Выпуски

 / 

2017

 / 

Декабрь

  

Обзоры актуальных проблем


Металлические наноструктуры: от кластеров к нанокатализу и сенсорам


Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация

Рассмотрены свойства металлических кластеров и составленных из них наноструктур. Сравниваются существующие методы генерации интенсивных пучков металлических кластеров и последующего превращения их в наноструктуры. Проанализированы процессы протекания буферного газа с активными молекулами через наноструктуру в условиях нанокатализа. По аналогии с макроскопическим металлом исследуется распространение электрического сигнала через наноструктуру. Проанализировано изменение сопротивления металлической наноструктуры в результате прилипания к её поверхности активных молекул, которые превращаются в отрицательные ионы, индуцируюие образование положительно заряженных вакансий внутри металлического проводника. Вакансии притягиваются к отрицательным ионам и вместе с ними формируют изменение сопротивления металлической наноструктуры. Рассмотрены физические основы применения металлических кластеров и составленных из них наноструктур для создания новых материалов в виде пористой металлической плёнки на поверхности различных объектов. Представлены фундаментальные основы нанокатализа. Полупроводниковые кондактометрические сенсоры, проводником в которых являются граничащие друг с другом нанометровые зёрна или нити, сравниваются с металлическими сенсорами с проводником в виде перколяционного кластера, фрактальной нити или пучка переплетённых нанонитей, образуемых в сверхтекучем гелии. Показано, что сенсоры на основе металлических наноструктур характеризуются существенно более высокой чувствительностью по сравнению с полупроводниковыми сенсорами, но, в отличие от них, не обладают селективностью. Измерения на основе металлических сенсоров включает две стадии: первая позволяет измерить скорость прилипания активных молекул к проводнику сенсора с высокой точностью, вторая связана с освобождением поверхности металлической наноструктуры от прилипших молекул с использованием газоразрядной плазмы, в частности, от капиллярного разряда, и последующей хроматографией продуктов очистки.

Текст: pdf (1,3 Мб)
Ключевые слова: металлические кластеры, металлические наноструктуры, лазерная абляция, перколяционный кластер, фрактальная нить, пучок нанонитей, нанокатализ, полупроводниковый кондактометрический сенсор, металлический кондактометрический сенсор
PACS: 61.43.Hv, 61.46.−w, 72.15.−v, 73.63.−b (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.02.038073
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/12/b/
Цитата: Смирнов Б М "Металлические наноструктуры: от кластеров к нанокатализу и сенсорам" УФН 187 1329–1364 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 ноября 2016, доработана: 11 февраля 2017, 14 февраля 2017

English citation: Smirnov B M “Metal nanostructures: from clusters to nanocatalysis and sensorsPhys. Usp. 60 1236–1267 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2017.02.038073

© Успехи физических наук, 1918–2018
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение