Метаматериал - материал, обладающий свойствами, обычно не встречающимися в природе. Метаматериалы выделены в отдельный класс материалов, так как их свойства зависят не от их химического состава, а от микроструктуры, упорядоченной особым образом. В частности, такими свойствами могут быть отрицательная диэлектрическая и магнитная проницаемость и, как следствие, отрицательный (или левосторонний) коэффициент преломления. Одним из практических применений метаматериалов является создание средств маскировки, делающих почти невозможным их обнаружение в определенном диапазоне частот электромагнитного излучения.
Микроэлектромеханическая система - (сокр. — МЭМС) — миниатюрная система, содержащая электронные и механические компоненты с характерным размером от 1 до 100 мкм. Обычно состоит из электронного модуля — микропроцессора и/или микроконтроллера и набора микроскопических механоэлектрических датчиков и/или электромеханических преобразователей (актюаторов). МЭМС нередко являются составной частью интегральных схем (ИС). Благодаря малым размерам, МЭМС демонстрируют уникальные свойства, не выраженные для макроскопических (или классических) тел в силу более высокого отношения площади поверхности к объему: повышенную чувствительность к статическому (поверхностному) электричеству и смачиваемость (действие сил поверхностного натяжения).
Мицелла - частица в коллоидной системе, состоящая из нерастворимого ядра, окруженного стабилизирующей оболочкой адсорбированных ионов и молекул растворителя. К мицеллам также относят частицы поверхностно-активных веществ в растворах.
Молекула - стабильная группа из двух и более атомов, удерживаемых вместе химическими связями. Молекула — наименьшая частица вещества, полностью сохраняющая его свойства.
Молекулярно-лучевая эпитаксия – основным элементом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) является ростовая камера, в которой испарение материалов осуществляется из нагреваемых до высокой температуры полых цилиндров с крошечным отверстием в крышке – эффузионных ячеек (эффузия – медленное истечение газов через малые отверстия). Испаряемый материал осаждается на подложку, формируя наноструктурную пленку, анализируемая структура которой контролируется дифрактометром отраженных электронов. Входящие в состав комплекса МЛЭ модули соединяются шлюзовыми устройствами и системами перемещения подложек в вакууме.
Наноактюатор - миниатюрный актюатор, имеющий характерный размер от нескольких нанометров до нескольких микрон.
Нанобатарейки – при создании микро и нанобатареек не обязательно используются наночастицы (наноионика), а может формироваться «пачка» двумерных планарных гетероструктур. Чередующиеся слои состоят из катода (манганата лития), электролита – пленки в виде оксинитрида – фосфида лития и анода – оксинитрида олова- кремния. Геометрическая плотность энергии в таких нанобатарейках достигает 0,3 мА· ч/см2, что в 10-100 раз эффективнее обычных батареек.
Нановолокно - волокно, имеющее диаметр менее 100 нм. Обычно такие волокна получаются методом интерфейсной полимеризации.
Наножидкости – наноэмульсии (равномерно распределенные нанокапельки одной несмешивающейся жидкости в другой) наиболее известные примеры наножидкостей. Равномерно распределенные твердые наночастицы в жидкости называют нанозолем или коллоидным раствором. Дисперсная фаза магнитных наножидкостей представляет собой однодоменные магниты, равномерно распределенные в объеме дисперсной фазы. Подобные системы могут управляться магнитным полем для обеспечения герметизации механических вводов вакуумных систем при производстве полупроводников, в вакуумных печах, электронных микроскопах и других вакуумных установках.
Наноиндентор – (от англ. to indent - выдалбливать) - анализатор поверхности, позволяющий измерять твердость и другие характеристики на микроуровне. Трехгранные (индентор Берковича) и четырехгранные (индентор Виккерса) алмазные пирамидки, прилагаемое усилие к которым постоянно регистрируется, позволяют получать информацию о твердости поверхностных слоев материала вплоть до нескольких нанометров в широком диапазоне нагрузок.
Нанокерамика – можно определить как керамический материал, получаемый спеканием глин или порошков неорганических веществ, размеры кристаллитов которых составляют менее 100 нм. Отдельные образцы нанокерамики – прочной, хорошо проводящей тепло и стойкой к резкому перепаду температур, можно уже сейчас увидеть на нагреваемой поверхности домашней электроплиты. В дальнейшем можно ожидать широкого применения подобных систем в различных технических системах.
Нанокластер - разновидность наночастиц, представляющая собой аморфную или поликристаллическую наноструктуру, хотя бы один характерный размер которой находится в пределах 1-10 нм.
Нанокольца – существует два способа получения наноколец: самосборка и свертка из наностержней или нанотрубок. В США получены первые образцы наноколец из кобальта, обладающих магнитными свойствами, позволяющими на из основе создавать системы магнитной записи информации, устойчивой к помехам и наводкам извне.
Нанокомпозиты – композитами в материаловедении именуют материалы, состоящие из смеси или комбинации двух или более составляющих, различных по форме, химическому составу и свойствам. Наноструктурные композиты имеют повышенные механические и иные свойства из-за уменьшения среднего размера кристаллитов и уплотнения материалов. Широким классом композитных материалов являются армированные или упрочненные нановолокнами пластики, керамика и другие материалы.
Нанокристаллы – под нанокристаллом понимают любую наночастицу, характеризующуюся упорядоченным строением и четко выраженной, как и у обычных кристаллов, огранкой. Для примера можно указать, что нанокристаллы селенида кадмия перспективны как активные элементы электролюминесцентных панелей, флюоресцентные маркеры различных биологических объектов.
Нанолитография - в полупроводниковой технике — процесс производства интегральных микросхем, размер отдельных элементов которых составляет менее 100 нм.
Наноматериалы - разновидность продукции наноиндустрии в виде материалов, содержащих структурные элементы с нанометровыми размерами, наличие которых обеспечивает существенное улучшение или появление качественно новых механических, химических, физических, биологических и других свойств, определяемых проявлением наномасштабных факторов.
Наномембраны – наномембранами называют мембраны, имеющие диаметр пор доли микрометра и менее. В частности, материалы, в которых размеры пор строго контролируются и составляют от 1 до 50 нм, называют мезопористыми ситами, которые способны задерживать микробы, вирусы и отдельные клетки. В настоящее время наномембраны эффективно используются для очистки газовых и жидких сред от твердых частиц и микроорганизмов.
Нанометрология – метрология – наука о том, с помощью каких способов и какими средствами нужно проводить различные измерения, чтобы обеспечить их единство и добиться требуемой точности. Метрологические инструменты для работы в нанодиапазоне (например, нанолинейки) создают с помощью интерферометров и детектирования изменения картин интерференции трех световых потоков от одного лазерного источника, погрешность таких систем от 0,5 до 3 нм.
Нанонити – нанонити или вискеры (от англ. whisker – ус, волос) – нитевидные кристаллы диаметром от нескольких нанометров до долей микрометра с отношением длины к диаметру более 1000. Такие системы обладают малым содержанием микромтруктурных дефектов, рекордно высокой плотностью и часто используются в качестве упрочняющих волокон, например в композитах.
Нанообъект – объект, линейный размер которого хотя бы в одном направлении составляет порядка 1-100 нм.
Нанополирование – в большинстве нанотехнологических систем нужна атомная гладкость поверхности изделий или шероховатость, не превышающая нескольких атомных слоев. Нанополирование может быть механическим (абразивом с высокой твердостью наночастиц, например частицами наноалмаза крупностью 2-50 нм), химическим или комбинированным. Поверхности с высокой степенью гладкости используются в микроэлектронике, оптике и других системах.
Нанопорошок - агломерат некристаллических наноструктурных единиц, хотя бы один характерный размер которых менее 100 нм.
Нанопроволока - наноструктура, в которой два характерных размера находятся в диапазоне 1-100 нм, в то время как один (линейный) размер может быть неограничен.
Наносенсор - физический, химический или биологический сенсор, транслирующий информацию о наночастицах в виде, доступном для восприятия макроскопическими объектами, в частности, органами чувств человека.
Наносистема – система, содержащая структурные элементы размером порядка 1-100 нм, определяющие ее основные свойства и характеристики в целом. К разряду наносистем относятся, в том числе, наноустройства и наноматериалы.
Наностекло – группа разнообразных материалов, состоящих из стеклянной матрицы, в которой распределены наночастицы, обозначается обобщенным термином «наностекло». Свойства (чаще всего оптические) характеризуются свойствами как матрицы, так и наночастиц. Известный пример – рубиновые звезды на Кремлевских башнях, матрица которых состоит из бесцветного силикатного стекла, а рубиновый цвет им придают распределенные наночастицы золота вследствие проявления плазменного резонанса.
Наностержень - наночастица, все характерные размеры которой составляют от 1 до 100 нм, при этом отношение наибольшего (длины) к наименьшему (ширины) составляет от 3 до 5.
Наноструктуры – исследователи используют термин «наноструктура» для обозначения наноразмерных объектов, которые получены впервые и не имеют известных в литературе аналогов. В классификации наноструктур используют несколько подходов, наиболее часто используемые – по составу, по размерности или протяженности и по способу получения.
Наноструктурные проводники – основная особенность сверхпроводников (материалов с нулевым электрическим сопротивлением при определенной температуре) заключается в том, что в них возникает взаимное притяжение электронов с образованием электронных пар (так называемые куперовские пары). Причиной этого притяжения является дополнительное к кулоновскому отталкиванию взаимодействие между электронами, осуществляемое под воздействием кристаллической решетки и проводящее к притяжению электронов. Эти эффекты проявляются на наноразмерном уровне, и в наноструктурных сверхпроводниках формируются подобные структуры. К достижениям 2007 г.следует отнести в первую очередь выполнение российских обязательств в проекте ИТЭР, где, в частности, усилиями ФГУП ВНИИНМ и ОАО ТВЭЛ разработаны и испытаны наноструктурные сверхпроводники, организуется их промышленное производство. Изготовлены экспериментальные партии ниобий-оловянных стрендов общей массой 500 кг, впервые в России получен ниобий-оловянный стренд с длиной единого куска более 18 км.
Нанотехнологии – технологии, направленные на создание и эффективное практическое использование нанообъектов и наносистем с заданными свойствами и характеристиками.
Нанотоксичность – характерная особенность веществ в наносостоянии – способность проникать через защитные системы организма. Например, частицы порядка сотен нанометров свободно проникают во внутрилегочное пространство, а нанометровые частицы – в кровоток из легких. Примерно таким образом в организм попадет вирус гриппа, являющийся сложной природной наноразмерной системой.
Нанотрубка - протяженная цилиндрическая структура диаметром от одного до нескольких десятков нанометров. Известны различные типы нанотрубок, из которых наиболее распространенным являются углеродные нанотрубки: одно- и многостенные, состоящие из одной или нескольких гексагональных графитовых (графеновых) плоскостей, свернутых в кольцо. Углеродные нанотрубки были открыты в 1991 году. Современные технологии позволяют получать нанотрубки длиной до нескольких сантиметров.
Наночастица - аморфная или полукристаллическая структура, имеющая хотя бы один характерный размер в диапазоне 1-100 нм.
Наноэлектромеханическая система (НЭМС) - микроэлектромеханическая система, имеющая размер менее 100 нм. Например, с использованием НЭМС созданы нанорезонаторы с собственной частотой колебаний 10 ГГц, что нашло применение в сканирующей зондовой микроскопии, при создании нановесов (систем определения массы нанообъектов) и наносенсеров для биологически активных молекул и ДНК.
Наноэлектроника – формирующаяся область техники, обеспечивающая физические и технологические основы создания интегральных электронных схем с характеристическими размерами менее 100 нм. Использование квантово-размерных эффектов позволит в будущем перейти в сферу квантовых чипов и квантовых компьютеров в наноэлектронике.
Плазмонный резонанс – коллективные колебания электронов относительно ионов металлов на поверхности наночастиц при попадании света при определенных угле падения и длине волны называются поверхностными плазмонами, а само явление называются поверхностными плазмонами, а само явление специфического поглощения света – плазменным резонансом. Интенсивность эффекта, связанная с плазмонным резонансом, достигает существенных величин только в случае попадания света на наночастицы и не играет заметной роли для объемных тел. Рубиновые звезды Кремля имеют именно этот цвет за счет селективного поглощения в коллоидных наночастицах золота, распределенных в бесцветной стеклянной матрице, зеленой части спектра (максимум поглощения плазменного резонанса для наночастиц золота – 520 нм).
Пленки Ленгмюра-Блоджетт – монослой или последовательность монослоев вещества, нанесенных на подложку. В 1930-х годах физик Ирвинг Люнгмер и его ученица Катарина Блоджетт впервые использовали ванну с водой и ПАВ для нанесения тонких пленок на различные подложки. Ленгмюровсие пленки не только на основе ПАВ, но и на базе других молекулярных систем, а также нанокомпозиты на их основе нашли применение в настоящее время в качестве дифракционных рентгеновских решеток, резисторов, газовых сенсоров и других наноструктурных компонентов формирующейся наноиндустрии.
Поверхностно-активное вещество - (сокр. — ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. Как правило, ПАВ — органические вещества, содержащие как гидрофильный, так и гидрофобный компонент. Физико-химические свойства ПАВ используются для изготовления мыла, эмульгации, в полиграфии.
Пьезодвигатели – системы, в которых механическое перемещение осуществляется за счет пьезоэлектрического (изменение линейных размеров материалов в электрическом поле) или пьезомагнитного (такое же изменение под влиянием магнитного поля) эффектов. В настоящее время разработано более 50 различных конструкций подобных двигателей. Которые применяются в системах нанопозиционирования (погрешность до нескольких долей нанометра) различных устройств для осуществления нанотехнологий.
Размерные эффекты – при переходе от макроразмерных объектов к наноразмерным свойства материалов изменяются. Наиболее ярко проявляются физические размерные эффекты: уменьшение температуры плавления нанометериалов по сравнению с объемным состоянием за счет увеличения поверхностной энергии, резкое изменение электрических и магнитных свойств, возрастание твердости и пределов упругости при уменьшении среднего размера кристаллитов в поликристалличесих материалах.
|
