Юрий Сергеевич Нагорнов - 101 вопрос о нанотехнологиях

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тольяттинский государственный университет»

Автор-составитель
Нагорнов Ю.С.

101 вопрос о нанотехнологиях

учебное пособие

Тольятти
2012

УДК 620.3
ББК 22.3
Н 16

Печатается по решению научно-методического
совета ФГБОУ ВПО «ТГУ»

Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры
инновационной России» на 2009-2013 гг.

Рецензент: Остапенко Г.И. – доктор химических наук, профессор кафедры «Химия и
химические технологии» ФГБОУ ВПО «ТГУ»
Рецензент: Дышловенко П.Е. – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры
систем автоматизированного проектирования ФГБОУ ВПО «УлГТУ»

Н 16 Нагорнов Ю.С. 101 вопрос о нанотехнологиях. Тольятти: ТГУ, 2012. 110 с.

ISBN 978-5-88504-087-7

В учебном пособии представлена современная научная информация о достижениях
нанотехнологий в области инструментария и материаловедения. Приводится
систематизация материалов нанотехнологий и технологий их получения. Достаточно
подробно описываются принципы работы атомно-силового и электронного микроскопов,
а также их технические особенности. Описаны основные квантовые эффекты, которые
находят свое применение в нанотехнологиях. Кроме этого большое внимание уделяется
вопросам будущего применения нанотехнологий в быту и технике. В последних вопросах
освещаются достижения российской науки и техники, а также вопросы создания
собственного нанотехнологического производства.

УДК 620.3
ББК 22.3

© Нагорнов Ю.С.
© ФГБОУ ВПО «ТГУ»
2

СОДЕРЖАНИЕ
Вопрос 1. Почему автор решил писать эту книгу?
Вопрос 2. Когда возникли нанотехнологии?
Вопрос 3. Что означает приставка «нано»?
Вопрос 4. Что означает термин «нанотехнологии»?
Вопрос 5. Что такое «квантовая» физика?
Вопрос 6. Что такое квантовая точка, яма, нить?
Вопрос 7. Что такое фотон?
Вопрос 8. Что такое волна де Бройля?
Вопрос 9. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?
Вопрос 10. Что такое волновая функция?
Вопрос 11. Что такое принцип неопределенности Гейзенберга?
Вопрос 12. Что такое атом по Бору?
Вопрос 13. Что такое энергия электрона в атоме?
Вопрос 14. Что такое принцип Паули?
Вопрос 15. Как возникают энергетические зоны в кристаллах?
Вопрос 16. Что такое валентная зона и зона проводимости?
Вопрос 17. Как отличаются энергетические зоны у диэлектриков, металлов и
полупроводников?
Вопрос 18. Как проводит ток полупроводник?
Вопрос 19. Что такое потенциальная яма?
Вопрос 20. Почему энергия в потенциальной яме квантуется?
Вопрос 21. Что такое потенциальный барьер?
Вопрос 22. Что такое туннелирование?
Вопрос 23. Как создать потенциальный барьер и яму?
Вопрос 24. Что такое «эффект бабочки»?
Вопрос 25. Какие наноматериалы существуют?
Вопрос 26. Что такое наночастицы?
Вопрос 27. Что такое фуллерен?
Вопрос 28. Что такое нанотрубки?
Вопрос 29. Что такое нанопористые вещества?
Вопрос 30. Что такое нанодисперсии?
Вопрос 31. Что такое наноструктурированные поверхности и пленки?
Вопрос 32. Что такое гетероструктура?
Вопрос 33. Какие технологии существуют для создания наноматериалов и
наноструктур?
Вопрос 34. Что такое эпитаксия?
Вопрос 35. Что такое литография?
Вопрос 36. Какие наноматериалы самые перспективные?
Вопрос 37. Какие углеродные материалы существуют?
Вопрос 38. Как получают углеродные нанотрубки и родственные
материалы?
3

6
6
7
7
8
8
9
10
11
11
12
13
14
15
15
17
17
18
19
20
21
22
24
24
25
26
27
27
28
29
29
30
30
31
32
32
33
37

Вопрос 39. Каков механизм роста углеродных нанотрубок?
Вопрос 40. Как будут применяться углеродные нанотрубки?
Вопрос 41. Как передвигаются многостенные углеродные нанотрубки?
Вопрос 42. Как в химии могут применяться углеродные нанотрубки?
Вопрос 43. Могут ли углеродные нанотрубки проводить ток?
Вопрос 44. Как использовать высокую проводимость углеродных
нанотрубок?
Вопрос 45. Что такое просвечивающий электронный микроскоп?
Вопрос 46. Что такое растровый электронный микроскоп?
Вопрос 47. Что такое сканирующий атомно-силовой микроскоп?
Вопрос 48. Как измеряется сила взаимодействия зонда с поверхностью в
атомно-силовом микроскопе?
Вопрос 49. Как организован процесс измерения в --">