Матричные нанокластеры и супрамолекулярные структуры

Методы получения нанокластеров с использованием матриц позволяет получить изолированные друг от друга кластеры и изменять размеры кластеров, межкластерное взаимодействие и взаимодействие кластера с матрицей за счет размера и свойств поверхности пор матрицы.

1.Метод низкотемпературной изоляции кластеров в матрице инертных газов состоит в совместной конденсации большого количества инертного газа, например аргона, и кластеров металла.

2.Пористые матрицы позволяют проводит химические реакции в объеме нанореактора, как с применением растворов, так и твердотельных реакций. Размеры пор служат ограничением роста кластеров, при увеличении температуры или концентрации реагентов. Синтез нанокластеров с применением неорганических и органических сорбентов происходит путем пропитки матрицы солями и комплексами металла с проведением последующих реакций. Пример синтез нерастворимых нанокластеров гидроксида железа на стенках пор полисорба - сополимера стирола и дивинилбензола в реакции

3.Ультрамалые кластеры в цеолитах. Цеолиты имеют кристаллически упорядоченную ажурную структуру из кремнийкислородных и алюмокислородных тетраэдров, и позволяют получать организованные наноструктуры.

4.Супрамолекулярные структуры на основе полимеров и биополимеров. Сама матрица полимера может образовывать огромное число наноструктур и супрамолекулярных структур. Это молекулярные нанокомпозиты, на основе сополимеров,

блок-сополимеров и гибридных сополимеров. Супрамолекулярные наноструктуры и биополимеры представляются в виде белков и полинуклеатидов.

Кластерные кристаллы и фуллериты

Ближайшим аналогом кластерных кристаллов являются молекулярные кристаллы, которые кристаллизируются за счет слабых вандерваальсовых и водородных связей. По этому типу кристаллизируются глобулярные белки с размером 3 нм (гемоглобин). Если пассивировать поверхность коллоидного кластера лигандами, то получаются кластерные кристаллы с размером (периодом)3,0 нм. 4,0 нм, 5,8нм. См рис. Суз 33*+

Фуллериты получаются из газовых углеродных кластеров последействия высоких температур и давлений.

Компактированные наносистемы и нанокомпозиты

Метод прессования с последующим спеканием приводит к образованию наноматериала нитрида титана с размером кластеров 8-25 нм. Нанокристаллические твердые сплавы , состоящие из нанокластеров карбида вольфрама (50 нм) растворенных в матрице кобальта.

2.Для компактирования наносистем применяют магнитоимпульсный метод. Прессование осуществляется импульсными волнами сжатия и сопровождается локальным разогревом за счет быстрого выделения энергии при трении в процессе упаковки. магнитоимпульсное прессование позволяет генерировать импульсы волны сжатия с амплитудой до 5 ГПа и длительность несколько микросекунд.