наноионика (англ. nanoionics) — раздел химии и физики твердого тела, предметом изучения которого являются специфические свойства, явления, эффекты, механизмы процессов, связанные с ионным транспортом в твердотельных наносистемах.

Описание

Уменьшение размера элементов, из которых состоит система, приводит обычно к нескольким эффектам. Во-первых, значительно возрастает доля атомов, находящихся на границе раздела фаз и имеющих отличную от объемных атомов координацию и электронное состояние. Это приводит к резкому возрастанию скоростей диффузии (в том числе более быстрой, поверхностной) и резкому увеличению величины диффузионных потоков. Подобные изменения влияют также на сорбционные свойства нанообъектов и распределение носителей заряда между фазой — носителем ионов (например, электролитом) и нанообъектами. Во-вторых, изменяются термодинамические характеристики системы, содержащей нанообъекты, что делает возможным новые сценарии перераспределения носителей заряда в системе. В-третьих, возможно изменение (искривление) энергетических уровней вблизи границ раздела фаз.

Эти эффекты в настоящее время используют для целенаправленного создания упорядоченных наносистем — нанокомпозитов, а также для искусственной организации, например, биологических систем с быстрым ионным транспортом. В таких системах могут присутствовать специальные пути (каналы) для ионного транспорта, возникающие вследствие искусственной пространственной организации нанокомпозита, а также микро/нанообласти с градиентом концентрации компонентов системы, которые могут быть использованы для создания суперконденсаторов, эффективных химических источников тока, быстрых ионных проводников, ионных каналов.

Иллюстрации

Прототип электрохимической ячейки памяти, основанной на формировании и использовании наночас

Прототип электрохимической ячейки памяти, основанной на формировании и использовании наночастиц серебра. Приложение потенциала между серебряным и платиновым электродами приводит к миграции ионов серебра в разделяющий их слой оксида и формированию между электродами устойчивой проводящей цепочки наночастиц серебра. Изменение потенциала электродов на противоположный приводит к разрушению этой цепочки и резкому изменению электросопротивления ячейки. Авторы: R. Waser, I. Valov, FZ Juelich, Juelich, Германия. Публикуется с разрешения ECS — The Electronic Society.


Авторы

  • Гудилин Евгений Алексеевич
  • Шляхтин Олег Александрович

Источники

  1. Nanoionics // Wikipedia, the free Encyclopedia. — en.wikipedia.org/wiki/Nanoionics (дата обращения: 27.06.2010).
  2. Despotuli A. L., Nikolaichic V. I. A step towards nanoionics // Solid State Ionics. 1993. V. 60. P. 275– 278.
  3. Maier J. Nanoionics: ion transport and electrochemical storage in confined systems // Nature Materials. 2005. V. 4. P. 805–815.
  4. Waser R., Valov I. Electrochemical reactions in nanoionics: towards future resistive switching memories // J. Electrochem. Soc. 2009. V. 25, №6. P. 431–437.

Напишите нам