🗊Презентация Введение в нанотехнологии и материаловедение

Введение в нанотехнологии и материаловедение

1974 Тезисы Танигучи: технологию, в которой размеры и допуски в диапазоне 0,1 – 100 нм (от атомных до длины волны фиолетового света) играют критическую роль Поле, которое покрывает нанотехнология, сводится к манипуляциям и обработке вещества внутри определенного выше диапазона размеров по вполне определенным, описанным и повторяемым алгоритмам, в противоположность произведению искусства художника или творения мастера – ремесленника. Нанотехнология – это «образующая» технология, опирающаяся на достижения других технологий, техника и методы которой, с небольшими вариациями, могут быть применены в иных сильно различающихся направлениях… Нанотехнология просматривается в частности важной и немедленно востребованной в таких областях, как материаловедение, машиностроение, оптика и электроника

Классификация НТ Физика наноструктур содержит следу- ющие подразделы: электронные состояния и квантовый транспорт; неравновесные электронные состояния и коллективные явления; нанофотоника; спинтроника; сверхпроводимость и низкие температуры; физические основы технологий квантовых наноструктур; наноуглеродные материалы.

Классификация НТ Наноэлектроника включает в себя пять подразделов: элементы, устройства и функциональные системы наноэлектроники; физические принципы и создание нового поколения устройств наноэлектроники; развитие технологий, создание технологического оборудования, получение материалов наноэлектроники; разработка методов диагностики и создание диагностического оборудования; разработка методов вычислительного моделирования в наноэлектронике и создание инфраструктуры суперкомпьютерных вычислений.

Классификация НТ Наноматериалы. Здесь содержится четыре подраздела: конструкционные наноматериалы и наноматериалы со спе- циальными свойствами; функциональные наноматериалы (катализаторы, сорбенты, мембраны, полимеры); энергонасыщенные наноматериалы; наноматериалы для элек- троники, магнитных систем и оптики.

Классификация НТ Нанобиотехнологии. Раздел состоит из пяти подразделов: наноконструирование биологических узнающих систем (нанодетекция и диагностика); нанокон-струирование новых лечебных препаратов (нанолекарства); наноконструирование иммуногенов, миниантител, наноантител (нановакцины); трансгенное наноконстру- ирование (нанотрансгенез); наноконстру- ирование замещающих cистем и регуляторных компонентов тела (нанобионика).

Классификация НТ Нанодиагностика включает в себя пять подразделов: методы с использованием рентгеновского, синхротронного излуче- ний, нейтронов и частиц; зондовая и элек- тронная микроскопия, электронография; оптическая микроскопия и спектроскопия; физические и физико-химические методы; нанометрология.

Классификация НТ НаноОбразование к настояще- му времени детально проработаны направления, связанные с подготовкой специалистов различной квалификации в области нанотехнологий.

Проблемы, связанные с уменьшением размеров:

Парадоксы наноэлектроники: два требования к диэлектрикам: 1. Требуются материалы с БОЛЬШОЙ диэлектрической проницаемостью 2. Требуются материалы с маленькой диэлектрической проницаемостью

Прогнозируемое уменьшение минимального размера топологического элемента интегральной схемы (длины затвора для транзистора) Закон Мура (Moore)

Базовые элементы 1. Полевой транзистор

Базовые элементы 1. Диодная структура (МДМ, МДП)

Взаимосвязь электроники и материаловедения Определение: Электроника это наука о физических процессах в различных материалах и средах обусловленных движением электронов и их взаимодействием как между собой так и со средой их пребывания

Одиноки ли мы? 1. УГАТУ – кафедра нанотехнологий (материаловедение), Институт физики перспективных материалов; 2. БГУ – кафедра микроэлектроники и нанофизики 3. Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра РАН

Почему нанотехнологии в БГПУ?

Размерный (нано?) эффект в полимерных пленках

Особенности транспорта заряда в тонких пленках 1. Локальная электропроводность До 105 и более  1011(Ohm·см)-1 2. Максимальная плотность тока до 106А/см2 3. Металлический тип проводимости 4. Анизотропия проводимости 5. Малые величины инициирующих полей 6. Обратимость эффектов (ЖЭТФ 1992, т.102, 187; 2006, т. 129, 728 )

Обнаруженные и изучаемые явления

Двумерный электронный газ

Применения двумерного газа Сенсоры: физические, химические, биологические (в планах создание искусственного носа!) Транзисторы: планарные, вертикальные Логические элементы Возможно и квантовый кубит???

Управление транспортом электронов без воздействия на их заряд СПИНТРОНИКА

Спиновый клапан

Схема сканирующего зондового микроскопа

Что вас ожидает!

Литература