нановискер (англ. nanowhisker) — разновидность нитевидного кристалла (вискера) с диаметром поперечного сечения 1–100 нм и отношением длины к диаметру > 100.

Описание

Вискеры — кристаллические материалы, обладающие ярко выраженной кристаллографической анизотропией свойств и почти бездислокационным строением, что исключает обычные механизмы пластической деформации и приближает их прочность к теоретическому пределу для данного вещества. Благодаря этому они в десятки раз прочнее обычных кристаллов, обладают большой гибкостью и коррозионной стойкостью. Вискеры микронного размера активно используются в качестве армирующих волокон для придания конструкционным композитным материалам улучшенных механических свойств. Однако самопроизвольное образование вискеров, например, на поверхности таких металлов, как цинк или олово, способно приводить к коротким замыканиям и нарушениям работы электрооборудования.

Сегодня известно несколько механизмов, по которым происходит образование вискеров из различных материалов и при различных условиях. Так, для роста вискеров кремния обычно используются частицы золота, взаимодействующего с кремнием при 950 ºС с образованием жидкого расплава Au–Si. В этом случае реализуется механизм «пар–жидкость–кристалл». Для получения полупроводниковых вискеров кремния и арсенида галлия (GaAs) длиной вплоть до нескольких нанометров применяются методы молекулярно-лучевой эпитаксии и электроннолучевого испарения.

Образование нитевидных кристаллов оксидов и гидроксидов нередко наблюдается при анодном окислении металлов в водных растворах. Например, упорядоченные массивы нановискеров и схожих с ними одномерных структур на основе ZnO при наличии затравок могут образовываться на подложках как при гидротермальном синтезе, так и при гидротермолизе прекурсоров в горячих водных растворах (90–100 оС) при атмосферном давлении. Впрочем, совершенство кристаллической структуры полученных этими методами вискеров может значительно уступать продуктам традиционных методов их синтеза.

Нановискеры на основе фуллеренов могут образоваться даже при атмосферном давлении и при комнатной температуре на границе раздела насыщенного раствора фуллеренов в толуоле и некоторых других органических растворителей. Такой механизм получил название LLIP (liquid-liquid interfacial precipitation).

Образование нитевидных наноразмерных структур часто происходит при кислотном гидролизе некоторых природных полимеров, в частности, целлюлозы. Однако, образующиеся таким путем кристаллы лишь весьма условно соответствуют приведенному выше определению термина «нановискер», хотя некоторые авторы тоже относят их к данному классу структур.

Иллюстрации

Нановискеры диоксида олова. Авторы: А. Г. Вересов, Д. М. Иткис, П. Б. Кочергинская, М

Нановискеры диоксида олова. Авторы: А. Г. Вересов, Д. М. Иткис, П. Б. Кочергинская, МГУ им. М.В. Ломоносова. Цитируется с портала Нанотехнологического общеста Нанометр, www.nanometer.ru



Авторы

  • Шляхтин Олег Александрович
  • Гольдт Анастасия Евгеньевна

Источники

  1. Whisker (metallurgy) // Wikipedia, the free Encyclopedia. — http://en.wikipedia.org/wiki/Whisker_(metallurgy) (дата обращения: 27.06.2010).
  2. Fang F., Markwitz A. Controlled fabrication of Si nanostructures by high vacuum electron beam annealing // Physica E- 41(10), 2009. P. 1853–1858.
  3. Hu X., Masuda Y., Ohji T., Kato K. Fabrication of Blanket-Like Assembled ZnO Nanowhiskers Using an Aqueous Solution // J. Am. Ceram. Soc. 2009. V. 92, №4. P. 922–926.
  4. Braun B., Dorgan J. R. Single-Step Method for the Isolation and Surface Functionalization of Cellulosic Nanowhiskers // Biomacromolecules. 2009. V. 10. P. 334–341.
  5. Miyazawa K. Synthesis and Properties of Fullerene Nanowhiskers and Fullerene Nanotubes // J. Nanosci. Nanotechnol. 2009. V. 9, №1. P. 41–50.

Напишите нам