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
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
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

Список литературы (268) Статьи, ссылающиеся на эту (7) Похожие статьи (20) ↓

  1. Р.С. Берри, Б.М. Смирнов «Моделирование конфигурационных переходов в атомных системах» 183 1029–1057 (2013)
  2. Р.С. Берри, Б.М. Смирнов «Фазовые переходы в кластерах различных типов» 179 147–177 (2009)
  3. Б.М. Смирнов «Процессы с участием кластеров и малых частиц в буферном газе» 181 713–745 (2011)
  4. П.В. Каштанов, Б.М. Смирнов, Р. Хипплер «Магнетронная плазма и нанотехнология» 177 473–510 (2007)
  5. Р.С. Берри, Б.М. Смирнов «Фазовые переходы и сопутствующие явления в простых системах связанных атомов» 175 367–411 (2005)
  6. Б.М. Смирнов «Кластерная плазма» 170 495–534 (2000)
  7. Б.М. Смирнов «Генерация кластерных пучков» 173 609–648 (2003)
  8. Б.М. Смирнов «Фрактальные кластеры» 149 177–219 (1986)
  9. Б.М. Смирнов «Процессы в расширяющемся и конденсирующемся газе» 164 665–703 (1994)
  10. Б.М. Смирнов «Кластеры с плотной упаковкой и заполненными оболочками» 163 (10) 29–56 (1993)
  11. И.К. Гайнуллин «Резонансный электронный обмен при рассеянии ионов на металлических поверхностях» 190 950–970 (2020)
  12. Е.Ф. Михайлов, С.С. Власенко «Образование фрактальных структур в газовой фазе» 165 263–283 (1995)
  13. Г.Н. Макаров «Экстремальные процессы в кластерах при столкновении с твердой поверхностью» 176 121–174 (2006)
  14. Г.Н. Макаров «Кластерная температура. Методы ее измерения и стабилизации» 178 337–376 (2008)
  15. Г.Н. Макаров «Лазерная ИК-фрагментация молекулярных кластеров: роль каналов ввода и релаксации энергии, влияние окружения, динамика фрагментации» 187 241–276 (2017)
  16. В.В. Зосимов, Л.М. Лямшев «Фракталы в волновых процессах» 165 361–402 (1995)
  17. Г.Н. Макаров «Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии» 183 673–718 (2013)
  18. В.П. Крайнов, Б.М. Смирнов, М.Б. Смирнов «Фемтосекундное возбуждение кластерных пучков» 177 953–981 (2007)
  19. Г.Н. Макаров «Управление параметрами и составом молекулярных и кластерных пучков с помощью инфракрасных лазеров» 188 689–719 (2018)
  20. Б.М. Смирнов «Электрический цикл в земной атмосфере» 184 1153–1176 (2014)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение