Akademik

Термин «нанослой» является собирательным и используется для обозначения большой группы протяженных двумерных и квазидвумерных нанообъектов различной физико-химической природы, от мембран липосом и клеток до графена и чешуек слоистых двойных гидроксидов. Нанослой в микроэлектронике обычно представляет из себя сплошную пленку толщиной от единиц до нескольких десятков нанометров, получаемую методами электронно-лучевого и лазерного испарения, магнетронного напыления, молекулярно-лучевой эпитаксии. Наличие сплошного нанометрового слоя, разделяющего слои ферромагнетика существенно большей толщины, принципиально важно для реализации эффектов туннельного и гигантского магнетосопротивления.

 Образование наноразмерных монослоев является ключевым элементом технологии синтеза наноструктур методом молекулярного наслаивания, в основе которого лежит химическое взаимодействие функциональных групп на поверхности материала-подложки  с парами подводимых извне активных реагентов с образованием устойчивой пленки (нанослоя) продуктов реакции. Для осуществления послойного нанесения необходимо, чтобы образующийся продукт также содержал активные атомы или функциональные группы, способные реагировать с подводимым реагентом с образованием необходимого соединения. Метод позволяет создавать многослойные нанопокрытия на поверхностях сложной формы и отдельных частицах.

Метод молекулярного наслаивания имеет много общего с синтезом самособирающихся монослоев (self-assembled monolayer, SAM), в котором хемосорбция компонентов на поверхности твердой фазы сопровождается их самоорганизацией, которая по прошествии некоторого времени приводит к образованию кристаллографически упорядоченных структур адсорбата на поверхности. Родственные им нанослои амфифильных компонентов, формируемые по методу Лэнгмюра-Блоджетт на поверхности жидкостей с последующим перенесением на твердую поверхность, отличаются от самособирающихся монослоев менее прочным связыванием нанослоя с поверхностью подложки, обычно основанном на физической адсорбции. Используя функционализированные наночастицы, можно создавать из них многолойные структуры и без участия подложки. Так, например, создав монослой наночастиц золота на границе раздела воды и толуола, можно с одной стороны присоединить к нему слой гидрофильных частиц теллурида кадмия, а с другой - монослой гидрофобизированных наночастиц серебра.  

• Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

1. Толстой В.П. Реакции ионного наслаивания. Применение в нанотехнологии. // Успехи химии - 75(2), 2006 - С. 183-199
2. Gandhi D. D., Lane M., Zhou Yu, Singh A. P., Nayak S., Tisch U., Eizenberg M., Ramanath G. Annealing-induced interfacial toughening using a molecular nanolayer // Nature - vol. 447, 2007 - pp. 299-302.
3. Малыгин А.А. Химическая сборка твердых тел методом молекулярного наслаивания // Соросовский образовательный журнал - №7, 1998 - С. 58-64
4. Wang Bo et al. Stepwise interfacial self-assembly of nanoparticles via specific DNA pairing // Phys. Chem. Chem. Phys. - 9, 2007 - 6313
5. Бенеманская Г.В., Жмерик В.Н., Лапушкин М.Н., Тимошнев С.Н. Аккумуляционный нанослой — 2D-электронный канал ультратонких интерфейсов Cs/n-InGaN // Физика твердого тела - том 51, вып. 2, 2009 - C. 372-376
6. Химия привитых поверхностных соединений / Под ред.Г.В.Лисичкина. - М.:Физматлит,2003. - 592 с.
7. Iler R.K. Multilayers of colloidal particles // J. Coll. Interface Sci. - vol. 21, 1966 - pp. 569-594