2. Дисциплина сд «Материаловедение микро и наносистем»

Вопросы:

1. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

2. Физические и химические методы синтеза наночастиц Методы нанодиспергирования компактного материала.

3. Кластеры. Классификация нанокластеров и наноструктур. Ван-дер-Ваальсовы кластеры. Молекулярные кластеры металлов.

4. . Методы стабилизации кластеров. Кластерные соединения металлов. Магические числа.

5. Принципы геометрической организации кластеров.

6. Материаловедческие принципы классификации наноматериалов по признакам: тип гибридизации химических связей, ближний и дальний порядок, дальний порядок и степень дефектности.

7. Материаловедение наноалмазов. Свойства, методы получения, применение.

8. Материаловедение аморфных углеродных материалов. Области существования различных аморфных материалов (отображение на поле треугольника Гиббса).

9. Диаграммы Шлегеля ( топологические проекции) фуллеренов С₆₀, С₇₀ и экзопроизводных изомеров.

10. Фуллериты. Фуллериды. Интеркалированные соединения. Полимерные фазы на основе фуллеренов.

11. Материаловедение углеродных нанотрубок. Одностенные и многостенные углеродные нанотрубки. Строение углеродных нанотрубок. Влияние хиральности нанотрубки на ее электрофизические и оптические свойства.

12. .Материаловедческие основы гетероструктурной наноэлектроники на основе углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки, модифицированные фтором.

13. Физико-химические основы сборки моно-и полимолекулярных слоёв методом Ленгмюра-Блоджетт.

14. Атомная сборка и самоорганизация упорядоченных наноструктур на поверхности кремния.

15. Материаловедение кластерных кристаллов. Синергетические эффекты в кластерных фотонных кристаллах на базе опалов.

16. Химические размерные эффекты. Спилловер-эффект. Гетерогенный катализ на наночастицах. Модель оборванных связей.

17. Каталитические наночастицы. Влияние подложки на каталитические свойства. Концепция искусственных кластеров для катализа.

18. Материаловедческие основы нанофотоники. Оболочечные наночастицы и наносистемы на их основе.

19. Принципы получения новых радиопоглощающих материалов на основе гибридных наносистем с оболочечными наночастицами .

20. Основы теории фракталов для материаловедения. Понятие фрактала. Образующий элемент. Предфрактал. Количественные характеристики фракталов. Фрактальная размерность. Физические фракталы. Поверхностный фрактал. Массовый фрактал.

21. Фрактальные агрегаты. Основные модели роста фрактальных агрегатов в золь-гель технологии. Диффузионно лимитируемая агрегация. Кластер-кластерная агрегация.

22. Основные принципы теории перколяции для материаловедения нанокомпозитов. Стягивающий кластер. Порог протекания.

23. Решеточные и континуальные задачи. Покрывающие, включающие и дуальные решетки. Зависимости порога протекания задачи связей и задачи узлов от симметрии решетки и размерности пространства. Уровень протекания.

24. Перколяционные сети и эволюция фрактальных кластеров. Фрактальная размерность перколяционного кластера вблизи порога протекания.

25. Образование перколяционного кластера как геометрический фазовый переход. Природа возникновения аномальных свойств нанокомпозитов в области порога протекания. Материаловедческий дизайн.

26. Физико-химические процессы при переходе «золь — гель». Теория гелеобразования. Старение. Синерезис. Гели из коллоидных золей. Гели из полимерных золей.

27. Классификация материалов, полученных методами золь-гель технологии. Нанопорошки. Нанопленки. Наносети. Аэрогели.

28. Мицеллярная теория золь-гель-процесса. Критическая концентрация мицеллообразования. Микроэмульсии. Обратные микроэмульсионные системы. Стабилизация микроэмульсий. Материаловедческие аспекты получения монодисперсных наночастиц.

29. Свойства и строение ультрадисперсных систем. Псевдомонокристаллы.

30. Самоорганизованные коллоидные системы. Слои Шиллера. Кольца Лизеганга. Прямые и обратные сферические мицеллы ПАВ.

31. Темплатный синтез. Методы введения темплато-порогенного агента в сетку силиката. Получение и применение гибридных органо-неорганических нанокомпозиций. Основные принципы молекулярной инженерии.

32. Материаловедение полимерных систем с ионногенными функциональными группами. Протонпроводящие мембраны для водородной энергетики.

33. Модельные представления об образовании и росте пор. Эффект самоорганизации пористых микро- и наносистем в оксиде алюминия при электрохимическом травлении алюминия. Методы получения и характеристики высокоупорядоченных слоев por- Al₂O₃.Темплатный синтез на основе por-Al₂O₃. Фибриллярные нанокомпозиты на основе матрицы por-Al₂O₃.

34. Пористый кремний: классификация и основные параметры. Особенности строения пористого кремния. Эффекты старения пористого кремния. Модели порообразования в кремнии.

35. Материаловедение пористого кремния как наносистемы. Влияние технологических параметров и свойств кремниевой подложки на характеристики пористого кремния. Природа фотолюминесценции в пористом кремнии.

36. Материаловедческие основы полимеров. Перколяционная модель полимера. Персистентная длина. Концепция иерархии структуры полимерных материалов. Переход «клубок – глобула». Теория рептаций.

37. Базовые аспекты материаловедения молекулярной электроники. Сопряженные полимеры. Особенности электрофизики. Оптические свойства. Олигомеры. Блоксополимеры.

38. Материаловедение дендримерных наносистем. Модель дерева Бете. Дендримеры и дендроны. Ядро, внутриоболочечное пространство, функционализация оболочки. Мегамеры. Биомаркеры. Многофункциональные дендримерные наносистемы.

39. Физико-химические основы функционализации поверхностей. Циклы «адсорбция – нейтрализация» для формирования высокоорганизованных (упорядоченных) монослоев и наносистем.

40. Физические и химические основы самосборки архитектур наносистем. Полимерно-связанные, поверхностно-связанные, электростатически связанные архитектуры. Самосборка под действием ван-дер-ваальсовых сил.

41. Материаловедческие основы наноимпринтинга. Полимерные чернила. Методы сканирующей зондовой микроскопии для наномодификации поверхностных слоев.

Литература

1. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В. Новые направления физического материаловедения / Уч. пособ., Воронеж, ВГУ, 2000г.

2. Максимов А.И., Мошников В.А., Таиров Ю.М., Шилова О.А. Основы золь-гель технологии нанокомпозитов. СПб: ООО "Техномедиа" / Изд-во "Элмор", 2007

3. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1974г.

4. Забродский А.Г., Немов С.А., Равич Ю.И. Электронные свойства неупорядоченных систем / Серия учебных пособий «Новые разделы физики полупроводников». Спб.: Наука, 2000г

5. Рамбиди Н.Г. Структура полимеров- от молекул до наноансамблей.- Долгопрудный, Изд.дом «Интеллект», 2009