Инновационный Вестник "Современные Нанотехнологии"

Синтетические опалы - пористые среды, каркас которых построен из образующих регулярную гранецентрированнную кубическую решетку, плотно упакован­ных монодисперсных сферических частиц аморфного оксида кремния диаметром от сотен до тысяч нанометров, являются перспективным материалом для формирования трехмерных нано­структур. При заполнении межсферических пустот и соединяющих их каналов материа­лами внедрения получаются наноструктуры с уникальными оптическими, магнитными и электрическими свойствами. Причем, контролируя степень заполнения пор в опаловых матрицах, можно формировать наноструктуры с заданными характеристиками.

Использование в качестве материалов внедрения металлов приводит к созданию металло-диэлектрических ЗD-нанокомпозитов. Такие структуры могут обладать свойствами фотонного кристалла с расширенной (вплоть до радиодиапазона) по сравнению с незапол­ненным синтетическим опалом фотонной запрещенной зоной. Причем, в области фотонной запрещенной зоны у металлических фотонных кристаллов наблюдается возрастание магнито-оптических эффектов Керра и Фарадея. Внедрение в пустоты ферромагнитных материалов поз­воляет получить упорядоченно расположенные магнитные зерна нанометрового размера. Соответственно, такие структуры демонстрирует эффект магнитного упорядочения.

Указанные эффекты делают металлодиэлектрические композиты на основе синтети­ческого опала перспективными материалами при создании управляемых волноводов, эле­ментов магнитной памяти высокой емкости, датчиков магнитных полей и устройств связи тера- и гигагерцового диапазона.

Непосредственно опаловые матрицы, т.е системы на основе упорядоченных наносфер кремнезема Si0₂, получают осаждением монодисперсных частиц диоксида кремния из коллоид­ного раствора. Для этого используется ряд отработанных методов и их комбинаций: седимента­ция, выпаривание растворов, центрифугование, вертикальное вытягивание, электрофорез.

Внедрение материалов в межглобулярные пустоты опаловой матрицы может быть осуществлено различными способами: электрохимическим осаждением, химическим осаждением из газовой фазы (CVD), в том числе, и стимулированным плазмой химическим осаждением в вакууме (PECVD), другими вакуумными методами, одновременным с частицами диоксида кремния осаждением из коллоидного раствора, многократной пропиткой, наполнением пустот расплавами металлов под давлением, золь-гель гидролизом.

Авторы: Ю.В.Панфилов, Е.В.Булыгина, МГТУ им. Н.Э.Баумана