3. Свойства интеллектуального γ-рефрактивного материала.

3.1 Самосборка структуры

Все вышеперечисленные виды напоминают ручную работу. Эта работа требует большого количества времени и специального оборудования, потому что требуется манипулировать этими веществами, выстраивая их в нужную нам структуру.

В данном проекте предлагается использовать метод, с помощью которого молекулы вещества выстраивались в необходимую структуру самостоятельно. Такой метод называется самосборкой.

Самосборка - это процесс образования упорядоченной надмолекулярной структуры или среды, в которой практически в неизменном виде принимают участие только компоненты исходной структуры, «собирающие» результирующую сложную структуру.

Принцип самосборки состоит в том, что молекулы всегда стремятся перейти на самый нижний из доступных для них уровней. Если этого можно добиться, соединившись с другими молекулами, они соединятся. Если поможет переориентация их физических положений, молекулы переориентируются.

Одной из разновидностей самосборки является выращивание кристаллов. Кристаллы, сделанные из молекул, называются молекулярными. Кристаллы можно выращивать из раствора, используя кристаллы-зародыши, что включает помещение небольшого кристалла в место, где есть больше составляющих его материала, после чего этим компонентам разрешают имитировать схему маленького кристалла или зародыша. Разумно выбирая кристаллы-зародыши и условия роста, можно сделать так, чтобы кристаллы имели различные формы.

Противоречия с фундаментальным законом природы, т.е. со вторым законом термодинамики здесь нет, т.к. система в данном случае неизолированная, и на нанообъекты оказывается внешнее воздействие. И данное воздействие направлено не на конкретную частицу, а на все сразу. Т.е нет необходимости выстаивать требуемую структуру вручную, потому что создаваемые условия таковы, что нанообъекты делают это сами одновременно.

К ак указывалось выше силы, задействованные в самосборке, это силы, определяемые взаимодействием зарядов, хотя они слабее сил, удерживающих молекулы вместе. Мультиполярные (аналогичные) взаимодействия возникают между структурами, каждая из которых не имеет полного заряда. Однако такие слабые мультиполярные взаимодействия достаточно сильны для того, чтобы создавать очень сложные структуры. Примером проявления таких сил являются электростатические и капиллярные взаимодействия, силы поверхностного натяжения, которые, в целом, стремятся уменьшить общую площадь поверхности наночастиц,

Рис.11 Образование наноструктуры методом самосборки

следовательно, их поверхностную энергию.

Уже сейчас есть попытка использовать наноструктуры для защиты поверхности от коррозии или предания ей специфических свойств.

В данном проекте предлагается два уровня самосборки. Вначале самосборка длинных сложных молекул даёт грибоподобную наноструктуру. Затем наноструктуры собираются в поверхностный слой, который делает стекло . Это также показывает, что очень с ложные структуры можно сформировать, используя самосборку, разбив задачу на этапы.

Рис.12 Исходноая структура для последующей самосборки

Сама структура определяется внешними факторами. Таким образом, нанообъекты можно собрать в различные структуры, например в двумерные плотно упакованные слои, трёхмерные массивы или «малые» кластеры. Таким образом, можно создать любую структуру.

Строительным материалом для самосборки может являться любой атом из таблицы Менделеева, а также группы атомов. Как упоминалось раньше необходимо выбрать материал, который начнет самосборку под влиянием внешнего фактора – γ-излучения. Для этих целей перспективными являются полимеры. Они имеют огромные размеры. Их протяжённость может достигать миллионов атомов повторением одного элемента – мономера. Они содержат подвижные заряды. Большое значение процессы самосборки имеют для живой природы (рост кораллов, зубной эмали) и в неживой (снежинки).

Рис.13 схема роста реального кристалла[8]