Уже более 40 лет в области нанотехнологий, использующих современные достижения физики и химии, происходят бурные исследования, а число публикаций удваивается каждые несколько лет.

Решающее значение малоразмерных объектов в материальном мире отмечал еще в 1960-х гг. в своих знаменитых «Лекциях» нобелевский лауреат физик-теоретик Ричард Фейнман: «Законы физики не запрещают конструирование на атомарно-молекулярном уровне». Однако настоящий переворот в сознании ученых и инженеров произошел тогда, когда при помощи многочисленных экспериментов в лабораторных условиях было установлено, что свойствами материалов действительно можно управлять на атомарном уровне. Это ознаменовало «нанотехнологическую революцию», наступление новой эры развития науки и техники. Интерес к наноматериалам благодаря их уникальным свойствам неуклонно растет, существенно расширилось и само содержание этого понятия. В настоящее время принято рассматривать несколько их разновидностей — консолидированные объекты, полупроводники, нанопористые структуры, нанополимеры, тубулярные объекты, нанобиоматериалы, катализаторы и супрамолекулярные структуры.

Изучены конденсаты наночастиц
В тесном сотрудничестве учеными Московского инженерно-физического института, Института физико-химических проблем Белгосуниверситета, Института биоорганической химии РАН и Института физической химии и электрохимии РАН исследованы фотофизические свойства растворов и пленок с высокими концентрациями наночастиц СdSe/ZnS при воздействии видимого и УФ-лазерного излучения в широком диапазоне плотностей мощности и температур, в том числе при высоком уровне возбуждения. Показано, что механизм антистоксовой люминесценции наночастиц СdSe/ZnS является чисто тепловым. Изучены режимы нагрева и абляции пленок наночастиц под действием мощного лазерного излучения. Получены и исследованы гетероструктуры на базе органических полупроводников и пленок наночастиц СdSe и СdSe/ZnS. Для ряда гетероструктур наблюдается резкое увеличение проводимости по сравнению со структурами без наночастиц (М.В. Артемьев, С.В. Дайнеко, К.В. Захарченко, В.А. Колесников, В.А. Олейников, М.Г. Тедорадзе, А.А. Чистяков).

Газоплазменное нанесение покрытий
Из существующих технологических приемов формирования полимерных покрытий газотермические методы имеют ряд преимуществ, состоящих в экономичности и простоте реализации, возможности формировать и оплавлять слой в одной технологической операции. Для повышения прочностных свойств и износостойкости полимерных материалов и покрытий применяют их армирование частицами неорганических веществ и металлов. Специалистами Объединенного института машиностроения НАН Беларуси и Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН разработана технологическая схема формирования таких покрытий из экструдированных шнуров, содержащих наноразмерные наполнители. В основе технологии — газоплазменное распыление. В отличие от традиционных способов, схема распыления модифицированных нанокомпонентами полимерных шнуров предусматривает их нагрев одной и той же высокотемпературной струей газа. Разработка базируется на исследовании кинетики процесса нагрева полимерных шнуров коаксиально расположенным газопламенным факелом. Сравнительные испытания разных газопламенных покрытий показали, что для их формирования предпочтительней использовать технологию распыления экструдатов (П.А. Витязь, А.В. Чекулаев, М.А. Белоцерковский, В.И. Жорник, С.В. Панин).
Будущее тонкопленочных
светоизлучающих структур
Учеными Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники совместно с коллегами из Северо-Кавказского государственного технического университета (Ставрополь) детально исследованы спектрально-оптические характеристики наноструктурированных пленок низковольтных тонкопленочных люминофоров (НВТЛ) в упорядоченных низкопрофильных матрицах анодного оксида алюминия (АОА). Для их практического применения очень важно получать подобного рода покрытия, равномерные по толщине и с малым разбросом зерен по величине и форме. Кроме этого, для повышения интенсивности и равномерности их излучения необходимо структурирование люминофоров. С этой целью были отработаны режимы нанесения НВТЛ на модифицированные матрицы АОА методом пульверизации соединений на основе дитиокарбаматов цинка и меди, нитрата цинка и аммиака. Важность проведенной работы состоит также в отработке режимов нанесения НВТЛ на модифицированные матрицы АОА, в получении люминофоров, излучающих в различных областях видимого спектрального диапазона, в исследовании особенности распределения пленок люминофоров по поверхности ячеисто-пористой структуры АОА в зависимости от ее параметров. Измерена зависимость эффективности высвечивания люминофора от длины волны возбуждающего света. Проведено сравнение параметров различных НВТЛ. Полученные данные будут использованы при экспериментальном моделировании тонкопленочных светоизлучающих структур, возбуждаемых электронными пучками (Г.Г. Горох, В.А. Воробьев, Д.В. Соловей, Б.М. Синельников, Г.Р. Власьянц, В.Н. Сахарук).

Морфология низкоразмерных частиц
Специалистами Гродненского государственного аграрного университета и Института химии Дальневосточного отделения РАН разработана технология газотермического получения низкоразмерных частиц политетрафторэтилена, предназначенных для использования в качестве многофункциональных модификаторов в композиционных материалах, смазках, тонкопленочных покрытиях, обеспечивающих улучшение триботехнических характеристик узлов трения, эксплуатируемых при повышенных температурах, знакопеременных нагрузках, недостатке внешней смазки. Низкоразмерный продукт, имеющий зарегистрированную торговую марку «Форум», представляет собой сыпучий порошок с частицами преимущественно сферической формы. Проведенный анализ показал, что единичные частицы ультрадисперсного порошка политетрафторэтилена, по-видимому, имеют луковичное строение, в котором сердцевина формируется из наиболее высокомолекулярной фракции, а последующие слои — из олигомерных фракций различной молекулярной массы. Подобное строение частиц «Форума» обусловливает их многофункциональность при использовании в качестве модифицирующих компонентов в различных материалах (А.К. Цветников, В.А. Струк, Е.В. Овчинников, Л.Г. Мартынова).

Металл-полимерные нанокомпозитные материалы
Учеными Белорусского государственного университета, Казанского физико-технического института Казанского научного центра РАН и университета в Руре (Германия) изучены температурные (4,2—300 К) зависимости сопротивления и магниторезистивный эффект в металл-полимерных нанокомпозитных материалах, полученных путем имплантации ионов Сu+ и Fе+ с энергией 40 кэВ и высокими дозами — (0,25—1,5)?1017 ион/см2 — в тонкие (~ 40 мкм) пленки полиамида и полиэтилентерефталата. Авторы показали, что в имплантированных медью полимерных пленках зафиксировать магниторезистивный эффект не удается даже при гелиевых температурах. Анализ температурных зависимостей электрического сопротивления доказывает, что подобные образцы во всем исследуемом интервале доз облучения находятся на диэлектрической стороне перехода диэлектрик—металл. В то же время при имплантации полимеров ионами железа знак температурного коэффициента сопротивления меняется на положительный, свидетельствуя об образовании перколяционного металлического кластера из наночастиц железа в карбонизированном слое. В образцах, имплантированных железом, находящихся на металлической стороне перехода, наблюдается анизотропное поведение магнитосопротивления, что обусловлено формированием «квазисплошной» пленки железа в модифицированном слое полимерной матрицы (В.С. Волобуев, М.Г. Лукашевич, А.А. Мельников, Р.И. Хайбуллин, В.Ф. Валеев, А. Вайк, В.Б. Оджаев).

Тонкие слои Nd-Fе-B
Специалистами Объединенного института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, ОАО «Феррит», ИХТТ СО РАН методом вспышки зерен порошка на подложке из оптического стекла нанесены тонкие слои толщиной менее 100 нм и ~ 1 мкм, по составу близкие к Nd2Fе14В. Отличительной особенностью рентгенограмм пленок является значительное снижение интенсивности рефлексов с уменьшением толщины пленок и превращение их в «гало» над фоном. Измерена удельная намагниченность порошков шихты для синтеза пленок в поле с величиной индукции 0,86 Тесла в интервале температур 80—750 К (А.И. Галяс, О.Ф. Демиденко, Г.И. Маковецкий, К.И. Янушкевич, А.К. Богуш, В.Н. Шамбалев, Б.Б. Бохонов, К.Б. Герасимов).