – микроволновой способ; 15 – ультразвуковое измельчение; 16 – биологические методы; 17 – электрохимические методы; 18 – осаждение из сверхкритических растворов. Суммарный вклад превышает 100%, поскольку отдельные эксперты оценивали вклады не всех перечисленных методов. [Roadmap at 2015 on nanotechnology application in the sector of materials, health & medical systems, energy. Roadmap Report on Nanoparticles. Willems & van der Wildenberg. Nov. 2005. 57 pp]

РИС. 95. Схема аппарата для синтеза и компактирования нанопорошков металлов: 1 – холодильник с жидким N₂; 2 – скребок; 3 – главная вакуумная камера; 4 – патрубок для ввода газа; 5 – воронка; 6 – сильфон; 7 – матрица; 8 – втулка; 9 – поршень; 10 – скользящий затвор; 11 – поршень; 12 – к вакуумнасосу; 13 – испаряемые образцы.

РИС. 96. Распределение по размерам кластеров Si при давлении Не 4 Торр и различных флюенсах лазера (Дж/см²): 1 (график 1); 1.4 (2); 3.0 (3) и 3.9 (4). [ Marine W.et al. Strategy of nanocluster and nanostructure synthesis by conventional pulsed lased ablation. Appl. Surf. Sci. 2000. V. 154–155. P. 345–352].

РИС. 97. Схема установки для лазерной абляции в жидкой среде: 1 – луч лазера; 2 – фокусирующая и направляющая оптика; 3 – получаемые наночастицы; 4 – патрубок для циркуляции жидкости; 5 – жидкость; 6 – вращающаяся опора для мишени.

РИС. 98. Схема установки для лазерной абляции: 1 – опора; 2 – мишень; 3 – насадка направления для воздушного потока на мишень; 4 – фильтр; 5 – циклон; 6 – камера для сбора порошка; 7 – вакуум-насос; 8 – оптическая система.

РИС. 99. Простейший лабораторный электродуговой реактор для синтеза фуллеренов: 1 – крепежные болты на фланцах; 2 – нержавстальной токоввод; 3 – графитовые электроды; 4 – медный змеевик для охлаждения стенок; 5 – медный корпус.

РИС. 100. Усовершенствованный лабораторный электродуговой реактор для синтеза фуллеренов или углеродных нанотрубок: 1 – графитовый анод; 2 – катодный осадок; 3 – графитовый катод; 4 – устройства для изменения расстояния между электродами; 5 – камера.

РИС. 101. Изменение величины удельной поверхности кремния при механохимическом активировании в зависимости от дозы и состава атмосферы: - аргон, - кислород, - водород.

РИС. 102. Зависимость минимального размера наночастиц от температуры плавления вещества. [ Koch C.C. Top-down synthesis of nanostructured materials: mechanical and thermal processing methods. RAMS e-journal. 2003. V. 5. No. 2]

РИС. 103. Зависимость среднего размера частиц TiO₂ (точки 1); LiNbO₃ (2); LiBO₃ (3); B₂O₃ (4); Li₂O (5).

РИС. 104. 96. Корреляция равновесного диаметра частиц при измельчении, и максимальной силы, достигаемой при действии одиночных мелющих шаров различного диаметра. Разные точки отвечают шарам диаметром от 0.5 мм (наименьшие значения d _равн и F _ш) до 8 мм (наибольшие значения d _равн и F _ш) [ Yokoyama T., Huang C.C. Nanoparticle technology for the production of functional materials. KONA. 2005. No. 25. P. 7–16]

РИС. 105. Схема установки для непрерывного получения металлических порошков методом взрывающейся проволоки: 1 – источник тока; 2 – конденсатор; 3 – исходная проволока; 4 – рабочая камера; 5 – газовая линия; 6 – источник газа; 7 – сборник продукта; 8 – трубопровод.

 

РИС. 106. Силы, действующие при образовании конуса Тейлора: 1 – поверностное натяженте; 2 – сила тяжести; 3 – нормальные электрические силы; 4 – тангенциальные электрические силы; 5 - вязкость; 6 – электрические поляризационные силы. [ Ciach T. et al. Application of electrospray in nanoparticle production. In: Nanostructured Materials. Selected Synthesis Methods, Properties and Applications. P.Knauth, J.Schooman, eds. Kluwer Acad. Press. N. Y., Boston, Dordrecht, London, Moscow. 2004. P. 43–].

РИС. 107. Схема типичной установки для молекулярно-лучевой эпитаксии: 1 – держатель подложки и нагреватель; 2 – масс-спектрометр; 3 – электронная пушка; 4 – источник ионов; 5 – приборы контроля за процессом; 6 – к высоковакуумному насосу; 7 – подача жидкого N₂; 8 – Оже-анализатор; 9 – дифрактометр.

РИС. 108. Схема взаимодействия ионов с поверхностью: А – имплантация ионов (энергия ионов 0.5–20 кэВ); Б – выбивание ионов с поверхности (50–500 эВ); В – покрытие поверхности (20–100 эВ).

РИС. 109. Нанесение покрытий путем распыления проволоки (А) и порошка (Б) с использованием горелки: 1 – сжатый воздух для распыления; 2 – горючая смесь [по презентации G.Fishbine 26 июня 2003 г.].

РИС. 110. Последовательные стадии спинингования (нанесения на вращающийся диск): 1 – подача раствора или дисперсии; 2 – удаление избытка жидкости за счет центробежной силы; 3 – утоньшение пленки; 4 – удаление растворителя.

РИС. 111. Схема получения ансамбля наклонных наностержней вакуумным напылением. Пунктиром показано направление потока паров [ Plawski J.L. et al. Engineered nanoporous and nanostructured films. Mater. Today. 2009. V. 12. P. 38–45.

РИС. 112. Схема получения трековых мембран: 1 – облучение; 2 – образование скрытых треков; 3 – протравленные каналы.

РИС. 113. Принцип двухстадийного спекания Y₂O₃ (характер измернения температуры показан на врезке): 1 – обычное спекание; 2 – Т ₁ = 1310 ^оС, Т ₂ = 1150 ^оС; 3 - Т ₁ = 1250 ^оС, Т ₂ = 1150 ^оС. [ Chen I.-W., Wang X.-H. Sintering dense nanocrystalline ceramics without final-stage grain growth. Nature. 2000. V. 404. P. 168–171].

РИС. 114. Принцип кручения под давлением (а) и равноканального углового прессования (б): 1 – поршень; 2 – образец; 3 – опора; 4 – пресс-форма; 5 – изделие. [ Valiev R. Nanostructuring of metals by severe plastic deformation for advanced properties. Nature Mater. 2004. V. 3. P. 511–516].

РИС. 115. Структурирование металлических заготовок аккумулирующей прокаткой: I – химическая и механическая очистка поверхности; II – складывание; III – нагревание; IV – прокатка; V – разрезание.

РИС. 116. Зависимость среднего размера нанокристаллитов от температуры отжига, приведенной к температуре плавления металлических стекол: 1 – Fe–B; 2 – Co – Zr; 3 – Fe – B – Si; 4 – Ni – P; 5 – Si; 6 – Fe – Co – Zr; 7 – Pd – Cu – Si; 8 – Fe – Ni – P – B.[ Lu K. Synthesis of nanocrystalline materials from amorphous solids. Adv. Mater. 1999. V. 11. P. 1127–1128; Андриевский Р.А. Наноматериалы: концепции и современные проблемы. Рос. хим. ж. 2002. Т. 46. С.50–63].

РИС. 117. Схема микрореактора: 1 – секция смешения 1; 2 – секция реакции 1; 3 – секция смешения 2; 4 – секция реакции 2. М – масло; Р – растворитель; Р₁, Р₂ и Р₃ – реагенты. [ Song Y. Et al. Microfluidic synthesis of nanomaterials. Small. 2008. V. 4. P. 698–711].

РИС. 118. Влияние величины пересыщения на скорость образования (кривая 1) и роста (2) зародышей. I – область получения наночастиц. [ Schäf O. et al. Hydrothermal synthesis of nanomaterials. In: Nanostructured Materials. Selected Synthesis Methods, Properties and Applications. P.Knauth, J.Schooman, eds. Kluwer Acad. Press. N. Y., Boston, Dordrecht, London, Moscow. 2004. P. 23–42].

РИС. 119. Стадии золь–гель-процесса: 1 – образование золя; 2 – формирование геля; 3 – старение геля; 4 – сушка; 5 – термическое уплотнение; 6 - стеклование.

РИС. 120. Влияние величины рН на морфологию частиц при гелировании. [ Cushing B.L. et al. Recent advances in the liquid-phase syntheses of inorganic nanoparticles. Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 3893–3946].

РИС. 121. Схема процесса получения гелевых сфер с использованием дегидратирующего растворителя: 1 – золь; 2 – растворитель; 3 – капли золя; 4 – насыщенный влагой раствритель; 5 – рециркулирующий растворитель; 6 – насос; 7 – сборник микросфер; 8 – микросферы; 9 – поток растворителя. [ Woodhead J.L., Segal D.L. Sol-gel processing. Chem. Brit. 1984. V. 20. P. 310–311, 313].

РИС. 122. Влияние парциальных давлений реагентов на морфологию осадков: 1 – игольчатые кристаллы; 2 – порошок; 3 – сплошное покрытие; 4 – усы диаметром 1–3 мкм; 5 – сростки игольчатых кристаллов.

РИС. 123. Схема реактора для нанесения покрытий на чипы: 1 – чипы; 2 – ввод газов; 3 – нагреватель; 4 – вывод газов.

РИС. 124. Схема установки для получения нанопорошков: 1 – источник газа; 2 – источник паров; 3 – реакционная камера; 4 – обогреваемый канал; 5 – конденсатор; 6 – скребок; 7 – сборник продукта. [ Tavakoli A. et al. A review of methods for synthesis of nanostructured metals with emphasis on iron compounds. Chem. Pap. 2007. V. 61. No. 3. P. 151–170].

РИС. 125. Динамика роста наночастиц в пламени: 1 – изменение температуры; 2 – изменение размера агрегатов; 3 – изменение размера первичных частиц. I – зона коалесценции; II – зона агрегирования; III – зона агломерирования.

РИС. 126. Схема реактора для напыления тонких пленок при активировании газов горячей проволокой: 1 – подача исходных газов; 2 – горячая проволока; 3 – подложка; 4 – держатель; 5 – система вращения подложки; 6 – к вакуум-насосу.

РИС. 127. Зависимость размера формирующихся зерен TiC (кривая 1), TiB₂ (2) и композита NiC–Ni (3) от расстояния до фронта горения [ Merzhanov A.G., Rogachev A.S. Structural macrokinetics of SHS processes. Pure Appl. Chem. 1992. V. 64. P. 941–953].

РИС. 128. Схема реактора РХТУ им. Д.И.Менделеева (лаборатория автора) для непрерывного получения наночастиц оксидов методом «мокрого сжигания»: 1 – подача раствора; 2 – вращающаяся кварцевая труба; 3 – выход газов; 4 – в сборник продукта.

РИС. 129. Принцип непрерывного получения наночастиц оксидов методом «мокрого сжигания» фирмы Bayer: 1 – электрофильтр; 2 – газовая горелка; 3 – распылитель; 4 – перистальтический насос; 5 – исходный раствор. [ Lima M.D. et al. Method for continuous production of catalyst for synthesis of carbon nanotubes. Phys. Stat. Solidi. 2007. V. B 244. P. 3930–3934].

РИС. 130. Общая схема установки для непрерывного получения наночастиц оксидов методом сжигания импрегнированной бумажной ленты: 1 – емкость с исходным раствором; 2 – ленточный транспортер; 3 – рулон бумаги; 4 – сушилка; 5 – вентиляторы; 6 – нагреватель; 7 – камера сжигания; 8 – фронт горения; 9 – патрубок для выхода газов; 10 – сборник продукта; 11 – зажигатель. [ Aruna S.T., Mukasyan A.S. Combustion synthesis in solid state and material science. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2008. V. 12. P. 44–50].

РИС. 131. Схема получения полых наночастиц Fe₃O₄ при окислении наночастиц Fe. [ An K., Hyeon T. Synthesis and biomedical applications of hollow nanostructures. Nano Today. 2009. V. 4. P. 359–373].

РИС. 132. Схема получения полых наночастиц травлением с защитой поверхности: 1 – нанесение защитного покрытия; 2 – травление. [ Zhang Q. et al. Self-templated synthesis of hollow nanostructures. Nano Today. 2009. V. 4. P. 494–507].

РИС. 133. Схема получения полых пористых наночастиц путем оствальдова старения.

РИС. 134. Схема получения полых пористых наночастиц пропиткой пористого кремнегеля, полимеризацией, карбонизацией и растворением кремнегеля. [ Yoon S.B. et al. Fabrication of carbon capsules with hollow macroporous core/mesoporous shell structures. Adv. Mater. 2002. V. 14. P. 19–21].

РИС. 135. Полые пористые углеродные наночастицы, полученные вместе с углеродными нанотрубками в РХТУ им. Д.И. Менделеева. (лаборатория автора).

РИС. 136. Схема получения наночастиц оксидов гидролизом в расплаве металических Pb, Ga или сплавов: 1 – патрубок для подачи влажного Ar; 2 – шлак из оксидов.

РИС. 137. Cхема послойного осаждения катионактивного (+) и анионактивного (-) реагента (I) с использованием метода погружения (II) и метода спинингования (III). [ Vozar S. et al. Automated spin-assisted layer-by-layer assembly of nanocomposites. Rev. Sci. Instr. 2009. V. 80. 023903].

РИС. 138. Стадии процесса получения покрытий методом погружения: 1 – погружение; 2 – образование влажного покрытия; 3 – испарение растворителя.

РИС. 139. Формирование различных по морфологии покрытий: 1 – плотное покрытие из кислого геля; 2 – пористое покрытие из щелочного геля; 3 – гранулярное покрытие из золя.

РИС. 140. Строение амфифильных молекул: а – жирные кислоты; б – метилэфир; в, г, д – фосфолипиды.

РИС. 141. Вертикальное нанесение сжатой пленки Ленгмюра-Блоджетт на подложку.

РИС. 142. Диаграммы плавкости систем Au–Si (а), Al–Si (б), Zn–Si (в), Ti–Si (г) с разделяющими фазы линиями Л, вдоль которых возможен рост наностержней Si по механизму ПЖК [ Schmidt V.et al. Silicon nanowires: a review on aspects of their growth and their electrical properties. Adv. Mater. 2009. V. 21. P. 2681–2702].

РИС. 143. Распределение наностержней In₂O₃ при размере частиц катализатора (Au) 10 (1); 20 (2) и 30 нм (3) [ Li C. et al. Synthesis, electronic properties, and applications of indium oxide nanowires. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003. V. 1006. P. 104–121].

РИС. 144. Схема получения сверхрешетки методом ПЖК путем смены газообразного реагента: полосчатая (а) и коаксиальная (б) нанопроволока. [ Fan H.J. et al. The design and application of semiconductor nanowires. Small. 2006. V. 2. P. 700–717].

РИС. 145. Строение мембраны из Al₂O₃.

РИС. 146. Зависимость диаметра ячеек (кривая 1) и каналов (2) в зависимости от напряжения при анодном окислении в оксалатном растворе. [ Shinburaga S. Fabrication of nanomaterials using porous alumina templates. J. Nanopart. Res. 2003. V. 5. P. 17–30].

РИС. 147. Схема получения искусственно распределенных каналов мембраны. [ Shinburaga S. Fabrication of nanomaterials using porous alumina templates. J. Nanopart. Res. 2003. V. 5. P. 17–30].

РИС. 148. Панцири некоторых диатомовых водорослей.

РИС. 149. Схема формирования нанотрубок с использованием принципа структурного несоответствия слоев: а – исходная пленочная структура; б – начальная стадия образования нанотрубки, 1 – пленка GaAs; 2 - пленка InAs; 3 - пленка AlAs; 4 – пленка InP; 5 – направление травления.

РИС. 150. Зависимость расстояния s до границы формирующейся трубки (показано на врезке) от длительности травления [ Deneke Ch., Schmidt O.G. Real-time formation, accurate positioning, and fluid filling of single rolled-up nanotubes. Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 2914–2916].

РИС. 151. Зависимость скорости сворачивания, выраженной как Δ s /Δ t (t – длительность травления), от толщины расходуемого слоя h [ Deneke Ch., Schmidt O.G. Real-time formation, accurate positioning, and fluid filling of single rolled-up nanotubes. Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 2914–2916].

РИС. 152. Обобщенная схема синтеза наностержней электрохимическим осаждением с использованием мембраны: 1 – напыление тонкопленочного электрода; 2 – нанесение расходуемого металла; 3 – нанесение целевого металла или целевых металлов; 4 – растворение электрода и расходуемого металла; 5 – растворение мембраны. [ Hurst S.J. et al. Multisegmented one-dimensional nanorods prepared by hard-template synthetic methods. Angew. Chem. Int. Ed. 2006. V. 45. P. 2672–2692].

РИС. 153. Схема процесса получения пленки из SiO₂ c упорядоченно расположенными порами методом погружения подложки: I – нанесение пленки из дисперсии микросфер полистирола в коллоидном растворе, содержащем производное Si; II – изменение структуры при отжиге. 1 – подложка; 2 – дисперсия; 3 – нагреватель; 4 – мотор; 5 – трехмерная структура; 6 – микросферы полистирола; 7 – пористый SiO₂. [ Iskandar F. Nanoparticle processing for optical application. Adv. Powder Technol. 2009. V. 20. P. 283–292].

РИС. 154. Молекулы ПАВ различной формы.

РИС. 155. Сравнение областей существования обратных мицелл в системах с деканолом (1) и пентанолом (2). [см. Microemulsion Properties and Applications в списке литературы]

РИС.156. Фазовая диаграмма системы вода – изооктан – АОТ при 15 ^оС: 1 – W_m + O; 2 – W_m; 3 – ламелярные жидкие кристаллы; 4 – O_m + W; 5 – O_m; 6 – обратные гексагональные жидкие кристаллы; 7 – вязкая изотропная смесь. [ Kunieda H., Shinoda K. Solution behavior of aerosol ot/water/oil system. J. Colloid Interface Sci. 1979. V. 70. P. 577–583; Cushing B.L.et al. Liquid-phase syntheses of inorganic nanoparticles. Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 3893–3946].

РИС. 157. Строение обратной мицеллы (А), микроэмульсии «вода в масле» (Б), нормальной мицеллы (С) и микроэмульсии «масло в воде» (D): 1 – масло; 2 – ядро, содержащее молекулы воды, жестко удерживаемые амфифильными группами; 3 – свободная вода; 4 – слой жестко удерживаемой воды; 5 – вода; 6 – гидратированный слой; 7 – масло в ядре; 8 – ПАВ; 9 – второй ПАВ. [см. Microemulsion Properties and Applications в списке литературы]

РИС. 158. Схема взаимодействия двух обратных мицелл. [ Cushing B.L.et al. Liquid-phase syntheses of inorganic nanoparticles. Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 3893–3946].

РИС. 159. Зависимость среднего диаметра частиц BaSO₄ от молярного отношения растворов BaCl₂ и K₂SO₄ (модель). [ Voigt A.et al. Evaluation of operational process parameters for nanoparticle precipitation in microemulsion using a Monte-Carlo simulation approach. http://www.physast.uga.edu/ ~andreas/votrag/AIChE2004.pdf]

РИС. 160. Зависимость среднего диаметра частиц BaSO₄ от скорости подачи растворов (модель). [ Voigt A.et al. Evaluation of operational process parameters for nanoparticle precipitation in microemulsion using a Monte-Carlo simulation approach. http://www.physast.uga.edu/ ~andreas/votrag/AIChE2004.pdf]

РИС. 161. Зависимость среднего размера частиц BaSO₄ от начального объемного отношения реагентов (модель). [ Voigt A.et al. Evaluation of operational process parameters for nanoparticle precipitation in microemulsion using a Monte-Carlo simulation approach. http://www.physast.uga.edu/~andreas/votrag/ AIChE2004.pdf]

РИС. 162. Распределение по размерам наночастиц Au, полученных разными методами: 1 – испарение-десублимация; 2 – испарение-десублимация; 3 – коллоидный метод; 4 – метод обратных мицелл. [ Ziemann P. et al. Electronic properties and chemical reactivity of gold nanoparticles. Report abstract]. [http://www.uni-ulm.de/mlo/sprecher_ziemann.pdf]

РИС. 163. Формирование мезопористых структур с использованием жидкокристаллических матриц: 1 – из уже образованной жидкокристаллической фазы; 2 – путем сборки покрытых SiO₂ мицелл при их агломерировании (3) или образуют упорядоченную и разупорядоченную фазы (4). [ Guliants V.V. et al. J. Membrane Sci. 2004. V. 235. P. 53–72].

РИС. 164. Схематическая фазовая диаграмма системы вода– цетилтриметиламмонийбромид: 1 – идеальный раствор; 2 – мицеллярная фаза; 4 - цилиндрические мицеллы; 5 – кристаллы в воде; 6 – кубическая фаза; 7 – ламелярные жидкие кристаллы. [ Raman N.K. et al. Template-based approaches to the preparation of amorphous, nanoporous silicas. Chem. Mater. 1996. V. 8. P. 1682–1701].

РИС. 165. Изменение стоимости одиночного транзистора (кривая 1) и стоимости литографического оборудования (2).

РИС. 166. Схема перьевой литографии: 1 – направление молекулярного транспорта; 2 – зонд АСМ; 3 – направление движения зонда; 4 – водный мениск; 5 – подложка.

РИС. 167. Принцип термической зондовой нанолитографии: 1 – холодный кантилевер; 2 – нагретый кантилевер. [ Sheehan P.E., Whitman L.J. Nanoscale deposition of solid inks via thermal dip pen nanolithography. Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 1589–1591].

РИС. 168. Микроснимок (СЭМ) самособранного слоя полистироловых микросфер на поверхности Si. Масштабная линейка отвечает 1 мкм. [ Wang Y. et al. Large-scale triangular lattice arrays of sub-micron islands by microsphere self-assembly. Nanotechnology. 2005. V. 16. P. 819–822].

РИС. 169. Схема двухстадийного процесса формирования треугольной решетки субмикронных островков: 1 – укладывание микросфер на подложку из полистирола; 2 – напыление Ni; 3 – переворачивание; 4 – растворение полистирола; 5 – перенос на подложку Si; 6 – напыление слоя функционального материала; 7 – растворение Ni. [ Wang Y. et al. Large-scale triangular lattice arrays of sub-micron islands by microsphere self-assembly. Nanotechnology. 2005. V. 16. P. 819–822].

РИС. 170. Влияние пересыщения на поведение системы: 1 – область самосборки; 2 – область разупорядоченных структур; 3 – область самоорганизации.

РИС. 171. Две основных структуры, образующиеся при отжиге пленок, напыленных на структурно несоответствующие подложки: 1 – пирамиды; 2 – куполообразные формы; а – InGaAs на GaAs(001); б – InAs на GaAs(001). Масштабная линейка соответствует 50 нм. [ Barth J.V. et al. Engineering atomic and molecular nanostructures at surfaces. Nature. 2005. V. 437. P. 671–679].

РИС. 172. Схема самосборки полиэлектролита (Р) c пластинчатым монтмориллонитом (схема I), TiO₂ (cхема II) или c CdS (схема III). [ Fendler J.H. Membrane mimetic approach to advanced materials. Springer-Verlag. 1994. 236 p.].

РИС. 173. Варианты самосборки наночастиц в жидких средах. [ Nie Z. et al. Properties and emerging applications of self-assembled structures made from inorganic nanoparticles. Nature Nanotechnol. 2010. V. 5. P. 15–25].

РИС. 174. Схема процесса вертикального выстраивания углеродных нанотрубок: 1 – укорочение, функциализация; 2 – подготовка подложки; 3 – химическая сборка. [ Diao P., Liu Z. Vertically aligned single-walled carbon nanotubes by chemical assembly – methodology, properties. Adv. Mater. 2010. V. 22. P. 1430–1449].

РИС. 175. Упрощенная треугольная диаграмма с различными формами углерода по типу связей: 1 – область аморфного углерода; 2 – область стеклоуглерода [ Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены. М: Университетская книга. Логос. 2006. – 376 с.]

РИС. 176. Расположение графеновых слоев в структуре графита.

РИС. 177. Схематическое изображение строения наноконуса с одним пятиугольником в графеновой сетке.

РИС. 178. Кристаллическая структура алмаза. Две кубических гранецентрированных решетки, смещенных относительно друг друга вдоль основной диагонали.

РИС. 179. Диаграмма состояния углерода.

РИС. 180. Луковичные частицы.

РИС. 181. Многослойные полиэдрические частицы и деформированные углеродные нанотрубки.

РИС. 182. Схематическое строение углеродных волокон: а – общий вид; б – продольное сечение; в – поперечное сечение.

РИС. 183. Шкала размеров углеродных нано- и микроматериалов: 1 – нанотрубки; 2 – графитовые усы; 3 – углеродные волокна; 4 – газофазные нановолокна; 5 – фуллерены.

РИС. 184. Схема графитового полиэдрического кристалла.

РИС. 185. Фазовая диаграмма аморфного углерода с различным типом связей (в углах треугольника расположены графит, алмаз и углеводороды): 1 – графитоподобный аморфный водородсодержащий углерод; 2 – тетра