Наноиндустрия

Предложена и проработана новая конструкция сканера для атомно-силового микроскопа-спутника, предназначенного для работы в течение нескольких лет в автономном режиме в открытом космосе с целью исследования орбит на содержание микро- и наночастиц пыли на базе профилометра в качестве одной из осей сканирования. Микроскоп с данным сканером рассчитан и проверен на стойкость к перегрузкам до 50g при запуске, энергопотреблению не более 1 Вт от солнечных батарей, устойчив к потокам быстрых ионов солнечной плазмы, имеет большое поле сканирования открытого на космос зеркала для обнаружения и исследования попадающих на него частиц даже при малом их количестве. Показано, что применяемый в профилометрах индуктивный датчик с линейным приводом на длину в десятки миллиметров дорабатывается до разрешения в 1 нм, как по высотам рельефа за счет уменьшения магнитного зазора, так и по латерали за счет использования сверхострых алмазных игл с острием из нескольких атомов на конце. Применение второго линейного привода для второй координаты обеспечивает сканирование строчка за строчкой больших площадей с нанометровой точностью до 10 Гигапикселей, при этом сканирование одного кадра за несколько суток вполне допустимо для космического эксперимента, длящегося несколько лет в автономном режиме. При выборе материала зеркала микроскопа разработаны новые способы измерения твердости объемных материалов и тонких пленок, имеющие ряд принципиальных преимуществ и не требующие каких-либо других приборов при наличии профилометров или зондовых микроскопов. Изготовлены и испытаны макеты основных узлов нового сканера, которые показали его принципиальную работоспособность и позволили приступить к патентованию и изготовлению летной версии автономного космического атомно-силового микроскопа, претендующего на звание "первого в мире".

Коллоидные фотонно-кристаллические структуры – перспективный материал наноинженерии. Целью работы являлось создание комплекта масштабируемого оборудования для синтеза монодисперсных коллоидных частиц и получения из них сверхрешеток. Авторы представили описание комплекта, результаты исследования структур и сформулировали рекомендации по конструированию оборудования и реализации технологических процессов.

В ФГУП "ЦНИИХМ" создана линейка микромеханических датчиков линейных ускорений. В состав линейки входят датчики трех исполнений ММА-2, ММА-10 и ММА-30 с диапазонами преобразования ±20 м/с², ±100 м/с² и ±300 м/с² соответственно. Датчики предназначены для использования в составе систем ориентации, стабилизации и навигации в составе различных изделий. Проведен полный комплекс испытаний, подтверждающий заявленные технические характеристики и стойкость к внешним воздействиям, а также утверждена рабочая конструкторская документация для организации серийного производства. Возможный объем производства датчиков составляет несколько тысяч штук в год.

В данной работе проводили синтез наноразмерного карбоната магния, стабилизированного гидроксиэтилцеллюлозой, методом химического осаждения в водной среде. В качестве прекурсора использовали ацетат магния, а осадителем выступал карбонат аммония. Проводили оптимизацию методики синтеза, в результате которой получили тернарную поверхность, характеризующую зависимость среднего гидродинамического радиуса наночастиц с входными параметрами. Исследована микроструктура поверхности полученных образцов методом сканирующей электронной микроскопии, и установлено, что образец сформирован стержнеобразными частицами длиной от 2 до 6 мкм, размер частиц в которых варьируется от 20 до 50 нм. Исследование фазового состава показали, что образец состоит из трех фаз с различными типами кристаллических решеток. Для определения оптимального типа взаимодействия частиц карбоната магния с гидроксиэтилцеллюлозой проводили компьютерное квантово-химическое моделирование. Выявили, что процесс стабилизации наноразмерного карбоната магния и гидроксиэтилцеллюлозой энергетически выгоден и взаимодействие происходит через гидроксильную группу. Также для подтверждения результатов моделирования образцы исследовали методом ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье. Анализ результатов выявил, что взаимодействие наночастиц MgCO₃ происходит с заряженной группой OH^–.

Исследовано влияние наноструктурного покрытия, сформированного методом микродугового оксидирования на поршнях двигателей внутреннего сгорания на токсичность отработавших газов. Выявлена роль наноразмерной пористости в механизме снижения токсичности.