сверхпроводники

Сверхпроводимость органических наноструктур

До каких пределов можно уменьшать размер сверхпроводящего образца, чтобы в нем все еще сохранялась сверхпроводимость? Этот вопрос представляет собой не только фундаментальный интерес, но и важен с практической точки зрения (сверхпроводниковая наноэлектроника). В работе [1] специалисты из США, Японии и Германии использовали методику сканирующей туннельной спектроскопии для исследования конечных цепочек (BETS)2GaCl4 – органического сверхпроводника с Tc » 8 К в объемных образцах (рис. 1).

Рис.1. a - Молекула BETS. b - Объемная структура (BETS)2GaCl4.
c
-
Одна из наноструктур, полученных в [1] на поверхности Ag(111).
Молекулы
BETS, разделенные молекулами GaCl4, образуют цепочки в вертикальном направлении.

Рис.2. Зависимость сверхпроводящей щели от числа молекулярных единиц в цепочке (BETS)2GaCl4

Эти цепочки были получены путем осаждения продуктов испарения кристаллов ((BETS)2GaCl4 на атомарно гладкую поверхность Ag(111). На туннельных спектрах отчетливо наблюдались особенности, обусловленные сверхпроводящей щелью D (рис. 2), причем величина D, как и следовало ожидать, увеличивалась с ростом числа N молекулярных единиц (BETS)2GaCl4 в цепочке, выходя на константу, отвечающую отношению 2D/kBTc » 13.5, то есть в четыре раза больше, чем в теории БКШ.. При этом, однако, D была отлична от нуля даже в очень короткой цепочке с N = 4 длиной около 3.5 нм (рис. 2). Интересно, что анализ угловой зависимости туннельного тока говорит о dxy-волновой симметрии D, а значит сверхпроводимость (BETS)2GaCl4 не только “наноструктурированная”, но вдобавок еще и “необычная”.

Л.Опенов

1.   N.Clark et al., Nature Nanotech. 5, 261 (2010).

Сверхпроводниковый интерферометр на эффекте близости

Если сверхпроводник привести в контакт с нормальным (несверхпроводящим) металлом, то в последнем также могут возникнуть сверхпроводящие корреляции, что известно как эффект близости. При этом величину индуцированной сверхпроводящей щели можно регулировать, изменяя фазу параметра сверхпроводящего порядка, что было использовано итальянскими и финскими физиками [1] для конструирования сверхпроводникового интерферометра нового типа, который они назвали “superconducting quantum interference proximity transistor” (SQUIPT). Работа SQUIPT основана на модуляции (магнитным полем) щели, наведенной в нормальном металле – части замкнутого сверхпроводящего контура (см. рис.), что приводит к изменению тока через туннельные контакты.

Схематическое изображение двух различных типов SQUIPT, описываемых [1]. Нормальный металл – медь, сверхпроводник – алюминий. 1, 2, 3 – электроды. L ≈ 1.5 мкм.

Даже без оптимизации конструкции в [1] были достигнуты очень низкие величины шума потока ~ 10-5 F0Гц-1/2 и диссипируемой мощности ~ 1 фВт – на несколько порядков меньше, чем в обычных сверхпроводниковых интерферометрах. Ожидается, что дальнейшее усовершенствование методики позволит еще более повысить чувствительность и, возможно, даже научиться измерять таким образом магнитные моменты спинов отдельных атомов и молекулярных наномагнитов.

 

1.   F.Giazotto et al., Nature Phys. 6, 254 (2010).

Особенность Ван Хова и сверхпроводящая неустойчивость в допированном графене

Известно, что ванховская сингулярность (VHS) в плотности электронных состояний способствует куперовскому спариванию, если уровень Ферми EF (определяемый концентрацией электронов) находится в непосредственной близости к VHS. В работе [1] показано, что взаимное положение EF и VHS в графене можно регулировать путем допирования графена на подложке SiC(0001) калием и/или галлием. Этот вывод основан на данных фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением. Интересно, что экспериментально определенная поверхность Ферми в окрестности точки М зоны Бриллюэна оказалась даже более плоской, чем предсказывает теория – по-видимому, из-за многочастичных эффектов. Выполненные в [1] расчеты свидетельствуют о возможности нефононной сверхпроводимости надлежащим образом допированного графена, а также о конкуренции сверхпроводящей неустойчивости с магнитной.

1.   J.L.McChesney et al., Phys. Rev. Lett. 104, 136803 (2010).

спинтроника

Антиподы магнитных вихрей

Магнитные вихри, реализующиеся в наночастицах из магнитных материалов, стали едва ли не самыми популярными объектами микромагнитного моделирования, поскольку с ними связывают будущее магнитной памяти. Частицы с вихревым распределением намагниченности не создают полей рассеяния и потому практически не влияют друг на друга, позволяя плотнее располагать их в устройствах магнитной записи сверхвысокой емкости. Гораздо менее известны, хотя и не менее значимы для микромагнетизма, магнитные антивихри – структуры, представляющие собой топологические антиподы вихрей (рис. 1).

a

б

в

Рис. 1. Микромагнитные распределения в ферромагнитных наночастицах:
a
- магнитный вихрь; б - магнитный антивихрь;
в - антивихрь, полученный
в месте пересечения нескольких магнитных вихрей [2].

Существование такого микромагнитного распределения интересно само по себе. Кроме того, от него также ожидают необычных магнитотранспортных свойств, которые могут найти применение в спинтронике (например, топологический эффект Холла). Реализация антивихревого состояния – довольно сложная задача, поскольку оно энергетически невыгодно вследствие образования магнитных полюсов на краях частицы. В недавней работе [1] команда исследователей из Института физики микроструктур РАН в Нижнем Новгороде совместно с английскими коллегами спроектировала и создала магнитные наноструктуры с антивихревым распределением намагниченности в наночастицах асимметричной крестообразной формы (рис.2).

      а

 

б

 

Рис. 2. Образование антивихревого состояния в крестообразных частицах с утолщениями на двух концах: а - микромагнитное моделирование:
1 - квазиоднородное состояние, 2 - зарождение вихрей в утолщениях при смене знака магнитного поля, 3 - зарождение ядра антивихря,
4 - установление антивихревого распределения; б - изображение частиц в электронном (сверху) и магнитно-силовом микроскопах
 в процессе перемагничивания (белые стрелки -  направление магнитного поля) [1]

Сама форма распределения намагниченности в антивихре (рис.1б) наводит на мысль о крестообразной форме частицы, в которой он может реализоваться. Однако микромагнитное моделирование в крестообразной частице показывает, что антивихревое распределение намагниченности в энергетическом плане проигрывает однородному. Тем не менее, авторам [1] удалось путем микромагнитного моделирования найти оптимальную форму в виде креста с бульбообразными утолщениями (рис.2), в которой антивихревое состояние реализуется при перемагничивании во внешнем поле. Микромагнитное распределение проходит несколько стадий от однородного распределения, через образование вихрей в бульбочках, до зарождения антивихревого ядра и вытеснения вихрей. Результаты такой “наноинженерии” нашли убедительное подтверждение в экспериментах по наблюдению процесса перемагничивания наночастиц кобальта заданной формы с помощью магнитно-силового микроскопа (рис.2б). Конечное распределение магнитных полюсов (изображаются темными и светлыми участками) соответствует антивихревому состоянию. 

Здесь стоит отметить, что несколько лет назад антивихревое состояние было реализовано [2] на пересечении четырех магнитных вихрей в кольцах (рис.1в). Однако такая сложная форма не позволяет проводить измерения магнитотранспортных свойств.

В случае магнитных диэлектриков при расчете распределения намагниченности уже необходимо учитывать наличие неоднородного магнитоэлектрического взаимодействия, позволяющего перестраивать магнитную структуру электрическим полем [3]. Это дополнительное взаимодействие приводит к образованию в ядре вихря и антивихря электрических зарядов противоположных знаков. Как показано в [4], приложение неоднородного электрического поля в зависимости от его полярности может стабилизировать в диэлектрической магнитной наночастице либо вихревое, либо антивихревое состояния (рис.3), что позволяет рассматривать такую систему как прототип электрически переключаемого двоичного логического элемента.

а

б

Рис. 3. Магнитная диэлектрическая наночастица, под действием неоднородного электрического поля, создаваемого иглой кантилевера:
а -
электрически индуцированное вихревое состояние; б - электрически индуцированное антивихревое состояние [3].

Так магнитные антивихри постепенно перестают быть экзотикой и завоевывают равноправие со своими более известными собратьями.

А.Пятаков

1.   V.L.Mironov et al., Phys. Rev. B 81, 094436 (2010).

2.   K.Shigeto et al., Appl. Phys. Lett. 80, 4190 (2002).

3.   ПерсТ 15, вып. 23, с. 3 (2008).

4.   G.A.Meshkov et al., ArXiv:1001.0391.

Квантовые системы

Квантовая спиновая жидкость из дираковских фермионов

При достаточно низких температурах конденсированные системы стремятся перейти в то или иное упорядоченное состояние. Исключением здесь являются квантовые спиновые жидкости, в которых при T ® 0 упорядочению спинов препятствуют квантовые флуктуации. Хотя нечто похожее на спиновую жидкость экспериментально наблюдалось в некоторых двумерных органических соединениях, обнаружить это состояние вещества при компьютерном моделировании долго не удавалось. В работе теоретиков из Univ. Stuttgart и Univ. Würzburg (Германия) [1] представлены результаты численного исследования фазовой диаграммы модели Хаббарда на ячеистой (как у графена) решетке при T=0 и половинном заполнении (один электрон на атом). Используя детерминантный квантовый метод Монте-Карло, авторы [1] рассчитали электронные и магнитные характеристики систем из 2L2 атомов (L £ 18), выполнили скейлинг по L и установили, что в термодинамическом пределе (L ® ¥) спиновая жидкость существует в диапазоне 3.5 £ U/t £ 4.3, где U – энергия хаббардовского отталкивания электронов на одном узле, t – матричный элемент их перескока между соседними узлами. На фазовой диаграмме квантовая спин-жидкостная фаза расположена между фазой полуметалла с безмассовыми дираковскими фермионами и фазой антиферромагнитного моттовского диэлектрика (см. рис.).

Фазовая диаграмма модели Хаббарда на ячеистой решетке при половинном заполнении. SM – полуметалл, AFMI антиферромагнитный моттовский диэлектрик, SL – спиновая жидкость. Dsp – одночастичная щель, Ds – спиновая щель, ms – подрешеточная намагниченность. На вставке – структуры прямой и обратной решетки.

Дальний порядок в спиновой жидкости отсутствует, а ближний обусловлен RVB-корреляциями в шестиугольных ячейках. Если вспомнить, что модель RVB в свое время была предложена для объяснения высокотемпературной сверхпроводимости, то естественно предположить, что добавление носителей заряда в диэлектрическую ячеистую решетку приведет к возникновению сверхпроводящих корреляций. Для экспериментальной реализации этих идей можно, например, попробовать изготовить ячеистую структуру из ультрахолодных атомов в соответствующим образом сконфигурированной оптической решетке (тогда межэлектронное взаимодействие, то есть параметр U/t легко регулируется) или же “растянуть” графен, чтобы уменьшить t и тем самым усилить кулоновские корреляции до необходимого уровня. Еще один вариант – графеноподобная решетка из атомов кремния.

Л.Опенов

1. Z.Y.Meng et al., Nature 464, 847 (2010).

Комнатнотемпературный квантовый регистр
на электронных спинах
NV-центров в алмазе

Вверху – структура дефектного центра азот (N) – вакансия (V) в алмазе.
Внизу – иллюстрация организации взаимодействия между
двумя
NV-центрами посредством лазерного и СВЧ излучения.

Голубая мечта квантовой информатики – создание такого квантового процессора, который бы а) был масштабируемым и б) работал при комнатной температуре. При этом одними из наиболее подходящих кандидатов в кубиты считаются спины электронов и ядер в твердых телах. В работе [1] экспериментально продемонстрированы основные операции с двумя кубитами на основе электронных спинов центров азот-вакансия (NV-центров) в изотопически чистом (с минимальным количеством парамагнитных центров 13С) алмазе. Дальнодействующий характер магнитного диполь-дипольного взаимодействия спинов позволяет контролируемым образом создавать запутанные состояния спиновых кубитов, отстоящих друг от друга на очень большие (по атомным меркам) расстояния ~ 10 нм, что, в свою очередь, делает возможным проведение операций с каждым из кубитов по отдельности. Авторы [1] осуществили когерентный контроль обоих кубитов, их условную динамику и селективное “считывание” результатов операции. Принципиальных ограничений для наращивания количества кубитов вроде бы нет. Чтобы увеличить точность операций, в дальнейшем предполагается использовать спины ядер углерода в качестве “вспомогательных” кубитов.

1. P.Neumann et al., Nature Phys. 6, 249 (2010).

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ, НАНОЭЛЕКТРОНИКА

Квантовый контроль механического резонатора

За последние годы достигнут значительный прогресс в исследованиях квантовых свойств микро- и наномеханических резонаторов [1]. Основная сложность здесь заключается в том, что для наблюдения квантовых эффектов нужно свести среднее число n фононов в резонаторе к минимуму, а еще лучше – вообще к нулю. Это требует понижения температуры до T < hfr/kB, где fr – резонансная частота. В обычных микромеханических резонаторах величина fr отвечает движению центра масс и составляет около 108 Гц, поэтому требуется T < 1 мК, и приходится использовать сложные методики типа лазерного охлаждения. Но и тогда n » 4 [2], то есть достичь основного состояния (n = 0) все равно не удается. Существенный шаг сделан сотрудниками Univ. of California, Santa Barbara (США) [3], использовавшими в качестве резонатора пьезоэлектрическую пластинку из AlN, акустические колебания в которой (периодическое изменение толщины пластинки с fr » 6×109 Гц) возбуждались при подаче напряжения на алюминиевые контакты (см. рис.).

Дилатационная резонансная мода микромеханического резонатора.
Толщина слоев
AlN и Al составляет 330 и 130 нм, соответственно.

 

Используя обычный рефрижератор, авторы [3] охладили свое устройство до T = 25 мК и достигли состояния с n < 0.07. После решения этой задачи в [3] было изучено взаимодействие резонатора с двухуровневой квантовой системой – джозефсоновским потоковым кубитом. Оказалось возможным контролируемым образом создавать (и уничтожать) в резонаторе одиночные фононы. Осцилляции чисел заполнения наблюдались для кубита, исходно приготовленного как в возбужденном, так и в суперпозиционном состоянии. Это указывает на то, что в принципе можно создавать и запутанные состояния кубита с резонатором – что-то наподобие “шредингеровских котят”.

1.   A.Cho et al., Science 327, 516 (2010).

2.   T.Rocheleau et al., Nature 463, 72 (2009).

3.   D.O’Connell et al., Nature 464, 697 (2010).

ФУЛЛЕРЕНЫ И НАНОТРУБКИ

Аффинные биосенсоры на основе углеродных нанотрубок

Одностенные углеродные нанотрубки (УНТ) представляют класс наноматериалов, который вполне может использоваться в качестве чувствительных элементов благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам. Так, например, УНТ, модифицированные способными к биораспознаванию молекулами, такими как антитела, аптамеры или ДНК, позволяют успешно детектировать различные объекты, включая белки, вирусы, бактерии, ДНК/РНК и даже раковые клетки. Класс аналитов, играющий ключевые роли в области мониторинга окружающей среды и здравоохранения широко представлен небольшими слабо заряженными и незаряженными молекулами, поэтому проблема их детектирования приобретает важное значение. Авторы работы [1] попытались избежать недостатков традиционных методов и предложили биосенсор на основе, как раз-таки, углеродных нанотрубок. Основная идея “прибора” заключается в изменении проводимости сенсора за счет удаления биорецептора из УНТ при взаимодействии устройства с аналитом (в данном случае с глюкозой). На рис.1. схематически изображен такой аффинный биосенсор*. В качестве демонстрации принципа действия детектора авторами был выбран комплекс глюкоза-конкавалин А-декстран. Конкавалин А (ConA) представляет собой растительный лектин, способный образовывать нековалентную связь с некоторыми углеводами. Декстран (полисахарид) и глюкоза (моносахарид), в свою очередь, обладают способностью связываться с ConA, замещая друг друга. Глюкоза при этом проявляет наибольшую способность к связыванию. Таким образом, при ее взаимодействии с системой ConA-декстран, глюкоза замещает собой декстран в данном комплексе (рис.1) и, в конечном итоге, происходит удаление ConA из одностенной углеродной нанотрубки, что и влияет на проводимость устройства.

Рис. 1. Схематическое изображение хеморезистивного биосенсора на основе механизма удаления биорецептора.

В процессе изготовления биосенсора, УНТ, прошедшие предварительную обработку, подвергались воздействию производной декстрана – феноксидекстрана (DexP), а затем помещались в раствор конкавалина А, приготовленного особым образом. На рис. 2 представлены вольтамперные характеристики “прибора”, полученные на каждом из этапов синтеза: сначала при взаимодействии УНТ с DexP, а в дальнейшем и с ConA. При заданном напряжении ток в таком УНТ-устройстве падает на каждом шаге изготовления, однако при добавлении глюкозы проводимость биосенсора возвращается к величине, характерной для декстран-модифицированной нанотрубки, что позволяет сделать вывод об удалении ConA из УНТ.

Рис. 2. Вольтамперные характеристики биосенсора на различных этапах
его изготовления и при добавлении глюкозы (сокращения см. в тексте).

В конечном итоге, авторам удалось создать сенсор на основе углеродных нанотрубок, который, по их мнению, демонстрирует два новых аспекта: во-первых, это адаптация механизма удаления биорецептора применительно к хеморезистивному сенсору, что позволяет последнему детектировать небольшие молекулы, которые было бы гораздо сложнее обнаружить другими, более традиционными, методами и, во-вторых, получен не содержащий ферментов детектор, способный идентифицировать глюкозу и обладающий высокой чувствительностью в пикомолярном диапазоне наряду с хорошей селективностью. Детектирование столь низких концентраций может оказаться полезным, например, для контроля глюкозы в организме не только посредством анализа таких жидкостей как слезы или слюна, но и на клеточном уровне. Кроме того, авторы предполагают, что апробированная на примере глюкозы методика может быть беспрепятственно расширена на целый ряд других слабо заряженных и незаряженных молекул.

_______________

* Аффинные биосенсоры (affinity biosensors) используют антитела, нуклеиновые кислоты и рецепторы. В аффинных биосенсорах в рецепторном слое происходит реакция вида А+ВАВ. В таких реакциях не образуется новых продуктов, происходит связывание молекул А и В в комплекс АВ. К аффинным биосенсорам относятся сенсоры на ДНК, на антигены и антитела и сенсоры с использованием рецепторов.

М.Маслов

1.    L.N.Cella et al., J. Am. Chem. Soc. 132, 5024 (2010).

Действие фуллеренов на клетки человека и растений

Ученых продолжают волновать вопросы воздействия новых наноматериалов на человека и окружающую природу. В ПерсТе сообщалось как об исследованиях на животных, так и об изучении проникновения углеродных наноматериалов (УНМ) в клетки растений [1,2]. Новая работа междисциплинарной группы ученых из Clemson Univ. (США) и Lund Univ. (Швеция) [3] отличается тем, что в ней впервые сравнивается воздействие одних и тех же УНМ на клетки растения и на клетки человека. Оказывается, эффекты резко отличаются. Влияют как структура клеток, так и свойства самих наночастиц (в особенности, гидрофобность/гидрофильность).

В качестве модельных систем растений и млекопитающих были использованы клетки Allium cepa - лука репчатого и НТ29 клетки человека.

Ученые изучили воздействие двух углеродных наноматериалов - фуллеренов С70 и водорастворимых производных фуллерена С60(ОН)20 (рис.1). Были приготовлены суспензия С70 в водном растворе NOM (NOM - natural organic matter –присутствующая в окружающей среде гетерогенная смесь разложившихся растительных и животных остатков) и водный раствор С60(ОН)20.

Рис.1. Слева - самосборка агрегатов С70-NOM: молекулы С70 показаны синим цветом, остальное – гетерогенная смесь NOM. Справа - одна молекула С60(ОН)20: молекула С60 синего цвета, группы ОН – красные с белым.

Агрегаты С70-NOM имели довольно большой разброс в размерах - 18-45 нм при концентрации 10 мг/л; 30-100 нм при 110 мг/л. Размеры и разброс в размерах С60(ОН)20 существенно меньше: 1.1-1.7 нм при концентрации 10 мг/л; 16-24 нм при 110 мг/л.

Микроскопия и анализ жизнеспособности клеток показали, что благодаря малым размерам и хорошей растворимости молекулы С60(ОН)20 легко проникают через клеточные стенки Allium cepa. Через клеточную мембрану эти гидрофильные частицы не проходят, скапливаются между стенкой и мембраной и в итоге вызывают механические повреждения мембраны. Чем выше концентрация, тем сильнее повреждения (рис.2). Некоторое снижение при концентрациях 90-110 мг/л можно объяснить образованием агрегатов в исходном растворе. На рис.3 показан результат воздействия 30 мг/л С60(ОН)20 при инкубации в течение 9 ч.

Рис.2. Доля клеточных повреждений Allium cepa в зависимости от концентрации С60(ОН)20.

Рис.3. Оптическое изображение клеток Allium cepa после воздействия 30 мг/л С60(ОН)20 (инкубация 9 ч).
Черная стрелка указывает на жизнеспособные клетки,
красная – на нежизнеспособные.

 

 

В отличие от С60(ОН)20 крупные гидрофобные агрегаты С70-NOM не вызывают повреждений при концентрациях до 70 мг/л включительно. При больших концентрациях (90-110 мг/л) повреждения тоже незначительны - всего на 0.8% больше, чем у контрольного экземпляра. Это объясняется тем, что основная часть С70-NOM захватывается толстой пористой клеточной стенкой (рис.4).

Рис.4. Углеродные наноматериалы в клетках растений.
Слева – молекулы С60(ОН)20, проникшие через клеточную стенку. Справа – кластеры С70-NOM, “застрявшие” в толстой клеточной стенке.

В клетках млекопитающих наблюдались совсем другие эффекты. Воздействие С70-NOM (10-110 мг/л) на клетки привело к заметному снижению числа жизнеспособных клеток, а вот молекулы С60(ОН)20 оказались безвредными во всем диапазоне концентраций (рис.5). У млекопитающих нет клеточной стенки, и вредное воздействие мелких гидрофильных наночастиц минимизируется, но зато к мембране беспрепятственно подходят и повреждают ее гидрофобные и/или нековалентно функционализованные наночастицы.

 

 

Рис.5. Воздействие УНМ на клетки НТ-29:
a - контрольный экземпляр; b - клетки в присутствии 30 мг/л С60(ОН)20 (нет повреждений);
c
- повреждение клеток в присутствии 30 мг/л С70-NOM, видна агрегация молекул С70;
 
d - стрелкой показано разрушение клетки после инкубации с С70-NOM (110мг/л).

Обнаруженные различия в воздействии углеродных наночастиц на клетки растений и млекопитающих помогут внести ясность в некоторые проблемы нанотоксикологии и разработать эффективные и безопасные системы доставки диагностических/лекарственных средств для живых организмов.

О.Алексеева

1.   ПерсТ 16, вып. 23, с. 3 (2009).

2.   ПерсТ 16, вып. 19, с. 4 (2009).

3.   R.Chen et al., Small 6, 612 (2010).

Сенсоры на основе массивов углеродных нанотрубок для контроля мест
захоронения отходов

Высокая чувствительность электронных характеристик углеродных нанотрубок (УНТ) к присутствию на их поверхности сорбированных молекул делает их привлекательным объектом для разработки миниатюрных сенсорных устройств, осуществляющих контроль за состоянием окружающей среды. При этом в силу невысокой воспроизводимости существующих методов получения УНТ в качестве основы сенсорного устройства удобно использовать не отдельную нанотрубку, а массив УНТ, средние характеристики которого также чувствительны к присутствию сорбентов, но не подвержены столь значительному разбросу, который присущ отдельным нанотрубкам. Эффективность такого подхода была продемонстрирована недавно группой итальянских исследователей [1], которые разработали сенсор на основе массива вертикально ориентированных УНТ и использовали его в системе контроля за концентрацией NO2 в зоне захоронения бытовых и промышленных отходов.

Нанотрубки выращивали методом ВЧ плазменного CVD на Al подложке с размерами 5х5х0.6 мм3 с использованием в качестве катализатора кластеров железа поперечником около 2.5 нм. Эти частицы образовывались из пленки, нанесенной методом магнетронного напыления. Смесь С2Н22 в отношении 1:4 при полном давлении 1.5 Торр и температуре 600оС в течение 30 мин прокачивали через разрядную камеру, в которую помещали подложку с катализатором. Это приводило к образованию вертикально ориентированных массивов УНТ диаметром от 5 до 35 нм и высотой до 10 мкм. С целью повышения сорбционной способности УНТ по отношению к молекулярным газам, присутствующим в атмосфере, на слой УНТ с помощью магнетронного напыления наносили кластеры Pt, Ru или Ag. Таким образом, было приготовлено 4 образца – три с металлическим покрытием и один без покрытия. Для проведения измерений электрических характеристик сенсора на верхний слой пленки УНТ напыляли полоски Cr (20 нм)/Au(300нм) с поперечными размерами 1х5 мм2, которые служили вторым контактом. Измерения показали, что электрическое сопротивление пленок УНТ в результате покрытия кластерами Pt, Ru или Ag снижается от 100–120 Ом до 70–100 Ом. Испытания сенсора проводили в диапазоне температур от 20 до 250оС в многокомпонентных смесях СО2, СН4, Н2, NH3 и СО различного состава с добавлением и без добавления NO2. Испытания показали, что независимо от наличия и типа металлического покрытия электрическое сопротивление всех образцов снижается в результате сорбции NO2. При этом максимальный сигнал наблюдался для образцов, покрытых Ru и Ag, в то время как покрытие нанотрубок кластерами Pt приводит к снижению уровня сигнала по сравнению даже с исходным, необработанным образцом. Оптимальная температура с точки зрения максимального сигнала сенсора зависит от типа покрытия образца. Она составляет 150оС, 125оС, 120оС и 90оС для исходного образца, и для образцов, покрытых кластерами Pt, Ru и Ag, соответственно. Все перечисленные выше модификации сенсора уверенно регистрируют наличие в газовой смеси примеси NO2 при концентрации на уровне 10-4%.

А.Елецкий

1.   M.Penza et al., Nanotech. 21, 105501 (2010).

конференции

VI Международная конференция Фазовые превращения и прочность кристаллов”,
посвященная памяти академика Г.В. Курдюмова,
16-19 ноября 2010 г., Черноголовка, Россия

Важные даты:

·    до 15 мая 2010 г. - регистрация и предварительная заявка на гостиницу

·    до 1 июля 2010 г. - отправка тезисов докладов

Web: http://www.mks-phys.ru

Второй Международный междисциплинарный симпозиум
“Физика низкоразмерных систем и поверхностей” (LDS-2),
3-8 сентября 2010 г., пос. Лоо, Краснодарский край

 

Для участия в работе симпозиума следует зарегистрироваться и выслать доклады по e-mail: org.lds@gmail.com до 1 июня 2010 г.

Web: http://www.ip.rsu.ru/?part=news&news_id=41

XIII Международный междисциплинарный симпозиум
“Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах” (OMA-13)
9-15 сентября 2010г.,

пос. Лоо, Краснодарский край

Для участия в работе симпозиума следует зарегистрироваться и выслать доклады по e-mail: org.oma.odpo@gmail.com до 1 июня 2010 г.

Web: http://www.ip.rsu.ru/?part=news&news_id=42

XIII Международный междисциплинарный симпозиум
“Порядок, беспорядок и свойства оксидов” (ODPO-13),
16-21 сентября 2010 г.,пос. Лоо, Краснодарский край

 

Для участия в работе симпозиума следует зарегистрироваться и выслать доклады по e-mail: org.oma.odpo@gmail.com до 1 июня 2010 г.

Web: http://www.ip.rsu.ru/?part=news&news_id=43

_____________________________________________

Внимание!

С апреля 2006 г. ПерсТ выпускается только в электронном формате и представлен по адресу http://perst.issp.ras.ru и http://perst.isssph.kiae.ru . Желающие получать выпуски ПерсТа по своему электронному адресу могут сообщить его в адрес редакции perst@issp.ras.ru


Ответственный редактор И.Чугуева  irina@issp.ras.ru  тел: (495) 930 33 89

Научные редакторы: К.Кугель kugel@orc.ru, Ю.Метлин

В подготовке выпуска принимали участие:  О.Алексеева, А.Елецкий, М.Маслов, Л.Опенов, А.Пятаков

Компьютерный ввод, макет: И.Фурлетова