5. Ионная бомбардировка

Сущность, Для испарения металлической мишени исполь­зуют потоки ионов высокой энергии (до десятков кэВ). Предва­рительно ионы, ускоренные до соответствующей энергии, разде­ляются по скоростям в специальном селекторе ионов. Бомбарди­ровка ионами поверхности металлической мишени происходит в вакууме. В результате вторичной ионной эмиссии с металли­ческой поверхности испускаются кластерные ионы. Осаждение происходит на подложку.

Размер наноструктур. Металлические кластеры 2-100 атомов.

Недостатки. Сложное оборудование.

Применение. Метод ионной бомбардировки может исполь­зоваться для нанесения функциональных покрытий на различ­ные материалы.

6. Ударные волны (трубы)

Сущность. Кластеры металлов получают и исследуют в экспериментах с ударными трубами. Кластеры формируются в результате больших пересыщений металлического пара, образу­ющегося при высокотемпературном распаде металлсодержащих соединений в ударной трубе. Ударная труба - газогидродинами­ческое устройство для получения волн большой интенсивности в лабораторных условиях. Она представляет собой длинную тру­бу диаметром от нескольких до десятков сантиметров и длиной до десяти и более метров, состоящую из двух камер. В камеру высокого давления (меньшего объема) нагнетается рабочий газ (Не, Аr или смесь Не с N₂) до нескольких сот атмосфер. Камера низкого давления (большего объема) заполняется исследуемым металлсодержащим газом, в частности смесями паров летучих металлоорганических соединений с аргоном. Камера низкого давления отделена от камеры высокого давления диафрагмой, которая в нужный момент разрывается. При этом сжатый рабочий газ, расширяясь, устремляется в камеру низкого давления, созда­вая ударную волну. Между фронтом ударной волны и контакт­ной поверхностью, разделяющей рабочий и исследуемый газы, образуется «пробка» нагретого исследуемого газа, температура которой достигает 1000-2000 К. Находящиеся в исследуемом газе металлсодержащие соединения после прохождения фронта ударной волны разлагаются в течение нескольких микросекунд с образованием свободных атомов металла, которые конденсиру­ются в кластеры.

Модификации. Для создания ударной волны часто исполь­зуют детонацию взрывчатых газовых смесей.

Недостатки. Малая производительность, узкий круг ис­пользуемых веществ, необходимо специальное помещение и спе­циальное оборудование для выделения наночастиц.

7. Вакуумное испарение

Сущность. Метод заключается в испарении и последующей конденсации металлсодержащего образца в вакууме на твердую, в том числе и полимерную, или жидкую поверхность. Отли­чие от методов молекулярных пучков заключается в отсутствии специальных приспособлений для формирования пучков.

Модификации. Своеобразной модификацией метода явля­ется высокопроизводительный способ получения наночастиц путем конденсации металлсодержащего пара на вращающуюся поверхность диска, покрытую высокотемпературным маслом. Масло позволяет как концентрировать суспендированные не-агломерированные порошки наночастиц путем последующей вакуумной дистилляции, так и получать ферромагнитные жид­кости.

Замена масла на жидкий азот позволяет осуществить одно­временно конденсацию ларов металлов и органических раство­рителей или легколетучих полимеров для стабилизации наноча­стиц.