Например, внедрение наночастиц в тонкие полимерные пленки приводит к
существенному улучшению их термохимических характеристик [1]. Объемная
доля наночастиц в таких композитах обычно мала, и они расположены друг
относительно друга нерегулярным образом. Это приводит к тому, что
длинные полимерные цепочки, образующие матрицу, перепутываются между
собой, вследствие чего прочность композита падает.
Авторы работы [2] приготовили нанокомпозит, соответствующий
противоположному предельному случаю: в нем сферические наночастицы Au
образуют плотноупакованный квазидвумерный монослой и прочно сцеплены
друг с другом посредством молекул додекантиола (ДТ). Расстояние между
соседними наночастицами (1.7 нм) намного меньше их диаметра (6 нм), и
поэтому молекулы ДТ, соединяющие разные наночастицы, не перепутываются.
Это приводит к значительному увеличению прочности монослоя. Если такой
монослой сформировать на подложке, в которой предварительно проделано
круглое отверстие диаметром ~ 1 мкм, то на отверстии образуется
мембрана Изображение мембраны Au/ДТ диаметром 500 нм, полученное методом
просвечивающей электронной микроскопии. Темная окружность на периферии
мембраны соответствует вертикальной («ниспадающей») части монослоя на
краях отверстия
Измерения, выполненные с помощью атомного силового микроскопа,
показали, что такие мембраны хоть и тонкие, но очень прочные: их модуль
Юнга в среднем составляет около 6 ГПа. Высокая прочность мембран
прекрасно сочетается с их эластичностью: изгиб под прямым углом вблизи
краев отверстия имеет место на длине ~ 10 нм (несколько диаметров
наночастиц. Мембраны сохраняют свои упругие свойства при нагревании
(механические повреждения после воздействия иглы микроскопа отсутствуют
вплоть до T » 400 К). Этот результат довольно неожиданный, поскольку
теория [3] предсказывает плавление сверхрешеток Au/ДТ при T » 350 К.
Такая термостойкость обусловлена, по-видимому, тем, что край мембраны
жестко фиксирован, и поэтому расстояние между наночастицами при
нагревании почти не изменяется. В отличие от большинства полимеров,
системы плотноупакованных наночастиц проводят электрический ток (за
счет туннельного механизма). Поскольку туннельное сопротивление
экспоненциально зависит от расстояния между наночастицами, наномембраны
можно использовать в качестве очень чувствительных электронных датчиков
давления.
- 1. S.M.Liff et al, Nature Mater. 6, 76 (2007)
- 2. K.E.Mueggenburg et al, Nature Mater. 6, 656 (2007)
- 3. U.Landman, W.D.Luedtke, Faraday Discuss. 125, 1 (2004)
Автор: Л.Опенов
- Источник(и):
ПерсТ: Наномембраны
| 
