नैनोकणों और नैनोमटेरियल्स प्राप्त करने के तरीकों का वर्गीकरण। नैनोमटेरियल प्राप्त करने के तरीकों को नैनोिस्टम प्राप्त करने के भौतिक और रासायनिक तरीके

संरचना और तदनुसार, नैनोमटेरियल्स के गुण उनके विनिर्माण के चरण में गठित होते हैं। प्रौद्योगिकी का मूल्य नैनोमटेरियल्स की स्थिर और इष्टतम प्रदर्शन विशेषताओं को सुनिश्चित करने के लिए काफी स्पष्ट है; यह उनकी अर्थव्यवस्था के संदर्भ में भी महत्वपूर्ण है।

उत्तरार्द्ध की विविधता के अनुसार नैनोमटेरियल्स की तकनीक के लिए, एक संयोजन की विशेषता है, एक तरफ, धातुकर्म, भौतिक, रासायनिक और जैविक तरीकों, और दूसरी तरफ, पारंपरिक और मूल रूप से नई तकनीकें। इसलिए, यदि समेकित नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए भारी बहुमत काफी पारंपरिक हैं, तो विनिर्माण जैसे संचालन, उदाहरण के लिए, "क्वांटम पेन" स्कैनिंग सुरंग माइक्रोस्कोप का उपयोग करके, परमाणुओं के परमाणुओं के क्वांटम डॉट्स का गठन या आयन के उपयोग- मौलिक रूप से विभिन्न तकनीकी तरीकों के आधार पर पॉलिमरिक सामग्री में छिद्रपूर्ण संरचनाओं को बनाने के लिए ट्रैक प्रौद्योगिकी।

आण्विक जैव प्रौद्योगिकी के तरीके बहुत विविध हैं। यह सब नैनोमटेरियल प्रौद्योगिकी की मूलभूत बातों के बयान को जटिल करता है, यह देखते हुए कि कई तकनीकी विवरण ("जानते हैं") लेखक केवल सामान्य शब्दों में ही वर्णन करते हैं, और अक्सर एक संदेश विज्ञापन है। फिर केवल मुख्य और सबसे विशिष्ट तकनीकों का विश्लेषण किया।

समेकित सामग्री प्रौद्योगिकी

पाउडर टेक्नोलॉजीज

पाउडर के तहत संपर्क में छोटे आकार के छोटे ठोस (या उनके समेकन) के संयोजन को समझते हैं - कई नैनोमीटर से एक हजार माइक्रोन तक [पाउडर सामग्री / andrievsky आरए। - एम।: धातुकर्म, 1 99 1. - 205 पी।]। नैनोमटेरियल्स के निर्माण के संबंध में, अल्ट्राफाइन पाउडर को कच्ची सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, यानी। कण 100 कणों से अधिक नहीं हैं, साथ ही गहन पीसने की स्थिति के तहत प्राप्त बड़े पाउडर और छोटे क्रिस्टलीटों से युक्त आकार के समान आकार के समान होते हैं।

पाउडर प्रौद्योगिकी के बाद के संचालन - दबाने, sintering, गर्म दबाने, आदि - संबंधित संरचनाओं और गुणों के साथ निर्दिष्ट रूपों और आकारों का नमूना (उत्पाद) प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एमएयू के प्रस्ताव पर इन परिचालनों का संयोजन अक्सर कहा जाता है। बलशिन, समेकन। नैनोमटेरियल्स के संबंध में, समेकन को सुनिश्चित करना चाहिए, एक तरफ, लगभग पूरी मुहर (यानी, मैक्रो और माइक्रोप्रोस की संरचना में अनुपस्थिति), और दूसरी तरफ, अल्ट्राफाइन पाउडर के प्रारंभिक आकार से जुड़े नैनोस्ट्रक्चर को बनाए रखें ( यानी अनाज का आकार sintered सामग्री जितना संभव हो उतना कम होना चाहिए और 100 एनएम से कम किसी भी मामले में)।

नैनोमटेरियल के निर्माण के लिए पाउडर प्राप्त करने के तरीके बहुत विविध हैं; उन्हें रासायनिक और भौतिक, मूल में विभाजित किया जा सकता है, जिसमें से सबसे विशिष्ट अल्ट्राफाइन पाउडर का संकेत दिया जा सकता है, तालिका 1 में दिखाए जाते हैं।

तालिका 1. नैनोमटेरियल्स के निर्माण के लिए पाउडर बनाने के लिए मूल तरीके

अल्ट्राफाइन पाउडर बनाने के लिए कुछ तरीकों पर विचार करें।

संघनन विधि । इस विधि को लंबे समय तक जाना जाता है और सैद्धांतिक योजना में सबसे बड़ी सीमा तक अध्ययन किया गया है। भ्रूण (क्लस्टर) की सजातीय और विषम पीढ़ी हैं।

पहले मामले में, रोगाणु उतार-चढ़ाव में होता है, और सिस्टम के निलंबन को बदलना (भाप दबाव को बढ़ाने या कम करने, प्रक्रिया तापमान को अलग करना), आप महत्वपूर्ण भ्रूण के त्रिज्या को समायोजित कर सकते हैं और परिणामी पाउडर के वांछित कण आकार को प्राप्त कर सकते हैं। तटस्थ मीडिया में वाष्पीकरण का संचालन करना और वाष्पीकरण की जगह में विदेशी सतह पेश करना, विषम भ्रूण गठन को उकसाना संभव है जिसके लिए एक महत्वपूर्ण भ्रूण के गठन की संभावित बाधा की ऊंचाई थोक सजातीय संघनन की तुलना में काफी कम है। इस प्रकार, कंडेनसिंग विधियों के साथ अल्ट्राफाइन पाउडर प्राप्त करने के लिए कम से कम दो आवश्यक और पर्याप्त शर्तें हैं - तटस्थ गैस अणुओं की एक संघनित जोड़ी में एक बड़ा चूषण और उपस्थिति।

धातु अल्ट्राफाइन पाउडर के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला स्थापना 1 9 60 के दशक में यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के केमिकल फिजिक्स संस्थान में विकसित की गई थी। [धातु / जीन एम। के अल्ट्राफाइन पाउडर प्राप्त करने के लिए लेविटेशनल विधि।, मिलर ए.वी. सतह। भौतिकी, रसायन विज्ञान, यांत्रिकी। - 1 9 83. №2।, पी। 150-154।]। पिघला हुआ धातु की एक बूंद, प्रेरण क्षेत्र में लटकती है, उच्च शुद्धता आर्गन की धारा से उड़ा दी गई है, जिसने संघनित नैनोकणों को एक विशेष पाउडर संग्रह में संघनित किया है, जिसे एक नियंत्रित कक्षीय वातावरण में उतार दिया जाता है। आर्गन में पाउडर और संबंधित तकनीकी संचालन के बाद भी भंडारण किए जाते हैं।

कंडेनसेशन विधि का उपयोग ब्लैटर (चित्रा 1) की स्थापना में किया गया था, जिसमें स्पैस निष्क्रिय गैस के वायुमंडल में अल्ट्राफाइन पाउडर की तैयारी वैक्यूम दबाने के साथ गठबंधन होती है। ठंडा घूर्णन नैनोपार्टिकल सिलेंडर की सतह पर संवेदनशील एक विशेष स्क्रैपर द्वारा हटा दिया जाता है और एक प्रेस फॉर्म में इकट्ठा किया जाता है। 2 प्री-दबाने (1 जीपीए तक दबाव) और फिर एक विशेष प्रेस फॉर्म में 1 एक कॉम्पैक्शन उच्च (3-- 5 जीपीए) दबावों पर किया जाता है। ग्लैथर स्थापना का प्रदर्शन छोटा है, यह मुख्य रूप से कम वाष्पीकरण दरों द्वारा सीमित है।

चित्रा 1. ग्लास स्थापना योजना: 1 - उच्च दबाव पर कॉम्पैक्ट नोड; 2 - पूर्व प्रेस नोड; 3 - वाष्पीकरणकर्ता; 4 - तरल नाइट्रोजन द्वारा ठंडा एक घूर्णन कलेक्टर; 5 - खुरचनी

सिद्धांत रूप में संघनन विधियां, कई नैनोमीटर के लिए कण आकार के साथ अल्ट्राफाइन पाउडर का निर्माण प्रदान करते हैं, लेकिन ऐसी वस्तुओं को प्राप्त करने की प्रक्रिया की अवधि (और, तदनुसार, लागत) काफी बड़ी है। उपभोक्ताओं के अनुरोध पर, पतली बहुलक फिल्में जो समूह की सतह पर समूह और संक्षारण जोखिम को रोकने के लिए लागू की जा सकती हैं।

उच्च ऊर्जा पीसने . तंत्रिका संश्लेषण । पीसने टाइप-डाउन प्रौद्योगिकियों का एक विशिष्ट उदाहरण है। मिलों, विघटनकारी, विशेषताओं और अन्य फैलाने वाले प्रतिष्ठानों में पीसने से क्रशिंग, विभाजन, काटने, घर्षण, सावचन, प्रभाव, या इन कार्यों के संयोजन के परिणामस्वरूप होता है। चित्रा 2 अटितकार योजना दिखाता है, जिसमें प्रभाव और अचानक प्रभाव, और कंपन मिल का आरेख, जो डिजाइन गेंदों की उच्च गति और गेंदों की आवृत्ति सुनिश्चित करता है, संयुक्त होता है। विनाश को उत्तेजित करने के लिए, पीसने को अक्सर कम तापमान की शर्तों के तहत किया जाता है। पीसने का प्रभाव गेंदों और जमीन मिश्रण के द्रव्यमान के अनुपात से प्रभावित होता है, जो आमतौर पर 5: 1 से 40: 1 की सीमा में बनाए रखा जाता है।

पीसने के लिए चित्रा 2 योजना:

ए - एट्रिक्टर (1 - बॉडी, 2 - बॉल्स, 3 - घूर्णन प्ररित करनेवाला); बी - कंपन मिल (1 - इंजन, 2 - कंपन, 3 - स्प्रिंग्स, 4 - गेंदों और कुचल बल्ले के साथ ड्रम)

सिद्धांत रूप में, स्वीकार्य प्रदर्शन, पीसने, हालांकि, बहुत पतली पाउडर का कारण नहीं बनता है, क्योंकि एक निश्चित पीसने वाली सीमा है जो कणों और उनके समूह के विनाश की प्रक्रिया के बीच एक असाधारण संतुलन की उपलब्धि का जवाब देती है। नाजुक पदार्थों को काटते समय भी, प्राप्त किए गए कणों का आकार आमतौर पर लगभग 100 एनएम से कम नहीं होता है; कणों में कम से कम 10--20 एनएम के आकार के साथ क्रिस्टलीट होते हैं। इसे इस तथ्य के साथ माना जाना चाहिए कि लगभग हमेशा पीसने की प्रक्रिया में, उत्पाद गेंदों और अस्तर के साथ-साथ ऑक्सीजन के साथ सामग्री से दूषित है।

प्लास्मोकेमिकल संश्लेषण [Troitsky v.n. प्लाज्मा माइक्रोवेव-डिस्चार्ज // माइक्रोवेव प्लाज्मा जेनरेटर में अल्ट्राफाइन पाउडर प्राप्त करना: भौतिकी, उपकरण, एप्लिकेशन / बैटनिन वीएम। एट अल। - एम।: Energoatomizdat, 1 9 88. - पी 175-221।]। कम तापमान प्लाज्मा में संश्लेषण उच्च तापमान (6000-8000 के तक) पर किया जाता है, जो उच्च स्तर की सबमिशन, प्रतिक्रियाओं की उच्च दर और संघनन प्रक्रियाओं को प्रदान करता है। आर्क प्लाज्मा मशाल और अत्यधिक और अल्ट्रा आवृत्ति (माइक्रोवेव) प्लाज्मा जेनरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। आर्क मशीनें अधिक उत्पादक और सुलभ हैं, लेकिन माइक्रोवेव इंस्टॉलेशन अधिक सूक्ष्म और क्लीनर पाउडर प्रदान करते हैं। इस तरह की स्थापना की योजना चित्रा 3 में दिखाया गया है। प्लाज्मा रासायनिक संश्लेषण, धातु क्लोराइड, धातु पाउडर, सिलिकॉन और मेटालो-कार्बनिक कनेक्शन के लिए स्रोत उत्पादों के रूप में उपयोग किया जाता है।

प्लाज्मा रासायनिक संश्लेषण की माइक्रोवेव स्थापना योजना के चित्रा 3:

मैं - बिजली उपकरण (1 - माइक्रोवेव जनरेटर); II - मुख्य तकनीकी उपकरण (2 - प्लाज्मा टोरस, 3 - अभिकर्मकों का एक उपकरण इनपुट, 4 - रिएक्टर, 5 - हीट एक्सचेंजर, 6 - फ़िल्टर, 7 - पाउडर संग्रह, 8 - अभिकर्मक डिस्पेंसर, 9 - वाष्पीकरण); III, IV - क्रमशः सहायक तकनीकी उपकरण और नियंत्रण इकाई (10 - वाल्व, 11 - रोटामिटर, 12 - दबाव गेज, 13 - गैस शोधन प्रणाली, 14 - स्क्रबर, 15 - प्लाज्मा बनाने गैस का इनपुट, 16 - वाहक इनपुट, 17 - आउटपुट गैसों)

प्लाज्मा-रासायनिक संश्लेषण की विशेषताओं (प्रक्रिया की व्यर्थता, कणों के संग्रह की संभावना, आदि) की विशेषताओं के आधार पर ज्यादातर मामलों में आकार में प्राप्त कणों का वितरण काफी व्यापक है।

अल्ट्रासाउंड एक्सपोजर के तहत संश्लेषण [सामग्री रसायन / Suslick के.एस., मूल्य जीजे के लिए अल्ट्रासाउंड के अनुप्रयोग वार्षिक समीक्षा सामग्री विज्ञान। - 1 999. वी .2।, पी। 2 9 5-326।]। इस विधि को सोनोकेमिकल संश्लेषण के रूप में जाना जाता है, जो कैविशन माइक्रोस्कोपिक बुलबुले के प्रभाव पर आधारित है। जब एक छोटी मात्रा में पोकेशन, असामान्य रूप से उच्च दबाव विकसित किया जाता है (50-100 मीटर / मीटर 2) और उच्च तापमान (3000 k और उच्चतर तक), और विशाल हीटिंग और शीतलन दरें (10 10 के / एस तक) हासिल किया जाता है। पोकेशन के मामले में, बुलबुला एक नैनोरेक्टर की तरह बन जाता है। कैविशन बुलबुले के अंदर चरम स्थिति का उपयोग करके, कई नैनोक्रिस्टलाइन (असंगत) धातु, मिश्र धातु और अपवर्तक कनेक्शन प्राप्त किए जाते हैं (उदाहरण के लिए, एफई, एनआई और सीओ और उनके नैनोकणों को कार्बोनील, सोना और तांबा कोलाइड्स, नैनोओक्साइड जेडआर एट अल।)।

तार का विद्युत विस्फोट [नैनोपॉवर, लक्ष्यों / बिल्लियों Yu.a के हीटिंग के आवेग तरीकों का उपयोग करके प्राप्त किया। परिप्रेक्ष्य सामग्री। - 2003. №4।, पी। 79-81।]। यह लंबे समय से देखा गया है कि अपेक्षाकृत पतले तार दालों के माध्यम से गुजरने पर, वर्तमान दालें 10 4 -10 6 ए / एमएम 2 विभिन्न डिस्पेंस के कणों के रूप में अपने वाष्पों के संघनन के साथ धातु की विस्फोटक वाष्पीकरण होता है। पर्यावरण के आधार पर, धातु कणों (निष्क्रिय मीडिया) या ऑक्साइड (नाइट्राइड) पाउडर (ऑक्सीडेटिव या नाइट्रोजन मीडिया) का गठन हो सकता है। आवश्यक कण आकार और प्रक्रिया प्रदर्शन निर्वहन सर्किट और तार के व्यास के पैरामीटर द्वारा शासित होते हैं। नैनोकणों का आकार मुख्य रूप से गोलाकार है, आकार में कणों का वितरण सामान्य-लॉगरिदमिक है, लेकिन काफी व्यापक है। अल, सीयू, फे और एनआई जैसे 50-100 एनएम धातुओं के आकार के साथ नैनोकणों के लिए, स्थापना क्षमता ऊर्जा खपत में 25-50 किलोवाट / किग्रा तक 50-200 ग्राम / एच है। नैनोपाउडर ऑक्साइड (अल 2 ओ 3, टीओओ 2, ज़ो 2, एमजीएल 2 ओ 4, आदि) भी बनाया जा सकता है, और अवशोषण उपचार के बाद, कण का आकार बहुत छोटा हो सकता है (20-30 एनएम)।

नैनोपाउडर प्राप्त करने के कुछ तरीकों, जो सामान्य रूप से ऊपर माना जाता है, की आवश्यकता होती है। इष्टतम विधि की पसंद आर्थिक और पर्यावरणीय विचारों को ध्यान में रखते हुए नैनोपॉवर और नैनोमटेरियल की आवश्यकताओं पर आधारित होनी चाहिए।

समेकन विधियों। पाउडर प्रौद्योगिकी में जाने वाली लगभग सभी विधियां: दबाने और sintering, विभिन्न गर्म दबाव विकल्प, गर्म extrudation, आदि - अल्ट्राफाइन पाउडर के लिए लागू। चित्रा 1 में चित्रित प्रकार की सेटिंग्स में, काफी उच्च दबाने वाले दबाव (2-5 जीपीए तक) के उपयोग के बावजूद, वैक्यूम स्थितियों में और नमूने की एक छोटी ऊंचाई पर, 1 मिमी तक), यह प्राप्त करना संभव है कम से कम 10-15% की porosity के साथ नमूने। अल्ट्राफाइन पाउडर के लिए, कणों के बीच घर्षण विशेषताओं के महत्वपूर्ण प्रभाव के कारण कम कॉम्पैक्शन को दबाकर विशेषता है। कमरे के तापमान पर नैनोपाउडर को दबाने की तकनीक में, अल्ट्रासाउंड ऑसीलेशन का उपयोग, जो प्रेस करते समय लोड को हटाने के बाद लोचदार अनुक्रम को कम करता है, और कुछ हद तक संपीड़न उत्पादों की सापेक्ष घनत्व को बढ़ाता है, आस्तीन और अन्य रूपों के रूप में अपने निर्माताओं का विस्तार करता है [ सिरेमिक अल्ट्राफाइन पाउडर / खासानोव ओएल की अल्ट्रासोनिक दबाने। विश्वविद्यालयों की खबर। भौतिक विज्ञान। - 2000. №5।, पी। 121-127।]।

अवशिष्ट porosity को खत्म करने के लिए, संपीड़ित नमूने की थर्मल प्रसंस्करण आवश्यक है - sintering। हालांकि, नैनोमटेरियल्स के निर्माण के संबंध में, पाउडर ऑब्जेक्ट्स के पारंपरिक sintering मोड मूल नैनोस्ट्रक्चर को संरक्षित करने की अनुमति नहीं देते हैं। अनाज की वृद्धि प्रक्रियाओं (पुनरावृत्तिकरण) और sintering मुहरों (संकोचन), प्रसार-नियंत्रित होने के नाते, एक दूसरे को ओवरलैप करने, एक दूसरे को ओवरलैप कर रहे हैं, और पुनरावृत्ति की रोकथाम के साथ उच्च सीलिंग गति को गठबंधन करना आसान नहीं है।

इस प्रकार, उच्च स्थिर और गतिशील दबाव और मध्यम तापमान के उपयोग से जुड़े उच्च ऊर्जा समेकन विधियों का उपयोग, कुछ हद तक अनाज के विकास में देरी करना संभव हो जाता है।

सामान्य दबाने वाले मोड और अल्ट्राफाइन पाउडर शिफ्ट का उपयोग नैनोस्ट्रक्चर किए गए छिद्रपूर्ण अर्ध-तैयार उत्पादों को दबाव प्रसंस्करण संचालन के कुल समेकन के अधीन किया जा सकता है। तो, कंडेनसेशन विधि द्वारा प्राप्त तांबा पाउडर, ऑक्साइड (सीयू 2 ओ 3) के साथ 35 एनएम के कण आकार के साथ 400 एमपीए के दबाव पर दबाव डालने के बाद 3.5 एनएम की मोटाई के साथ 3.5 एनएम और हाइड्रोजन में गैर-कामुक सिटरिंग के बाद एक फिल्म के साथ 230 єС तक (हीटिंग दर 0.5 єС / min) अनाज के आकार 50 एनएम के साथ 90% की सापेक्ष घनत्व प्राप्त किया [धातु नैनोपाउडर्स से थोक नैनोस्ट्रक्चर सामग्री का फैब्रिकेशन: संरचना और मैकेनिकल व्यवहार / चैंपियन वाई, गुरिन-मेलली एस, बोनेनेंटियन जे .- एल। स्क्रिप्टा सामग्री। - 2001. V.44। एन 8 / 9. पी। 160 9 -1613।]। बाद के हाइड्रोस्टैटिक एक्सट्रूज़न ने उच्च शक्ति और प्लास्टिकिटी के साथ अप्रचलित मैक्रो-फॉर्मर्स प्राप्त करने का नेतृत्व किया (605 एमपीए के संपीड़न के साथ उपज शक्ति, 18% की एक सापेक्ष लम्बाई)।

विशेष गैर-कामुक हीटिंग मोड का उपयोग करके सामान्य सिंटर में अनाज के विकास को रोकना संभव है। इस मामले में, प्रतिस्पर्धा के कारण मुहर की प्रक्रियाओं को अनुकूलित करना संभव है, पुनर्नवीनीकरण घटनाओं को छोड़कर [नैनोस्ट्रक्चरल सिस्टम्स / स्पीयर, वीवी, उवरोवा आईवी, रागुला एवी में। - कीव: अकादमिक, 2001. - 180 पी।]। सिन्स्टेड नमूने के माध्यम से वर्तमान को पारित करके विद्युत सिटरिंग, और पाउडर ऑब्जेक्ट्स के दबाव की गर्म प्रसंस्करण (उदाहरण के लिए, फोर्जिंग या एक्सट्रूज़न) भी पुनर्निर्मित करने के ब्रेकिंग में योगदान दे सकती है और नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाती है। माइक्रोवेव हीटिंग स्थितियों के तहत सिरेमिक नैनोमटेरियल्स का सिटरिंग नमूना क्रॉस सेक्शन पर एक समान तापमान वितरण की ओर अग्रसर भी नैनोस्ट्रक्चर के संरक्षण में योगदान देता है। हालांकि, सूचीबद्ध समेकन वेरिएंट में क्रिस्टलीट का आकार आमतौर पर नैनोस्ट्रक्चर के अनाज की ऊपरी सीमा के स्तर पर होता है, यानी आमतौर पर 50--100 एनएम से कम नहीं।

आज तक, नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए बड़ी संख्या में विधियों और विधियों को विकसित किया गया है। यह नैनोमटेरियल्स की विभिन्न संरचनाओं और गुणों के कारण है, एक तरफ, और दूसरी तरफ, यह आपको पदार्थों की इस वर्ग की सीमा का विस्तार करने, नए और अद्वितीय नमूने बनाने की अनुमति देता है। नैनोस्केल संरचनाओं का गठन चरण परिवर्तन, रासायनिक बातचीत, पुनरावृत्ति, अमोर्फीकरण, उच्च यांत्रिक भार, जैविक संश्लेषण जैसी प्रक्रियाओं के दौरान हो सकता है। एक नियम के रूप में, किसी पदार्थ के अस्तित्व की संतुलन स्थितियों से महत्वपूर्ण विचलन की उपस्थिति में नैनोमटेरियल्स का गठन संभव है, जिसके लिए विशेष परिस्थितियों और अक्सर, जटिल और परिशुद्धता उपकरण के निर्माण की आवश्यकता होती है। नैनोमटेरियल्स प्राप्त करने के लिए पहले ज्ञात और विकासशील नई विधियों में सुधार मूलभूत आवश्यकताओं को निर्धारित करता है जिन्हें उन्हें अनुपालन करना चाहिए, अर्थात्:

विधि को पुनरुत्पादित गुणों के साथ नियंत्रित संरचना की सामग्री को सुनिश्चित करना चाहिए;

· विधि को नैनोमटेरियल्स की अस्थायी स्थिरता सुनिश्चित करनी चाहिए, यानी। सबसे पहले, विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान सहज ऑक्सीकरण और sintering से कणों की सतह की सुरक्षा;

विधि में उच्च प्रदर्शन और दक्षता होनी चाहिए;

विधि को एक निश्चित कण आकार या अनाज के साथ नैनोमटेरियल प्रदान करना चाहिए, और यदि आवश्यक हो तो आकार में उनका वितरण होना चाहिए, काफी संकीर्ण।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वर्तमान में कोई विधि नहीं है जो आवश्यकताओं के पूर्ण सेट को पूरा करती है। नैनोमटेरियल्स की ऐसी विशेषताओं को प्राप्त करने की विधि के आधार पर, जैसे कि कणों के औसत आकार और आकार, उनके कण आकार वितरण, विशिष्ट सतह का मूल्य, उनमें अशुद्धता की सामग्री, आदि, बहुत व्यापक सीमाओं में उतार-चढ़ाव कर सकते हैं । उदाहरण के लिए, विधि और उत्पादन की स्थिति के आधार पर नैनोपाउडर में गोलाकार, फ्लेक, सुई या स्पंज आकार हो सकता है; असंगत या ठीक-क्रिस्टल संरचना। नैनोमटेरियल प्राप्त करने के तरीके यांत्रिक, भौतिक, रासायनिक और जैविक में विभाजित हैं। वे। यह वर्गीकरण नैनोमटेरियल्स के संश्लेषण की प्रकृति पर आधारित है। प्राप्त करने के यांत्रिक तरीकों का आधार बड़े विकृत भार का प्रभाव है: घर्षण, दबाव, दबाने, कंपन, cavitation प्रक्रियाओं, आदि प्राप्त करने के भौतिक तरीके शारीरिक परिवर्तनों पर आधारित हैं: वाष्पीकरण, संघनन, उत्थान, तेज शीतलन या हीटिंग, पिघलना, आदि। रासायनिक में विधियों, मुख्य फैलाव कदम शामिल हैं: इलेक्ट्रोलिसिस, वसूली, थर्मल अपघटन। प्राप्त करने के जैविक तरीके प्रोटीन निकायों में होने वाली जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के उपयोग पर आधारित हैं। नैनोमटेरियल्स के संबंध में यांत्रिक पीसने के तरीकों को अक्सर मैकेन्टेज़ कहा जाता है। मैकेनॉनीटाइट का आधार ठोस पदार्थों की यांत्रिक प्रसंस्करण है। यांत्रिक प्रभाव जब सामग्री पीसने के लिए आवेग है, यानी। तनाव के क्षेत्र की घटना और इसके बाद की छूट रिएक्टर में कणों के निवास के पूरे समय के दौरान नहीं होती है, बल्कि केवल कणों की टक्कर के समय और इसके बाद थोड़े समय में होती है। यांत्रिक प्रभाव भी स्थानीय है, क्योंकि यह ठोस पदार्थ के पूरे द्रव्यमान में नहीं होता है, और जहां वोल्टेज क्षेत्र होता है और फिर आराम करता है। थोड़े समय के लिए सामग्री के छोटे क्षेत्रों में आवेग और इलाके के कारण, बड़े भार केंद्रित होते हैं। इससे दोष, तनाव, कतरनी स्ट्रिप्स, विकृतियों, दरारों के उद्भव की ओर जाता है। नतीजतन, पदार्थ का पीसने होता है, बड़े पैमाने पर स्थानांतरण त्वरित और मिश्रण घटकों को मिश्रित करता है, ठोस अभिकर्मकों की रासायनिक बातचीत सक्रिय होती है। यांत्रिक घर्षण और यांत्रिक संलयन के परिणामस्वरूप, ठोस स्थिति में कुछ तत्वों की एक उच्च पारस्परिक घुलनशीलता संतुलन की स्थिति में संभवतः संभवतः हासिल की जा सकती है। पीसने को गेंद, ग्रह, कंपन, भंवर, जीरोस्कोपिक, इंकजेट मिलों, विशेषताओं में किया जाता है। इन उपकरणों में पीसने के साथ झटके और घर्षण के परिणामस्वरूप होता है। मैकेनिकल पीसने की एक किस्म एक तंत्रिका विधि है। उनके बीच विभिन्न घटकों के मिश्रण के पतले पीसने के साथ, बातचीत तेज हो जाती है। इसके अलावा, रासायनिक प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं, जब संपर्क करते समय, पीसने के साथ नहीं, ऐसे तापमान पर नहीं होते हैं। इन प्रतिक्रियाओं को तंत्रिका रसायन कहा जाता है। थोक सामग्री में नैनोस्ट्रक्चर बनाने के लिए, विशेष यांत्रिक विकृति योजनाओं का उपयोग किया जाता है, जो अपेक्षाकृत कम तापमान पर नमूने की संरचना के बड़े विरूपण को प्राप्त करना संभव बनाता है। तदनुसार, निम्नलिखित विधियों में गहन प्लास्टिक विरूपण शामिल है: - उच्च दबाव घुमा; - समान कोणीय दबाने (आरसीयू-दबाने); - व्यापक फोर्जिंग की विधि; - समन्वय कोणीय निकालने (आरसीयू-निकालने); - "घंटे का चश्मा" की विधि; - स्लाइडिंग के साथ गहन घर्षण विधि। वर्तमान में, अधिकांश परिणाम पहले दो तरीकों से प्राप्त होते हैं। हाल ही में, विभिन्न वातावरण के लिए यांत्रिक जोखिम का उपयोग करके नैनोमटेरियल प्राप्त करने के तरीके विकसित किए जा रहे हैं। इन तरीकों में पोकेशन-हाइड्रोडायनेमिक, कंपन विधियां, एक सदमे की लहर विधि, अल्ट्रासाउंड पीसने और विस्फोट संश्लेषण शामिल हैं। विभिन्न फैलाव मीडिया में नैनोपाउडर निलंबन प्राप्त करने के लिए पोकेशन और हाइड्रोडायनामिक विधि का उपयोग किया जाता है। कैविशन - लेट से। शब्द "शून्यता" - तरल गुहाओं (पोकेशन बुलबुले या गुहा) में गठन गैस, नौका या मिश्रण से भरा हुआ है। प्रक्रिया के दौरान, 100-1000 एमपीए के आदेश के दबाव में 10-3 - 10-5 एस के लिए तरल में वाष्प-गैस माइक्रोबब्बल्स के गठन और विनाश के कारण कैविशन प्रभाव, वे न केवल तरल पदार्थ को गर्म करते हैं, बल्कि ठोस Tel भी। यह प्रभाव ठोस कणों के पीसने का कारण बनता है। अल्ट्रासाउंड की पीसना भी cavitation हमलों की वर्षा पर आधारित है। नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए कंपन विधि प्रभाव और घटनाओं की अनुनाद प्रकृति पर आधारित है, जो प्रक्रियाओं के दौरान न्यूनतम ऊर्जा खपत और मल्टीफेस मीडिया के उच्च स्तर की उच्च डिग्री प्रदान करती है। ऑपरेशन का सिद्धांत यह है कि किसी भी जहाज को एक निश्चित आवृत्ति और आयाम के साथ एक कंपन प्रभाव के अधीन किया जाता है। अल्माज़ नैनोकणों को विस्फोट संश्लेषण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। विधि विस्फोट की ऊर्जा का उपयोग करती है, जबकि दबाव कई हजारों डिग्री तक सैकड़ों हजारों वायुमंडल और तापमान में हासिल किया जाता है। ये शर्तें हीरा चरण की थर्मोडायनामिक स्थिरता के क्षेत्र से मेल खाती हैं। सामग्रियों को प्राप्त करने के भौतिक तरीकों में छिड़काव विधियां, संघनन वाष्पीकरण प्रक्रियाएं, वैक्यूम उत्थान प्रौद्योगिकियां, ठोस राज्य में तकनीक शामिल हैं। तरल या गैस के साथ पिघला हुआ धारा छिड़कने की विधि यह है कि तरल पदार्थ का पतला जेट कक्ष को आपूर्ति की जाती है, जहां यह संपीड़ित निष्क्रिय गैस या द्रव जेट की एक धारा के साथ छोटी बूंदों में टूट जाती है। इस विधि में गैसों के रूप में आर्गन या नाइट्रोजन का उपयोग करें; तरल पदार्थ के रूप में - पानी, शराब, एसीटोन, एसिटाल्डेहाइड। एक तरल राज्य या कताई के प्रबंधन द्वारा नैनोस्ट्रक्चर का गठन संभव है। इस विधि में घूर्णन डिस्क या ड्रम की सतह पर ठंडा ठंडा (कम से कम 106 k / s) का उपयोग करके पतली रिबन प्राप्त करने में शामिल होता है। भौतिक तरीके। वाष्पीकरण-संघनन के तरीके भाप संक्रमण के परिणामस्वरूप पाउडर की तैयारी पर आधारित होते हैं - एक ठोस शरीर या भाप - एक गैस की मात्रा में या ठंडा सतह पर एक ठोस शरीर। विधि का सार यह है कि प्रारंभिक सामग्री तीव्र हीटिंग के माध्यम से वाष्पित हो जाती है, और फिर तेजी से ठंडा हो जाती है। वाष्पीकृत सामग्री का हीटिंग विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है: प्रतिरोधी, लेजर, प्लाज्मा, इलेक्ट्रिक आर्क, प्रेरण, आयनिक। वाष्पीकरण संघनन की प्रक्रिया वैक्यू या तटस्थ गैस माध्यम में की जा सकती है। 0.1 - 60 एमपीए के दबाव में आर्गन या हीलियम में विद्युत विस्फोट विस्फोट किया जाता है। इस विधि में, 0.1 - 1 मिमी के व्यास वाले पतले धातु के तार कक्ष में रखे जाते हैं और उच्च बल के वर्तमान आवेग होते हैं। पल्स की अवधि 10-5 - 10-7 एस है, वर्तमान घनत्व 104-106 ए / मिमी 2 है। उसी समय, तारों को तुरंत गर्म कर दिया जाता है और विस्फोट होता है। कणों का गठन एक मुफ्त उड़ान में होता है। नैनोमटेरियल प्राप्त करने की वैक्यूम उत्थान प्रौद्योगिकी में तीन मुख्य चरण शामिल हैं। पहले चरण में, इलाज वाले पदार्थ या कई पदार्थों का मूल समाधान तैयार किया जाता है। दूसरा चरण - समाधान का ठंड - ठोस चरण में क्रिस्टलीय के न्यूनतम संभव आकार को प्राप्त करने के लिए तरल पदार्थ में निहित घटकों के समान स्थानिक वितरण को ठीक करना है। तीसरा चरण विलायक क्रिस्टलीटों को एक जमे हुए समाधान से उत्थान से हटा रहा है। नैनोमटेरियल्स प्राप्त करने के लिए कई तरीके हैं जिनमें कुल राज्य को बदले बिना ठोस पदार्थ में फैलाव किया जाता है। बड़े पैमाने पर नैनोमटेरियल प्राप्त करने की एक विधि एक असंगत राज्य से नियंत्रित क्रिस्टलाइजेशन का एक तरीका है। विधि में एक तरल अवस्था से सख्त होने से एक असंगत सामग्री प्राप्त होती है, और फिर नियंत्रित हीटिंग की स्थितियों में, पदार्थ का एक क्रिस्टलाइजेशन किया जाता है। वर्तमान में, कार्बन नैनोट्यूब प्राप्त करने का सबसे आम तरीका आर्क डिस्चार्ज की प्लाज्मा में ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की थर्मल स्प्रेइंग की विधि है। संश्लेषण प्रक्रिया उच्च दबाव हीलियम से भरे कक्ष में की जाती है। जब प्लाज्मा जल रहा है, तो एनोड की तीव्र थर्मल वाष्पीकरण होता है, जबकि कैथोड की अंत सतह पर प्रक्षेपण किया जाता है, जिसमें कार्बन नैनोट्यूब बनते हैं। जिसके परिणामस्वरूप कई नैनोट्यूब की लंबाई लगभग 40 माइक्रोन है। वे अपने अंत की सपाट सतह के लिए लंबवत कैथोड पर बढ़ते हैं और लगभग 50 माइक्रोन के व्यास वाले बेलनाकार बीम में एकत्र किए जाते हैं। नैनोट्यूब बीम नियमित रूप से कैथोड की सतह को कवर करते हैं, एक सेलुलर संरचना बनाते हैं। नग्न आंखों के साथ कैथोड पर निकलने पर विचार करके इसका पता लगाया जा सकता है। नैनोट्यूब बीम के बीच की जगह विकृत नैनोकणों और एकल नैनोट्यूब के मिश्रण से भरी हुई है। कार्बन तलछट (जमा) में नैनोट्यूब की सामग्री 60% तक पहुंच सकती है। नैनोस्केल सामग्री प्राप्त करने के लिए रासायनिक तरीकों को समूहों में विभाजित किया जा सकता है जिसमें से एक में विधियों को शामिल किया जा सकता है जहां नैनोमटेरियल एक विशेष रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है जिसमें कुछ वर्ग पदार्थ शामिल होते हैं। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए एक और विकल्प दूसरे को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। प्रक्षेपक तत्वों के उपयोग से अपने लवणों के समाधान से धातुओं के विभिन्न यौगिकों के बयान में जमा होता है। वर्षा उत्पाद धातु हाइड्रॉक्साइड है। नैनोमटेरियल्स प्राप्त करने के लिए इष्टतम जमा शर्तों को बनाने के लिए पीएच और समाधान का नियंत्रण संभव है, जिसके तहत क्रिस्टलाइजेशन दर बढ़ती है और अत्यधिक फैला हुआ हाइड्रॉक्साइड बनता है। फिर उत्पाद की गणना की जाती है और यदि आवश्यक हो, तो पुनर्स्थापित करें। धातुओं के परिणामी नैनोपाउडर में कण आकार 10 से 150 एनएम तक होता है। व्यक्तिगत कणों का आकार आमतौर पर गोलाकार के करीब होता है। हालांकि, इस विधि से, जमा प्रक्रिया के पैरामीटर अलग-अलग, आप एक सुई पाउडर, स्केली, अनियमित आकार प्राप्त कर सकते हैं। सोल-जेल विधि मूल रूप से लौह पाउडर प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन की गई थी। यह पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया के साथ रासायनिक शुद्धिकरण की प्रक्रिया को जोड़ता है और उनके बाद की वसूली के साथ संशोधक (पोलिसाक्राइड) का उपयोग करके प्राप्त जेल के रूप में अघुलनशील धातु यौगिकों के जलीय समाधानों से वर्षा पर आधारित होता है। विशेष रूप से, पाउडर में पीई सामग्री 98.5 - 99.5% है। लोहा के नमक कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जा सकता है, साथ ही साथ धातुकर्म उत्पादन: धातु स्क्रैप या अपशिष्ट फिल्म समाधान। माध्यमिक कच्चे माल के उपयोग के माध्यम से, विधि स्वच्छ और सस्ते लोहे का उत्पादन करने की संभावना प्रदान करती है। यह विधि नैनो-असर में सामग्री के अन्य वर्गों द्वारा भी प्राप्त की जा सकती है: ऑक्साइड सिरेमिक, मिश्र धातु, धातु नमक इत्यादि। ऑक्साइड और अन्य ठोस धातु यौगिकों की बहाली सबसे आम और आर्थिक तरीकों में से एक है। गैसों को कम करने वाले एजेंटों के रूप में उपयोग किया जाता है - हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड, परिवर्तित प्राकृतिक गैस, ठोस घटती एजेंट - कार्बन (कोक, कालिख), धातु (सोडियम, पोटेशियम), धातु हाइड्राइड। प्रारंभिक कच्चे माल ऑक्साइड, धातुओं, अयस्कों के विभिन्न रासायनिक यौगिक हो सकते हैं और उचित तैयारी (संवर्द्धन, अशुद्धियों को हटाने आदि), धातुकर्म उत्पादन के अपशिष्ट और उप-उत्पादों के बाद केंद्रित हो सकते हैं। परिणामी पाउडर का आकार और आकार स्रोत सामग्री, कम करने वाले एजेंट, साथ ही तापमान और पुनर्प्राप्ति के समय की संरचना और गुणों से प्रभावित होता है। समाधान से धातुओं की रासायनिक कमी की विधि का सार विभिन्न घटते एजेंटों के साथ अपने लवण के लिए जलीय समाधानों से धातु आयनों को पुनर्स्थापित करना है: एच 2, सीओ, हाइड्राज़िन, हाइपोफॉस्फेट, फॉर्मल्डेहाइड, आदि गैस-चरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं की विधि में, वैगालीटेक वाष्प कनेक्शन के वातावरण में रासायनिक बातचीत के कारण नैनोमटेरियल्स किए जाते हैं। नैनोपोप्रॉप्स को थर्मल डिसोसिएशन या पायरोलिसिस प्रक्रियाओं का उपयोग करके भी निर्मित किया जाता है। अपघटन को कम आणविक भार कार्बनिक एसिड के लवण के अधीन किया जाता है: फॉर्मेट, ऑक्सालेट्स, धातु एसीटेट्स, साथ ही साथ कार्बोनेट और धातुओं के कार्बोनील भी होते हैं। पृथक्करण का तापमान अंतराल 200 - 400 ओ सी है। डीसी पास करते समय लवण के जलीय समाधानों से इलेक्ट्रोडपोज़िशन की विधि को धातु पाउडर द्वारा प्रक्षेपित किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस विधि द्वारा लगभग 30 धातुएं प्राप्त की जाती हैं। उनके पास उच्च शुद्धता है, क्योंकि इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान परिष्करण होता है। इलेक्ट्रोलिसिस स्थितियों के आधार पर कैथोड पर प्रक्षेपण धातु को पाउडर या स्पंज के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, डेंडर्राइट्स जो यांत्रिक रूप से पीसने के लिए आसान हैं। ऐसे पाउडर अच्छी तरह से दबाए जाते हैं, जो उत्पादों के उत्पादन में महत्वपूर्ण है। नैनोमटेरियल्स जैविक प्रणालियों में किए जा सकते हैं। जैसा कि यह निकला, प्रकृति नैनोस्केलेम लाखों वर्षों की सामग्री का उपयोग करती है। उदाहरण के लिए, कई मामलों में, रहने वाले सिस्टम (कुछ बैक्टीरिया, सबसे सरल जीव और स्तनधारियों) आकार की नैनोमीटर रेंज में कणों और सूक्ष्म संरचनाओं के साथ खनिजों का उत्पादन करते हैं। यह पाया गया कि जैविक नैनोमटेरियल दूसरों से अलग हैं, क्योंकि उनकी संपत्ति लंबे समय तक विकासवादी तरीके से विकसित की गई थी। बायोमिनेरलाइजेशन प्रक्रिया में, ठीक जैविक नियंत्रण के तंत्र परिचालन कर रहे हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्पष्ट रूप से परिभाषित विशेषताओं वाली सामग्री होती है। इसने कई सिंथेटिक नैनोस्केल सामग्री की तुलना में अपनी संपत्तियों को अनुकूलित करने का उच्च स्तर सुनिश्चित किया। लाइव जीवों का उपयोग नैनोमटेरियल्स के प्रत्यक्ष स्रोत के रूप में किया जा सकता है जिनके गुणों को जैविक संश्लेषण की स्थिति में या निष्कर्षण के बाद प्रसंस्करण के दौरान बदला जा सकता है। जैविक तरीकों से प्राप्त नैनोमटेरियल्स संश्लेषण के कुछ मानक तरीकों के लिए प्रारंभिक सामग्री हो सकते हैं और नैनोमटेरियल्स के साथ-साथ कई प्रक्रिया प्रौद्योगिकियों में भी हो सकते हैं। हालांकि अभी भी इस क्षेत्र में काम थोड़ा सा है, लेकिन पहले से ही कई उदाहरण हैं जो दिखाते हैं कि इस दिशा में भविष्य की उपलब्धियों के लिए एक महत्वपूर्ण संभावना है। वर्तमान में, नैनोमटेरियल्स को कई जैविक वस्तुओं से प्राप्त किया जा सकता है, अर्थात्:

1) लौह युक्त फेरिटाइन और संबंधित प्रोटीन;

2) मैग्नेटोटैक्टिक बैक्टीरिया;

3) कुछ मोलस्क के छद्मकोश;

4) प्राकृतिक यौगिकों से कुछ धातुओं को निकालने से सूक्ष्मजीवों की मदद से।

फेरिटिन प्रोटीन की एक श्रेणी है जो जीवित जीवों को जलवायु विज्ञान के हाइड्रोक्साइड और ऑक्सीफॉस्फासोस के कणों को संश्लेषित करने की क्षमता प्रदान करती है। सूक्ष्मजीवों के साथ नैनोमियल प्राप्त करना भी संभव है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग करने की प्रक्रियाओं को तीन समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले समूह में उन प्रक्रियाओं को शामिल किया गया है जिनका उपयोग उद्योग में किया गया है। इसमें शामिल हैं: सल्फाइड सामग्री से तांबा के जीवाणु लीचिंग, अयस्क से यूरेनियम की जीवाणु लीचिंग, टिन और सोने के केंद्र से मिस्ट्रिया अशुद्धता को अलग करने के लिए। कुछ देशों में, 5% तक तांबा, यूरेनियम और जस्ता की एक बड़ी मात्रा माइक्रोबायोलॉजिकल तरीकों से प्राप्त की जाती है। दूसरे समूह में माइक्रोबायोलॉजिकल प्रक्रियाएं शामिल हैं, प्रयोगशाला में अच्छी तरह से अध्ययन की जाती है, लेकिन औद्योगिक उपयोग में नहीं लाया जाता है। इसमें गरीब कार्बोनेट अयस्कों से मैंगनीज, बिस्मुथ, लीड, जर्मनी निकालने की प्रक्रियाएं शामिल हैं। जैसा कि यह निकला, सूक्ष्मजीवों की मदद से, आप आर्सेनॉपीरिक केंद्रित में सुव्यवस्थित सोने को खोल सकते हैं। सोने, जो कुछ बैक्टीरिया के प्रभाव के तहत ऑक्सीकरण धातुओं के लिए मुश्किल से संबंधित है, और इसके कारण अयस्कों से निकाला जा सकता है। तीसरे समूह में सैद्धांतिक रूप से संभावित प्रक्रियाओं को अतिरिक्त अध्ययन की आवश्यकता होती है। ये निकल, मोलिब्डेनम, टाइटेनियम, थैलियम उत्पादन की प्रक्रियाएं हैं। ऐसा माना जाता है कि कुछ स्थितियों के तहत, सूक्ष्मजीवों का उपयोग गरीब अयस्कों, डंप, "सिलाई" की प्रसंस्करण कारखानों, स्लैग के प्रसंस्करण में किया जा सकता है।

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नेनोसामग्री

यदि, किसी भी पदार्थ की मात्रा में कमी के साथ, नैनोमीटर पैमाने के आकार में दो या तीन निर्देशांक, एक नई गुणवत्ता होती है, या यह गुणवत्ता ऐसी वस्तुओं से रचनाओं में होती है, तो इन शिक्षा को नैनोमटेरियल्स को जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए , और उनकी रसीद की तकनीक और आगे उनके साथ काम _ नैनो टेक्नोलॉजी के लिए। नैनोस्केल में नई भौतिक घटनाओं का भारी बहुमत कणों (इलेक्ट्रॉनों, आदि) की लहर प्रकृति से उत्पन्न होता है, जिसका व्यवहार क्वांटम यांत्रिकी के कानूनों के अधीन होता है। अर्धचालक के उदाहरण को स्पष्ट करने का सबसे आसान तरीका। जब, एक या एक से अधिक निर्देशांक के अनुसार, आदेश का आकार और चार्ज वाहक के डी ब्रूम के तरंग दैर्ध्य से कम _ अर्धचालक संरचना एक अनुनादकर्ता बन जाती है, और चार्ज वाहक का स्पेक्ट्रम असतत होता है। एक्स-रे दर्पण के साथ ही। एक्स-रे चरण में प्रतिबिंबित करने में सक्षम परतों की मोटाई नैनोमीटर रेंज में हैं। अन्य मामलों में, नई गुणवत्ता के उद्भव को कम दृश्य घटना से जोड़ा जा सकता है। ऐसा लगता है कि यह दृष्टिकोण आपको नैनोमटेरियल्स और उपयोग के संभावित क्षेत्रों का एक पूर्ण विचार करने की अनुमति देता है।

अर्धचालक नैनोस्ट्रक्चर

"जोन इंजीनियरिंग" और "वेव फ़ंक्शन के इंजीनियरिंग" के तरीकों का उपयोग करके किसी दिए गए इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम और आवश्यक ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल और अन्य गुणों के साथ क्वांटम-आधारित संरचनाओं का निर्माण किया जा सकता है। इसलिए, वे उपकरण अनुप्रयोगों के लिए बहुत सुविधाजनक हैं। नैनोमटेरियल्स अर्धचालक आणविक चुंबकीय

क्वांटम गड्ढे। यह शब्द उन प्रणालियों को संदर्भित करता है जिनमें एक दिशा में चार्ज वाहक की गति का आयामी मात्रा होती है। प्रारंभ में, क्वांटम गड्ढे के मुख्य अध्ययन सिलिकॉन एमओएस ट्रांजिस्टर के उलटा चैनलों पर किए गए थे, बाद में और अब तक हेटरोस्ट्रक्चर में क्वांटम गड्ढे के गुणों की व्यापक रूप से जांच की जाती है। क्वांटम वेल्स में मुख्य भौतिक घटनाएं: इलेक्ट्रॉन गतिशीलता की एक विशेष तैयारी के साथ, इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रम, हॉल के क्वांटम प्रभाव (पूर्णांक और आंशिक) का आयामी मात्रा। हेटरस्ट्रक्चर पर क्वांटम गड्ढे प्राप्त करने के लिए मूल तरीके: मेटालोमेटलिक गैस एपिटैक्सी और आण्विक बीम एपिटैक्सी।

उपकरण अनुप्रयोग: उच्च आवृत्ति क्षेत्र ट्रांजिस्टर उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता, अर्धचालक हेटरोलस और एल ई डी पास-नीली रोशनी से नीली रोशनी, लंबी दूरी की रेंज लेजर, मध्य आईआर रेंज के पैरामीट्रिक लाइट स्रोत, मध्य आईआर रेंज के फोटोडेटेक्टर, अशुद्धता फोटोडेटेक्टरों सीमा की लंबी दूरी की सीमा, लंबी दूरी की रेंज रिसीवर क्वांटम हॉल प्रभाव, निकट आईआर रेंज में मॉड्यूलर।

क्वांटम तार _ ये वे सिस्टम हैं जिनमें चार्ज वाहक के आंदोलन को दो दिशाओं में मात्राबद्ध किया जाता है। क्वांटम पॉम के ऊपर स्थित दो शटर का उपयोग करके संभावित राहत बनाकर क्वांटम याम के आधार पर पहली क्वांटम तारों का प्रदर्शन किया गया था। क्वांटम तारों में मूल भौतिक घटनाएं: चालकता मात्रा, दृढ़ता से सहसंबंधित इलेक्ट्रॉनिक परिवहन। क्वांटम तार प्राप्त करने के लिए मुख्य विधियां क्वांटम पिट्स के समान हैं, साथ ही सटीक नक़्क़ाशी या विशेष शटर का उपयोग। अभी तक कोई उपकरण अनुप्रयोग नहीं हैं।

क्वांटम अंक _ नैनोओजेक्ट्स जिसमें चार्ज वाहक की आवाजाही सभी तीन दिशाओं में मात्राबद्ध होती है। एक अलग ऊर्जा स्पेक्ट्रम (कृत्रिम परमाणु) है। क्वांटम पॉइंट्स में मुख्य भौतिक घटनाएं: सिंगल-इलेक्ट्रॉन और सिंगल फोटॉन फेनोमेना। क्वांटम गड्ढों के लिए भी प्राप्त करने के तरीके, हालांकि, कई अन्य तरीके, यदि क्वांटनोव रणनीति तंत्र के अनुसार क्वांटम बिंदुओं में सहज वृद्धि होती है। या क्वांटम पिट्स से क्वांटम डॉट्स बनाने के लिए सटीक लिथोग्राफी का उपयोग।

उपकरण अनुप्रयोग: निकट आईआर रेंज में लेजर और एल ई डी, मध्य आईआर रेंज, सिंगल फोटॉन रिसीवर, सिंगल-फोटॉन जेनरेटर, सिंगल-इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर के लिए फोटोडेटेक्टर।

सुरंग-पारदर्शी बाधाओं के साथ संरचनाएं (क्वांटम पिट्स और सुपरलैटिस की प्रणाली)। ऐसी प्रणालियों में मुख्य भौतिक घटनाएं: अनुनाद सुरंग; सुपरलाइटिस में एक मामूली स्पेक्ट्रम का गठन _ आवधिक प्रणालियों में सुरंग-पारदर्शी बाधाओं से अलग कई क्वांटम छेद होते हैं; सुपरलाइटिस में nonlinear विद्युत और ऑप्टिकल घटना। इन संरचनाओं को बढ़ाने के तरीके क्वांटम पिट्स के समान हैं।

उपकरण अनुप्रयोग: अनुनाद-सुरंग डायोड (जेनरेटर और गीगरेट और टेराहर्ट्ज बैंड में मिक्सर); सुपरलाटिस पर शक्तिशाली जेनरेटर और मिक्सर: मध्यम और लंबी दूरी के आईआर श्रेणियों के कैस्केडिंग लेजर।

फोटॉन क्रिस्टल _ सिस्टम जिसमें फोटॉन के लिए एक जोन स्पेक्ट्रम होता है। मूल भौतिक घटनाएं: किसी विशिष्ट आवृत्ति रेंज, अनुनाद फोटॉन राज्यों में प्रकाश की कोई बैंडविड्थ (पूर्ण प्रतिबिंब) प्रकाश की कोई भी बैंडविड्थ (पूर्ण प्रतिबिंब) नहीं। फोटोनिक क्रिस्टल करने के लिए कई तरीके हैं, लेकिन वे अभी भी अपूर्ण हैं।

संभावित उपकरण अनुप्रयोग: कम थ्रेसहोल्ड, प्रकाश नियंत्रण प्रणाली के साथ प्रभावी लेजर।

चुंबकीय नैनोस्ट्रक्चर

अल्ट्राथिन फिल्मों और नैनोलिथोग्राफी को छिड़कने के तरीकों के विकास ने पिछले दशक में चुंबकीय नैनोस्ट्रक्चर का सक्रिय अध्ययन किया है। इस गतिविधि का प्रोत्साहन सुपर-घनत्व प्रविष्टि और सूचना के भंडारण के लिए नए चुंबकीय नैनोमटेरियल बनाने का विचार है। यह माना जाता है कि प्रत्येक कण एक बिट जानकारी बनाता है। यदि कणों के बीच की दूरी 100 एनएम है, तो अपेक्षित रिकॉर्डिंग घनत्व 10 जीबी / सेमी 2 है। इस दृष्टिकोण के साथ रिकॉर्ड घनत्व की प्रमुख सीमाएं कणों और महत्वपूर्ण थर्मल उतार-चढ़ाव के मैग्नेटोस्टैटिक इंटरैक्शन हैं। उत्तरार्द्ध में छोटे फेरोमैग्नेटिक कणों के लिए पर्याप्त विशिष्टता होती है, जो कण आकार (सुपरपेरामैग्नेटिज्म) में कमी के साथ चुंबकीय राज्य के क्षय की संभावना के घातीय वृद्धि में खुद को प्रकट करती है।

नैनोमटेरियल्स के अध्ययन में नैनोमटेरियल्स की उपलब्धि को विशाल चुंबकत्व के प्रभाव के उद्घाटन के रूप में पहचाना जाना चाहिए। प्रभाव का सार अल्ट्रा-पतली फेरोमैग्नेटिक और कम्पैग्नेटिक परतों की एक बहुआयामी संरचना के प्रतिरोध (लगभग कई दस प्रतिशत) को बदलने में शामिल है (उदाहरण के लिए, तोह फिर/सीयू।) एंटीफेरोमैग्नेटिक पर संरचना में फेरोमैग्नेटिक ऑर्डरिंग को बदलते समय। यह कहा जा सकता है कि ऐसी बहु-स्तरित संरचनाएं फेरोमैग्नेट की एक नई प्रकार की डोमेन संरचना हैं, जिसमें फेरोमैग्नेटिक फिल्म्स डोमेन की भूमिका निभाती है, और डोमेन दीवारें हीअल फिल्म हैं। यह प्रभाव नए चुंबकीय फ़ील्ड सेंसर बनाने के साथ-साथ जानकारी के सुपर-घनत्व रिकॉर्ड के लिए वातावरण विकसित करते समय अपने एप्लिकेशन को ढूंढता है।

छोटे आकार के क्षेत्र में और प्रगति ने अल्ट्रा-कम फेरोमैग्नेटिक कणों में चुंबकीय क्षण की नई घटना _ सुरंग के उद्घाटन के लिए किया। नैनोमटेरियल्स के इस समूह में कृत्रिम क्रिस्टल शामिल हैं जिसमें चुंबकीय क्लस्टर होते हैं म।एन 12 I Fe। 3। ऐसे समूहों का चुंबकीय क्षण 10 बोरॉन मैग्नेटन है, यानी। यह परमाणुओं और मैक्रोस्कोपिक कणों के चुंबकीय टोक़ के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति है। क्रिस्टल में क्लस्टर के बीच विनिमय बातचीत अनुपस्थित है, और चुंबकीय एनीसोट्रॉपी बहुत अधिक है। इस प्रकार, क्लस्टर में चुंबकीय संतुलन राज्यों के बीच क्वांटम संक्रमण की संभावना प्रकट होती है। क्वांटम कंप्यूटर के तत्व आधार को विकसित करने के मामले में इन प्रक्रियाओं का अध्ययन दिलचस्प और महत्वपूर्ण है।

नैनोमीटर मोटाई फिल्मों से द्वि-आयामी मल्टीलायर संरचनाएं

इस मामले में, सामग्रियों के इस तरह के संयोजन पर विचार किया जाता है, जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों का सबसे मजबूत प्रतिबिंब सुनिश्चित करता है। विकिरण तरंगदैर्ध्य, मल्टीलायर संरचना के साथ प्रभावी ढंग से बातचीत करता है, और इसकी अवधि संबंध से जुड़ी हुई है, जहां _ एक घटना बीम को स्लाइड करने का कोण है। तरंगदैर्ध्य रेंज जिसमें इन उपकरणों का उपयोग प्रभावी है, अत्यधिक पराबैंगनी विकिरण (एनएम) से कठोर एक्स-रे (एनएम), यानी तक फैला हुआ है। जिस रेंज में सबसे लंबी तरंगें 6000 गुना सबसे छोटी हैं। दृश्य प्रकाश के लिए, यह अनुपात ~ 2 है। तदनुसार, प्रकृति घटना की संख्या, जिनमें से भौतिक अभिव्यक्तियां इस वर्णक्रमीय क्षेत्र में हैं।

संरचनाएं नैनोमीटर मोटाई फिल्मों से कृत्रिम एक-आयामी क्रिस्टल हैं, और परतों की सामग्री (ढांकता हुआ, अर्धचालक, धातु, सुपरकंडक्टर) के आधार पर विकिरण को नियंत्रित करने की क्षमता के अलावा, वे अन्य शारीरिक अनुप्रयोगों के लिए भी दिलचस्प हो सकते हैं। इसलिए, यदि मल्टीलायर नैनोस्ट्रक्चर की सामग्री में से एक सुपरकंडक्टर के रूप में कार्य करता है, तो यह कई लगातार समान रूप से समान रूप से समान रूप से समान रूप से शामिल है। यदि सेमीकंडक्टर के साथ धातु वैकल्पिक _ Schottky डायोड पर लगातार एक प्रणाली है।

0.01-0.02 एनएम की सबसे छोटी सीमा में, एक्स-रे दर्पण आपको अध्ययन या समानांतर बीम के रूप में वस्तुओं पर सिंक्रोट्रॉन या एक्स-रे ट्यूबों के विकिरण पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति देता है। विशेष रूप से, उनके उपयोग में एक्स-रे ट्यूबों की दक्षता 30-100 गुना बढ़ जाती है, जो कई जैविक, संरचनात्मक और भौतिक विज्ञान अनुसंधान में सिंच्रोट्रॉन विकिरण को प्रतिस्थापित करना संभव बनाता है। लगभग उसी सीमा में उच्च तापमान प्लाज्मा (लेजर और टोकमाकोव) का विकिरण है। यहां दर्पणों को वर्णक्रमीय अध्ययन के लिए फैलाव तत्वों के रूप में लागू किया गया है।

0.6-6 एनएम की सीमा में, बोरॉन से फास्फोरस तक प्रकाश तत्वों का एक विशिष्ट उत्सर्जन होता है। यहां, एक्स-रे दर्पणों का उपयोग सामग्री के मौलिक विश्लेषण के उपकरणों में स्पेक्ट्र्रा का अध्ययन करने के लिए भी किया जाता है।

एक्स-रे मल्टी-लेयर ऑप्टिक्स का व्यापक रूप से सिंक्रोट्रॉन स्रोतों में फ़िल्टरिंग और ध्रुवीकरण नियंत्रण बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। सौर प्लाज्मा के विकिरण की 10-60 एनएम ली लाइनों के क्षेत्र में। एक्स-रे दर्पण से लौकिक टेलीस्कोप के लेंस अब कक्षा में हैं और नियमित रूप से एफई IX_FE XI लाइन्स (17.5 एनएम) पर पृथ्वी पर सूर्य की एक छवि संचारित करते हैं और II (30.4 एनएम) नहीं।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स टेक्नोलॉजीज में मल्टीलायर दर्पण के उपयोग से एक विशेष स्थान पर कब्जा कर लिया गया है। हम साक्षाजनक और प्रतिभागी सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे बड़ी घटना में हैं: तरंगदैर्ध्य में यह संक्रमण लिथोग्राफी _ प्रक्रिया में 10 गुना कम (157 एनएम से 13 एनएम तक) है जो अर्धचालक उपकरणों और एकीकृत के पैटर्न की तैयारी सुनिश्चित करता है सर्किट यह एक तस्वीर प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली विकिरण लहर की लंबाई है, इसके न्यूनतम तत्वों के आकार के लिए ज़िम्मेदार है। अब तक, पीढ़ी से विकिरण तरंग की लंबाई में परिवर्तन लिथोग्राफिक प्रतिष्ठानों की पीढ़ी तक 25% से अधिक नहीं हुआ था। साथ ही, सभी ऑप्टिक्स और कॉन्फ़िगरेशन और एक्सपोजर तंत्र के निर्माण की सटीकता की आवश्यकताओं में 10 गुना वृद्धि हुई है। वास्तव में, इसका मतलब है कि सभी प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों में परमाणु सटीकता में संक्रमण। इस प्रक्रिया में गैर-भागीदारी देश को पिछले सभ्यता में छोड़ सकती है।

आणविक नैनोस्ट्रक्चर

कार्बनिक सामग्री हाल ही में नैनो टेक्नोलॉजी में और प्रक्रिया तकनीकी प्रक्रिया (उदाहरण के लिए, नैनोलिथोग्राफी में) के रूप में एक अभिन्न प्रतिभागियों के रूप में शामिल हैं, और तथाकथित आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स में स्वतंत्र वस्तुओं और उपकरणों के रूप में _।

जैविक दुनिया की विविधता अच्छी तरह से जाना जाता है (लगभग 2 मिलियन संश्लेषित यौगिक, और यह राशि लगातार बढ़ रही है) _ जैविक वस्तुओं (डीएनए, हेम) के लिए "अर्धकोड" परिसरों (कार्बन क्लस्टर, ऑर्गोनोमेटेलिक) से। नैनो टेक्नोलॉजी और आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सामग्रियों के दृष्टिकोण से, इसे पारंपरिक रूप से तीन मूल वर्गों द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है: पॉलिमर, आणविक ensembles (आण्विक असेंबली, सेल्फीगेटेड सिस्टम) और एकल अणुओं: बाद वाले को "स्मार्ट" या "कार्यात्मक" अणु भी कहा जाता है (स्मार्ट अणुओं)।

प्रथम श्रेणी इसका अध्ययन सबसे गहन, शायद सबसे गहनता के लिए किया जाता है। इसके अलावा, विभिन्न पॉली और ओलिगोमर्स के ढांकता हुआ, ऑप्टिकल और फ्लोरोसेंट गुण पहले से ही तकनीक और इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, वे बाजार और आर्थिक प्रभाव के सबसे करीब हैं।

द्रितीय श्रेणी _ नैनो-मीटर आकार के आण्विक ensembles - का अध्ययन अपेक्षाकृत अध्ययन किया जा रहा है। इनमें, उदाहरण के लिए, पॉर्फिरिन (क्लोरोफिल समेत) और समाधान से प्राप्त अन्य एम्फिफिलिक अणुओं के आधार पर योग शामिल हैं। सुपरमोल्यूलर (यानी, एक ओझम आणविक, पदानुक्रमित) संगठन जटिल और दिलचस्प है, इसका अध्ययन और कनेक्शन (फोटो-) विद्युत गुण जैविक और प्राकृतिक प्रक्रियाओं (सेलुलर परिवहन, प्रकाश संश्लेषण) पर प्रकाश डालता है। संवेदनशीलता का पता चला, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि बाहरी प्रभावों (प्रकाश, वायुमंडल, कंपन) के लिए ऐसी प्रणालियों की अनूठी चयनकता, जो उन्हें मिश्रित इलेक्ट्रॉन-आयन चालकता सहित विभिन्न सेंसर में उपयोग करने की अनुमति देती है। नैनोस्कुलर रॉड्स और तारों का अध्ययन (आणविक रॉड्स और तार) किया जा रहा है, जिसमें अकार्बनिक सामग्री (उदाहरण के लिए, दो धातु इलेक्ट्रोड) के बीच एक इंटरफ़ेस शामिल है। यह माना जाता है कि समय में एक क्लासिक डैशबोर्ड के साथ एकीकरण होगा।

आम तौर पर, मुख्य रूप से वैन डेर वाल्स या हाइड्रोजन बॉन्ड पर निर्मित सिस्टम ठोस शरीर डिजाइन वस्तु के दृश्य के बिंदु से स्वतंत्रता के दो स्तरों के साथ बहुत ही आशाजनक होते हैं: इंट्रामोल्यूलर संरचना, जिसे संशोधित किया जा सकता है (संश्लेषण के दौरान परिवर्तित) और जो जिम्मेदार है उदाहरण के लिए, अवशोषण या प्रकाश के उत्सर्जन के लिए; इंटरमोल्यूलर संरचना, जिसे क्रिस्टल (फिल्मों, एपिटैक्सियल लेयर) के विकास के साथ बदला जा सकता है, और जो चरण घटना, परिवहन वाहक, चुंबकीय गुणों के लिए जिम्मेदार है। एक उदाहरण के रूप में: तांबा Phthalocyanin और परिधीय प्रतिपुप्त तांबा Phthalocyanin संरचनात्मक रूप से isomorphic हैं, लेकिन क्रमशः अर्धचालक - और type हैं। वैक्यूम-प्रक्षेपित परतों के आधार पर पूरी तरह कार्बनिक सीधा संक्रमण वर्तमान में गहन रूप से जांच की जाती है। साथ ही, एक मजबूत स्वीकार्य के साथ phthalocyanine फिल्मों doping (उदाहरण के लिए, आयोडीन) चरण संरचना को तब तक बदलता है जब तक अर्ध-एक-आयामी धातु चालकता प्राप्त नहीं होती है।

एक महत्वपूर्ण समूह विभिन्न इमारतों के जैविक अणुओं या श्रृंखलाओं के आधार पर स्वयं संगठित monolayers (स्वयं इकट्ठा monolayers, एसएएम) का गठन करता है, जो लिथोग्राफी के दौरान आशाजनक संचरण सामग्री दोनों की जांच की जाती है और अणु संयोग सर्किट के साथ बिजली की यात्रा का अध्ययन करने के लिए की जाती है। यहां तीसरी कक्षा शुरू होती है।

नैनो टेक्नोलॉजी में कार्बनिक पदार्थों को लागू करने का तीसरा वर्ग या तरीका सबसे छोटा है। पश्चिमी प्रतियोगिताओं में यही वह है जिसे उभरती या भविष्यवादी प्रौद्योगिकियों (अचानक उभरती या भविष्यवादी प्रौद्योगिकियों) कहा जाता है। यदि तरल क्रिस्टलीय डिस्प्ले, सीडी-आर टेक्नोलॉजीज, फोटो कन्वर्टर्स, सेंसर और कार्बनिक पदार्थों पर अन्य डिवाइस अच्छी तरह से ज्ञात हैं और धीरे-धीरे (यद्यपि धीरे-धीरे व्यापक रूप से निवेश और प्रचारित "सिलिकॉन" और जीएएएस आधारित प्राथमिकता से समझने योग्य ब्रेकिंग के कारण धीरे-धीरे _ बाजार पर, फिर वास्तविक उत्पादन में एक-आणविक उपकरण (डिवाइस) अनुपस्थित हैं। इसके अलावा, यदि शास्त्रीय कार्बनिक ठोस (आण्विक क्रिस्टल) के मैक्रोस्कोपिक गुणों में एक संतोषजनक सैद्धांतिक वर्णन है, तो एक आणविक उपकरणों में अपेक्षित प्रक्रियाएं बहुत कम विशिष्ट हैं। सबसे सरलीकृत दृष्टिकोण: हम कुछ अणु लेते हैं जो एक अच्छी तरह से संगठित क्वांटम सिस्टम है, हम इलेक्ट्रोड बनाते हैं और इसे प्राप्त करते हैं, उदाहरण के लिए, एक डायोड। यहां तुरंत कई नए प्रश्न उठते हैं। विशेष रूप से, मैक्रो स्तर पर भी धातु / आणविक अर्धचालक सीमा बहुत अनिश्चित है।

फिर भी, इस वर्ग में "नैनो-आकार" प्रभाव की उम्मीद है। आणविक नैनोमर्सिस और नैनो-टोरी (रोटर्स), गतिशील आण्विक स्विच, ऊर्जा ट्रांसपोर्टर, मान्यता उपकरण, सूचना भंडारण का निर्माण किया जाता है। व्यक्तिगत अणुओं में वाहक और सुरंग प्रवाह के इंजेक्शन का अध्ययन करने के लिए, जांच माइक्रोस्कोपी के तरीके में सुधार हुआ है।

हालांकि, यह मत भूलना कि मुख्य फायदों में से (यदि सबसे महत्वपूर्ण नहीं) संगठन सस्ते और अभिगम्यता हैं। नए यौगिकों का परिष्कृत संश्लेषण उन्हें उच्च शुद्धता अकार्बनिक पदार्थों से शायद ही कभी नहीं बनाता है, इसलिए सबसे बड़े व्यावहारिक दृष्टिकोणों में व्यापक रूप से व्यापक रूप से अध्ययन और संशोधन (अनुकूलन) होता है और उच्च स्थिरता के साथ (अधिक या कम) यौगिकों का अध्ययन किया जाता है और एकीकृत करने की क्षमता होती है ( वैकल्पिक) विकसित तकनीकी प्रक्रियाओं में। सबसे प्रसिद्ध _ ये phthalocyanyines, fullerenes, poliophins और poliaries हैं।

पूर्णता-जैसी सामग्री

ग्रेफाइट, डायमंड और लंबे समय तक सभी मान्यता प्राप्त कार्बिन कार्बन के मुख्य अलार्मिक राज्यों को नहीं माना जाता था। उनका उपयोग माइक्रो और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स सहित कई उद्योगों और तकनीकों में किया जाता था। 20 वीं शताब्दी के अंत से 10 साल पहले, वे अंतरिक्ष में पहले पाए गए थे, और फिर प्रयोगशाला में नए आणविक कार्बन रूप _ फुलरेन्स और फुलरेन-जैसे व्यक्तिगत पदार्थ और सामग्रियों को प्राप्त किया गया था। फुलरेनस (उनकी रसीद, अनुसंधान और उपयोग) पर पिछली शताब्दी के अंत में, हर साल 1000 या अधिक प्रकाशनों तक प्रकाशित किए गए थे। यह पाया गया कि फुलरिन संरचनाओं का स्वयं संगठन हर जगह होता है: अंतरिक्ष में, पृथ्वी पर प्राकृतिक प्रक्रियाओं में, औद्योगिक प्रक्रियाओं में, औद्योगिक प्रक्रियाओं (लौह धातु विज्ञान) में प्रयोगशालाओं में। इन सामग्रियों की गुण और संरचना इतनी विविध और दिलचस्प है कि फुलरीन सामग्रियों का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाना शुरू होता है: सूक्ष्म और नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स से प्रभावी दवाओं तक।

पूर्णता सामग्री प्राप्त और वर्तमान में अध्ययन किया गया निम्नलिखित शामिल हैं:

? फुलरेन्स। वे आणविक क्रिस्टलीय ठोस पदार्थ बनाते हैं, जो अक्सर अपने अणुओं के बड़े आकार और उच्च समरूपता के कारण पिघलने बिंदु के बिना _ प्लास्टिक क्रिस्टल होते हैं। वे अणुओं द्वारा गठित होते हैं, जिसमें दोनों गोलाकार या दीर्घवृत्त होते हैं, हालांकि उनके अन्य संयोजन संभव होते हैं (कार्बन सिलेंडरों के साथ गोलार्द्ध)। मल्टीलायर गोलाकार या दीर्घवृत्त ("ऑलिथिक" या "बल्बस" संरचनाएं) संभव हैं। फुलरेन्स के मुख्य प्रतिनिधि के अणुओं का आकार 1 एनएम है, और अणु के समाधान में ब्राउनियन कण के गुण होते हैं;

कार्बन नैनोट्यूब। वे ग्रेफाइट विमानों के विभिन्न दिशाओं में लुढ़काए जाते हैं और जाल कार्बन पॉलिश के सिरों पर बंद होते हैं। इस तरह के "ग्रेफाइट" नैनोट्यूब एकल परत और बहु-स्तरित हो सकते हैं। उत्तरार्द्ध का अनुवाद ऑक्सीकरण और एकल परत में नक़्क़ाशी द्वारा किया जा सकता है। कार्बन नैनोट्यूब्स में ब्रांचिंग और झुकता हो सकता है। इस मामले में, वे मूल "ग्रेफाइट" संरचना खो देते हैं और उन्हें "ग्रेफाइट" नहीं कहा जाता है। सिंगल-लेयर नैनोट्यूब में 1 से 10 एनएम व्यास में आयाम और 100-1000 एनएम और अधिक की लंबाई होती है, और बहु-स्तरित व्यास और 10-100 गुना अधिक होती है। ठोस निकायों को नैनोट्यूब हार्नेस या कॉललाइनर (लेकिन छोटे) संरचनाओं से बनाया जा सकता है;

भरा फुलरेन्स (एंडो डेरिवेटिव्स)। निष्क्रिय या अन्य गैसों के अणुओं को भर सकते हैं, छोटे कार्बनिक और अकार्बनिक अणुओं, धातुओं के परमाणु (क्षारीय, क्षारीय पृथ्वी, लान्थेनाइड्स, आदि)। प्राप्त करने की कठिनाइयों के बावजूद और उनमें निहित ऐसे व्युत्पन्न की छोटी उपज के बावजूद, गुणों को उनके संश्लेषण और संभावित अनुप्रयोगों की जांच करने के लिए मजबूर किया जाता है। इनमें से अधिकतर उनमें से अधिकतर धातुओं की तुलना में बेहद कम आयनीकरण क्षमता है, और जाहिर है, धातु गुण हैं;

भरा कार्बन नैनोट्यूब। ऊपर सूचीबद्ध छोटे व्यास के झुंड के अलावा, फुलरेन्स का उपयोग किया जा सकता है;

अकार्बनिक नैनोट्यूब (, आदि)।

पेटेंट साहित्य और फुलरेन-जैसे सामग्रियों का उपयोग बेहद विविधतापूर्ण है। फुलरेन-जैसी सामग्रियों में रासायनिक प्रतिरोध, उच्च शक्ति, कठोरता, सदमे चिपचिपापन, थर्मल चालकता और (जो शायद सबसे महत्वपूर्ण है) विद्युत चालकता सहित कई अद्भुत विशेषताएं हैं। फुलरेन्स और नैनोट्यूब की आणविक समरूपता की बढ़िया विशेषताओं के आधार पर, ढांकता हुआ, अर्धचालक, धातु चालकता और उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी हो सकती है। नैनोस्केल ज्यामिति के संयोजन में ये गुण उन्हें विद्युत तारों, सुपरकंडक्टिंग कनेक्शन या पूरे उपकरणों के निर्माण के लिए लगभग अद्वितीय _ सामग्री भी बनाते हैं जिन्हें पूर्ण आधार के साथ आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादों कहा जा सकता है। विभिन्न योजनाओं के तत्वों की रासायनिक असेंबली फुलरिन के गुणों द्वारा पक्षपात की जाती है, जो +6 से _6 तक आयनों को दाताओं, स्वीकार्य, मुक्त कणों और आयनों के साथ विभिन्न matrices _ संचार में बना सकते हैं। फुलरेनस का उपयोग फेमटोसेकंड फाइबर ऑप्टिक जानकारी के लिए आणविक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स टूल्स बनाने में भी किया जा सकता है। एक इलेक्ट्रॉन नीति या आयनकारी एक्सपोजर के साथ फुलरेन्स का बहुलक नई पीढ़ी के प्रतिरोध को प्राप्त करना संभव बनाता है।

कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग सुई जांच स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप और फील्ड उत्सर्जन के साथ प्रदर्शित किया जाता है, उच्च शक्ति वाली समग्र सामग्रियों में, हेरफेर और असेंबली के अधीन लघु नैनोट्यूब से योजनाओं वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों। फुलरिन सामग्रियों की आणविक प्रकृति आपको इन तत्वों की उपयुक्त संरचना, सामग्री और संभवतः आणविक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक रासायनिक असेंबली रणनीति विकसित करने की अनुमति देती है।

निर्माण नैनोमटेरियल्स

आधुनिक संरचनात्मक सामग्रियों का उपयोग आम तौर पर इस तथ्य तक ही सीमित होता है कि शक्ति में वृद्धि प्लास्टिक की कमी की ओर ले जाती है। नैनोकोमोसाइट्स पर डेटा से पता चलता है कि संरचनात्मक तत्वों में कमी और विरूपण प्रक्रियाओं के भौतिकी का गहरा अध्ययन, जो नैनोस्ट्रक्चर किए गए सामग्रियों की प्लास्टिकिटी को निर्धारित करता है, जिससे नई प्रकार की सामग्रियों के निर्माण का कारण बन सकता है जो उच्च शक्ति और प्लास्टिकिटी को जोड़ता है।

हाल के वर्षों में किए गए घरेलू और विदेशी अध्ययनों का विश्लेषण संरचनात्मक सामग्रियों के विकास में निम्नलिखित मुख्य दिशाओं के उच्च वादे को इंगित करता है: नैनोस्ट्रक्चर किए गए सिरेमिक का निर्माण और सटीक रूप के समग्र उत्पादों का निर्माण, काटने के उत्पादन के लिए नैनोस्ट्रक्चर किए गए ठोस मिश्र धातु का निर्माण बढ़ते पहनने के प्रतिरोध और प्रभाव प्रतिरोध के साथ उपकरण, नैनोस्ट्रक्चर किए गए सुरक्षात्मक थर्मो का निर्माण - और संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग्स, नैनोकणों और नैनोट्यूब से भराव के साथ बहुलक कंपोजिट्स की ताकत और पॉलिमर कंपोजिट्स की कम ज्वलनशीलता होने का निर्माण।

प्रयोगशाला अध्ययन में, एल्यूमीनियम ऑक्साइड और कई संक्रमण धातुओं के आधार पर नैनोफेस सिरेमिक्स से उत्पादों के नमूने (सैद्धांतिक मूल्य से 0.98-0.99 के स्तर पर घनत्व) प्राप्त किए गए थे। यह प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जाती है कि घने नैनोस्ट्रक्चर किए गए सिरेमिक्स ने अपेक्षाकृत कम तापमान पर प्लास्टिक की वृद्धि की है। कण आकार में कमी के साथ plasticity में वृद्धि लोड लागू होने पर एक दूसरे के सापेक्ष नैनोक्रिस्टलाइन अनाज के शिफ्ट आंदोलन के कारण होता है। इस मामले में, इंटरग्रिन बॉन्ड के विकार की अनुपस्थिति को कणों की निकट सतह परत में परमाणुओं के प्रभावी प्रसार हस्तांतरण द्वारा समझाया जाता है। भविष्य में, ऊंचा plasticity का मतलब सिरेमिक और समग्र उत्पादों की सुपरप्लास्टिक मोल्डिंग की संभावना है, जो उच्च कठोरता सामग्री के श्रम और ऊर्जा-गहन परिष्करण प्रसंस्करण की आवश्यकता को समाप्त करता है।

हाल के वर्षों में, नैनोकोमोसाइट धातु-सिरेमिक सामग्रियों को विशेष रूप से विकसित किया गया है, विशेष रूप से, एक पारंपरिक सूक्ष्म संरचना के साथ प्रतिरोध, ताकत और सदमे चिपचिपापन अनुरूप पहनने के लिए काफी बेहतर है। नैनोकोमोसाइट सामग्री की बढ़ी हुई परिचालन विशेषताओं में sintering में विशिष्ट निरंतर फिलामेंटल संरचनाओं के गठन के कारण, विभिन्न चरणों के नैनोकणों के बीच त्रि-आयामी संपर्कों के परिणामस्वरूप बना रहे हैं। नैनोकोमोसाइट उत्पादों को बनाने के लिए औद्योगिक उत्पादन तकनीक में विकास और परिचय उच्च गुणवत्ता वाले काटने के उपकरण के निर्माण की समस्या को हल करने में मदद करेगा।

नैनोस्ट्रक्चर किए गए कोटिंग्स के संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि मुख्य रूप से अनाज की सतह पर अशुद्धियों की विशिष्ट एकाग्रता में कमी के कारण है क्योंकि उनके आकार में कमी आती है। एक क्लीनर सतह अधिक सजातीय रूपरेखा प्रदान करती है और अंतरगण्य सीमाओं का उच्च संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है। नैनोस्ट्रक्चर कोटिंग्स अल्ट्रा-उच्च शक्ति द्वारा विशेषता है। मुख्य सख्त तंत्रों में से एक बाधाओं के पास अव्यवस्थाओं के संचय के प्रभाव के कारण है जो उनकी सीमाओं के अनाज आयामों से कम हो जाते हैं। नैनोस्केल संरचना के साथ कोटिंग्स का एक महत्वपूर्ण लाभ उच्च plasticity के कारण होता है उनमें अवशिष्ट तनाव की संभावना, जो मिलीमीटर मोटाई के कोटिंग्स के निर्माण की अनुमति देता है।

एक बहुलक मैट्रिक्स में फैले नैनो-आकार वाले पाउडर से अकार्बनिक fillers का उपयोग प्लास्टिक के आग प्रतिरोध में काफी वृद्धि करना संभव बनाता है, जो संरचनात्मक सामग्रियों के रूप में उपयोग करते समय मुख्य कमियों में से एक है, क्योंकि पॉलिमर दहन उत्पाद आमतौर पर जहरीले होते हैं। शोध परिणामों से पता चलता है कि ज्वलनशीलता में गिरावट को लौ आत्म-प्रभाव में लाया जा सकता है। इस मामले में, नैनोस्केल पाउडर फिलर्स सामग्री की यांत्रिक शक्ति और प्रसंस्करण क्षमता को कम नहीं करते हैं। पॉलिमर नैनोकोमोसाइट्स में उच्च गतिशील प्रतिरोध होता है, जो उच्च तापमान के संपर्क में आने वाली शर्तों के तहत संचालित उत्पादों की सतह की रक्षा के लिए उनके उपयोग की संभावनाओं को खोलता है।

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नैनोमटेरियल्स के उपयोग पर प्रतिबंध

यह पता चला कि नैनोस्केल अनाज वाली सामग्री नाजुकता में भिन्न होती है। नैनोस्ट्रक्चर किए गए संरचनात्मक सामग्रियों के उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण सीमा अनाज की सीमाओं के एक बहुत बड़े वॉल्यूम अंश के कारण अंतरिक्ष क्रिस्टलिन जंग की प्रवृत्ति है। इस संबंध में, उन्हें इस तरह के संक्षारण में योगदान करने की शर्तों में काम के लिए अनुशंसित नहीं किया जा सकता है। एक और महत्वपूर्ण सीमा नैनोमटेरियल्स की संरचना की अस्थिरता है, और इसके परिणामस्वरूप, उनके भौतिक रसायन और शारीरिक और यांत्रिक गुणों की अस्थिरता है। तो थर्मल, विकिरण, विकृति, आदि के साथ प्रभाव अपरिहार्य विश्राम, पृथक्करण और homogenization प्रक्रियाओं हैं। नैनोपाउडर से मोल्डिंग उत्पादों, agglomerates में प्रतिस्पर्धा (नैनोकणों की चिपकने) की समस्या भी निरंतर है, जो किसी दिए गए ढांचे और घटकों के वितरण के साथ सामग्री की तैयारी को जटिल कर सकता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वर्तमान में वाणिज्यिक बाजार है

नैनोपाउडर जैसे नैनोमटेरियल्स का सबसे व्यापक रूप से दर्शाया गया

धातु और मिश्र धातु, नैनोपॉउडर ऑक्साइड (सिलिकॉन, लौह, एंटीमोनी, एल्यूमीनियम, टाइटेनियम), कार्बाइड, कार्बन नैनोफाइबर, फुलरीन सामग्री की एक पंक्ति के नैनोपाउडर।

नैनोडिसस्पर्स ऑब्जेक्ट्स सोल, जेल, केंद्रित फैलाव या पाउडर, पतली फिल्म, नैनोपोरस बॉडी के रूप में प्राप्त किए जाते हैं। उनकी तैयारी के तरीकों की सीमा बेहद व्यापक है। NanObjects प्राप्त करने के लिए मौजूदा तरीकों को निम्नलिखित विशेषताओं के अनुसार वर्गीकृत किया गया है:

संश्लेषण रणनीति: रसीद या तो कंडेनसेशन प्रक्रिया पर फैलाव प्रक्रिया पर आधारित हो सकती है - विदेशी साहित्य में इन विधियों को दो समूहों में विभाजित किया गया है: "टॉप-डाउन" - "टॉप डाउन", यानी आकार, पीसने और "नीचे-उर" - "नीचे ऊपर", यानी को कम करना छोटे स्रोत घटकों से नैनोस्ट्रक्चर का निर्माण, परमाणुओं और अणुओं से अधिक सटीक (स्पष्ट रूप से दोनों दृष्टिकोण चित्र 2.2 को दर्शाते हैं);

संश्लेषण प्रक्रिया (शारीरिक, रासायनिक या जैविक) की प्रकृति;

ऊर्जा स्रोतों (लेजर, प्लाज्मा, हीटिंग, फ्रीजिंग, मैकेनिकल, हाइड्रोथर्मल, दहन, आदि) के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है;

वह माध्यम जिसमें नैनोकणों या नैनोक्रिस्टल (एनके) (गैस, तरल या फुटकर) होते हैं।

इस या तकनीक की पसंद कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसमें प्राप्त कणों, उत्पादकता, प्रक्रिया की ऊर्जा तीव्रता, पर्यावरण मित्रता आदि के भौतिक और रासायनिक गुण शामिल हैं।

नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए मुख्य तरीकों को कई तकनीकी समूहों (चित्र 2.3) में विभाजित किया जा सकता है: पाउडर-आधारित तरीके

धातु विज्ञान, असंगत अग्रदूतों के उत्पादन के आधार पर विधियों, सतह प्रौद्योगिकियों (नैनोस्ट्रक्चर के साथ कोटिंग्स और संशोधित परतों का निर्माण), गहन प्लास्टिक विरूपण के उपयोग के आधार पर विधियों, और जटिल विधियों को अनुक्रमिक रूप से या समानांतर कई अलग-अलग तकनीकों का उपयोग करने के आधार पर।

आज तक, नैनोपाउडर के रूप में नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए कई विधियां और छिद्रपूर्ण या मोनोलिथिक मैट्रिस में समावेशन के रूप में विकसित किए गए हैं। उसी समय, फेरो और फेरिमैग्नेटिक्स, धातु, अर्धचालक, ढांकता हुआ आदि नैनोफाज़ा के रूप में कार्य कर सकते हैं।

फेंडलर के अनुसार, नैनोमटेरियल प्राप्त करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण स्थितियां हैं:

1. Nonequilibrium सिस्टम। लगभग सभी नॉनोसिस्टम थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होते हैं, और वे उन स्थितियों में प्राप्त होते हैं जो संतुलन से बहुत दूर होते हैं, जो सहज न्यूक्लियेशन प्राप्त करने और गठित नैनोकणों के विकास और एकत्रीकरण से बचने की अनुमति देता है।

2. नैनोकणों की एकरूपता। नैनोमटेरियल की उच्च रासायनिक समरूपता सुनिश्चित की जाती है यदि घटकों को संश्लेषण के दौरान अलग किया जाता है, दोनों एक नैनोपार्टिकल और कणों के बीच दोनों होते हैं।

3. नैनोकणों की monodisprity। नैनोकणों के गुण उनके आकार पर बेहद निर्भर हैं, इसलिए, अच्छी कार्यात्मक विशेषताओं वाले सामग्रियों को प्राप्त करने के लिए, आकार में पर्याप्त संकीर्ण वितरण के साथ कणों का उपयोग करना आवश्यक है।

भविष्य में, यह दिखाया गया था कि निष्पादन के लिए ये शर्तें हमेशा अनिवार्य नहीं होती हैं। उदाहरण के लिए, सर्फैक्टेंट्स (माइक्रेलर स्ट्रक्चर, लैंगमुइर फिल्म - ब्लूकेंटेड, तरल क्रिस्टल चरण) के समाधान थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर हैं, फिर भी, वे विभिन्न प्रकार के नैनोस्ट्रक्चर के गठन के आधार के रूप में कार्य करते हैं।

नैनोमटेरियल प्राप्त करने के सभी तरीकों को कई बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले समूह में वाष्पों में वाष्पों के तेजी से घनत्व के आधार पर तथाकथित उच्च ऊर्जा विधियां शामिल हैं जो एकत्रीकरण को बहिष्कृत करती हैं और परिणामी कणों में वृद्धि करते हैं। इस समूह के व्यक्तिगत तरीकों के बीच मुख्य मतभेदों में परिणामी नैनोकणों के वाष्पीकरण और स्थिरीकरण की विधि शामिल है। वाष्पीकरण प्लाज्मा उत्तेजना (प्लाज्मा-आर्क), लेजर विकिरण (लेजर ablation), वोल्ट आर्क (कार्बन सन्दूक) या थर्मल एक्सपोजर का उपयोग करके किया जा सकता है। कंडेनसेशन या तो सर्फैक्टेंट की उपस्थिति में किया जाता है जिसका कणों की सतह पर सोखना नीचे वृद्धि (वाष्प ट्रैपिंग) धीमा हो जाता है; या तो ठंड के सब्सट्रेट पर जब कणों की वृद्धि प्रसार दर तक सीमित होती है; या तो एक निष्क्रिय घटक की उपस्थिति में, जो आपको विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं के साथ नैनो समग्र सामग्री का चयन करने की अनुमति देता है। यदि घटक परस्पर अघुलनशील हैं, तो गर्मी उपचार का उपयोग करके नैनोकणों का आकार अलग-अलग हो सकता है।

दूसरे समूह में मैकेनिकल मेडिकल विधियों (बॉल-मिल) शामिल है, जो प्लैनेटरी मिलों में पारस्परिक रूप से अघुलनशील घटकों के संयुक्त पीसने या यांत्रिक तनाव की क्रिया के तहत नए चरण बनाने के लिए ठोस समाधानों के क्षय के दौरान नैनोकोमोसाइट्स प्राप्त करने की इजाजत देता है।

विधियों का तीसरा समूह अंतरिक्ष-सीमित प्रणालियों - नैनोरेक्टरों (माइकल्स, बूंदों, फिल्मों, आदि) के उपयोग पर आधारित है। इनमें कनवर्टेड माइकल्स में संश्लेषण शामिल है, लैंगमुआर फिल्मों में - उदासीन और सोखना परतों में। यह स्पष्ट है कि एक ही समय में उत्पन्न कणों का आकार संबंधित नैनोरेक्टर के आकार से अधिक नहीं हो सकता है, इसलिए निर्दिष्ट विधियां मोनोडिस्पर्स सिस्टम प्राप्त करने की अनुमति देती हैं। नैनोकणों संश्लेषण के बायोमेमेटिक और जैविक तरीकों का भी जिम्मेदार ठहराया जाता है, जिसमें बायोमोल्यूल्स (प्रोटीन, डीएनए, आदि) को नैनोरेक्टरों के रूप में उपयोग किया जाता है।

चौथे समूह में एकत्रीकरण को रोकने वाले सर्फैक्टेंट की उपस्थिति में पॉलीकंडन्सेशन के दौरान अल्ट्रामिड्रोडिस्ड कोलाइडियल कणों के समाधान में गठन के आधार पर विधियां शामिल हैं।

पांचवें समूह में रासायनिक प्रतिक्रिया या एनोडिक विघटन के परिणामस्वरूप माइक्रोहेटेरोजेनिक सिस्टम के घटकों में से एक को हटाने के आधार पर उच्च कला और बारीक फैलाने वाली संरचनाओं (धातुओं की राइक, रेन्यिक निकेल) प्राप्त करने के लिए रासायनिक विधियां शामिल हैं। इन विधियों में एक हल्के पदार्थ के साथ ग्लास या नमक मैट्रिक्स को सख्त करके नैनोकोमोसाइट्स के उत्पादन के लिए एक पारंपरिक विधि भी शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप मैट्रिक्स (अर्धचालक या धातु नैनोकणों द्वारा संशोधित ग्लास) में इस पदार्थ का क्रिस्टलाइजेशन होता है। इस मामले में, मैट्रिक्स में किसी पदार्थ की शुरूआत को दो तरीकों से किया जा सकता है: इसे पिघल (समाधान) में जोड़कर, आयन प्रत्यारोपण का उपयोग करके सख्त मैट्रिक्स में सख्त और सीधे पेश करने के बाद।

नैनो सामग्री के उत्पादन के लिए सबसे आम रासायनिक तरीकों में से एक एक सोल-जेल संश्लेषण है। इसके साथ, सजातीय ऑक्साइड सिस्टम प्राप्त किए जाते हैं, जिनकी रासायनिक संशोधन (वसूली, सल्फिडेशन, आदि) मैट्रिक्स में संबंधित सामग्री के नैनोकणों के गठन की ओर जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक सोल-जेल विधि का उपयोग मध्यवर्ती उत्पादों की संरचना और संरचना के नियंत्रण के कारण बेहतर कार्यात्मक गुणों के साथ नैनोमटेरियल प्राप्त करने की अनुमति देता है। यह प्रयोगशाला स्थितियों में भी इसकी संवेदनशीलता भी आकर्षक है। हालांकि, इस विधि में गंभीर नुकसान हैं। सबसे पहले, यह कण monodispers प्रदान नहीं करता है। दूसरा, यह दो-आयामी और एक-आयामी नैनोस्ट्रक्चर प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है, साथ ही एक दूसरे से एक ही दूरी पर स्थित नैनोकणों से युक्त स्थानिक रूप से आदेशित संरचनाएं, या समानांतर नैनोप्लास्टिन से एक निष्क्रिय मैट्रिक्स के इंटरलेयर्स के साथ, जिसे संश्लेषित किया जा सकता है नैनो रिएक्टरों में। अंत में, कुछ मामलों में, जेलिंग एजेंट के साथ कणों की रासायनिक बातचीत के कारण आवश्यक नैनोकोमोसाइट की तैयारी असंभव है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि नैनोक्रिस्टलाइन राज्य में पदार्थ की मेटास्टेबिलिटी के कारण सामग्री के रूप में मुफ्त नैनोकणों और नैनोस्ट्रक्चर का उपयोग बहुत मुश्किल है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह कणों की विशिष्ट सतह में वृद्धि के कारण है क्योंकि वे नैनोमीटर में अपने रैखिक आयामों को कम करते हैं, जिससे यौगिक की रासायनिक गतिविधि में वृद्धि होती है और एकत्रीकरण प्रक्रियाओं में वृद्धि होती है। नैनोकणों के एकत्रीकरण को रोकने के लिए और उन्हें बाहरी प्रभावों से बचाने के लिए (उदाहरण के लिए, एयर ऑक्सीजन का ऑक्सीकरण), नैनोपार्टिकल्स एक रासायनिक रूप से निष्क्रिय मैट्रिक्स में प्रवेश करते हैं।

साहित्य डेटा का एक विश्लेषण से पता चलता है कि वर्तमान में नैनोस्ट्रक्चर के मैट्रिक्स अलगाव के दर्जनों विधियां हैं, जिन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: मुफ्त नैनोकणों को प्राप्त करना, इसके बाद एक निष्क्रिय मैट्रिक्स में शामिल करना और मैट्रिक्स की मात्रा में नैनोस्ट्रक्चर का प्रत्यक्ष गठन शामिल है इसके रासायनिक संशोधन की प्रक्रिया।

विधियों का पहला समूह कार्यान्वयन में सादगी की विशेषता है, लेकिन मैट्रिक्स का चयन करने की संभावना पर गंभीर प्रतिबंध लगाता है। बाद के रूप में, कार्बनिक बहुलक यौगिक जो उच्च थर्मल स्थिरता से प्रतिष्ठित नहीं होते हैं और हमेशा आवश्यक भौतिक गुण नहीं होते हैं (उदाहरण के लिए, उच्च ऑप्टिकल पारदर्शिता)। इसके अलावा, नैनोकणों की एकत्रीकरण प्रक्रियाओं की प्रक्रियाओं को बाहर नहीं रखा गया है।

विधियों का दूसरा समूह न केवल इन कमियों से बचने की अनुमति देता है, बल्कि गठन चरण में मैट्रिक्स में नैनोकणों के पैरामीटर को सीधे नियंत्रित करता है और सामग्री के संचालन के दौरान इन मानकों को भी बदल देता है। इन उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले मैट्रिक्स में संरचनात्मक आवाज होनी चाहिए जो यौगिकों से भरे जा सकते हैं, बाद में संशोधन जिसमें इन आवाजों में नैनोकणों के गठन की ओर जाता है। दूसरे शब्दों में, इन voids को प्रतिक्रिया क्षेत्र को उनमें शामिल यौगिकों की भागीदारी के साथ सीमित करना चाहिए, यानी अजीब नैनोरेक्टरों की भूमिका में कार्य करें। जाहिर है, संरचनात्मक आवाजों के विभिन्न रूपों के साथ यौगिकों का चयन, विभिन्न रूपरेखा और एनीसोट्रॉपी के नैनोस्ट्रक्चर का एक संश्लेषण किया जा सकता है।

उदाहरण के तौर पर, छिद्रपूर्ण ऑक्साइड मैट्रिक्स का उपयोग करके नैनोमटेरियल्स का संश्लेषण दिया जाता है (आमतौर पर एसआईओ 2 या अल 2 औंस)। हालांकि, इस तरह के matrices की छिद्रपूर्ण संरचना के विकार और उनकी सहायता के साथ आकार में छिद्रों के पर्याप्त व्यापक वितरण के कारण संतोषजनक गठित नैनोसिस्टम प्राप्त करना लगभग असंभव है। आम तौर पर, छिद्रित ऑक्साइड मैट्रिक्स के आधार पर प्राप्त नैनोकोमोसाइट्स का उपयोग उत्प्रेरण में किया जाता है, जहां कणों के मोनोडिसस्पर और उनकेरूपता के लिए आवश्यकताएं इतनी अधिक नहीं होती हैं। इसके अलावा, इस तरह के matrices की कठोर छिद्र संरचना संश्लेषण के दौरान कणों के आयामों और morphology को बदलने की अनुमति नहीं देती है; उत्तरार्द्ध, एक नियम के रूप में, दृढ़ता से छिद्रों के आकार और रूपरेखा पर निर्भर करता है, यानी एक प्रकार के मैट्रिक्स का उपयोग करते समय, आप केवल नैनोस्ट्रक्चर का एक बहुत ही सीमित सर्कल प्राप्त कर सकते हैं।

कभी-कभी मैट्रिक्स में नैनोकणों के तेज़ी से दिशात्मक गठन के लिए, इसे अतिरिक्त शारीरिक प्रभावों का सहारा लिया जाता है, जैसे अल्ट्रासाउंड, माइक्रोवेव और लेजर विकिरण।