Курс содержит сведения об основных методах получения нанокристаллических материалов. Дается определение дисперсного состояния вещества и классификация дисперсных систем по размерности, агрегатному состоянию и структуре. Приводится определение поверхностного натяжения и свободной энергии поверхностей раздела фаз. Обсуждаются особенности термодинамики и кинетики реакций получения наночастиц как методом агрегации «снизу-вверх», так и методом диспергирования «сверху-вниз». Излагаются основные научные принципы и методы синтеза наноматериалов различных классов твердых тел из раствора и газовой фазы. Обсуждаются условия получения наночастиц методами гомогенного и гетерогенного зародышеобразования. Рассмотрены методы получения коллоидных кристаллов. Приводятся основные методы химической модификации, стабилизации наночастиц и создания нанокомпозитов и гетероструктур. Анализируются возможности классических методов исследования размера, состава и структуры наночастиц.

Список всех тем лекций

Лекция 1. Введение.
Размерный эффект Исследование поверхностных явлений Лабильность наносистем Классификация дисперсных систем по размерности Нульмерные наноструктуры Одномерные наноструктуры Двумерные и трёхмерные наноструктуры Классификация дисперсных систем по химической природе Практические приложения наноструктурных материалов Материалы для катализаторов и газовых сенсоров Мотивация для создания наноматериалов

Лекция 2. Основы термодинамики поверхностных явлений.
Методы получения наноматериалов Способы синтеза высокодисперсных химических соединений Условия самопроизвольного протекания реакции Термодинамическая оценка возможности реакции Химическое равновесие Химический потенциал Равновесие, фазовые диаграммы P-T-x диаграммы – основа выбора параметров синтеза Термодинамика поверхности Коэффициент поверхностного натяжения Выводы

Лекция 3. Фундаментальные механизмы образования высокодисперсных систем.
Формирование зародышей новой фазы Пересыщение Эволюция системы Механизм оствальдовского созревания Коалесценция Стабилизация наночастиц за счёт поверхностной сегрегации Особенности гомогенной нуклеации в водных растворах Гетерогенная нуклеация Эпитаксия

Лекция 4. Устойчивость дисперсных систем.
Дисперсные системы и их типы Устойчивость лиофобных дисперсных систем Типы взаимодействия между частицами Межмолекулярные взаимодействия Составляющие расклинивающего давления слоя ПАВ

Лекция 5. Золь-гель технология.
Стадии золь-гель процесса Образование золя Поликонденсация Гелеобразование (коагуляция) Кристаллизация Темплатный синтез Синтез в нанореакторах Синтез в микро- и миниэмульсиях Синтез в плёнках Ленгмюра-Блоджетт

Лекция 6. Коллоидный синтез нанокристаллов полупроводников.
Связь оптических свойств и размера частиц Коллоидные квантовые точки Синтез квантовых точек материалов AIIBVI Фокусировка размеров Рост анизотропных кристаллов Синтез квантовых точек со структурой ядро/оболочка Варьирование свойств КТ: темплатный синтез, легирование Применение ККТ

Лекция 7. Гидротермальный синтез.
Гидротермальный синтез: определение, классификация, история развития Свойства и роль воды в условиях гидротермального синтеза Процессы и условия гидротермального синтеза Синтез монокристаллов, микропористых материалов, наноматериалов Влияние параметров на свойства продуктов гидротермального синтеза Современные направления гидротермального синтеза

Лекция 8. Криотехнология.
Способы достижения низких температур Возможности и продукты криотехнологии Приготовление исходных растворов, диспергирование, криокристаллизация Сублимационная сушка, криоэкстракция, криоосаждение Применение для получения веществ и материалов в ультрадисперсном состоянии Преимущества криотехнологии

Лекция 9. Методы вакуумной конденсации.
Газовая фаза в условиях синтеза вещества в высокодисперсном состоянии Основы метода синтеза высокодисперсного вещества в газовой фазе Термическое испарение в вакууме Ионно-плазменное распыление

Лекция 10. Химическое осаждение из пара.
Основы метода CVD Кинетика формирования продукта – стадии процесса Используемые реакции и прекурсоры Вещества, получаемые методом CVD CVD с лазером Металлорганический CVD Атомно-слоевое осаждение (ALD) Метод пиролиза аэрозоля «Pyrosol» Преимущества и недостатки метода CVD

Лекция 11. Синтез нитевидных кристаллов по механизму "пар – жидкость – кристалл".
Основы механизма пар – жидкость – кристалл Визуализация роста нанокристаллов по механизму ПЖК с помощью ПЭМ Термодинамика роста нитевидных кристаллов Кинетика роста нитевидных кристаллов Техническая реализация роста по механизму ПЖК Преимущества механизма ПЖК