Первая в новом учебном году научная сессия Ученого совета НТУУ «КПИ» состоялась 21 сентября 2009 г. На ней с докладом на тему «Органические молекулы в наноэлектронике» выступил зав. кафедры органической химии и технологии органических веществ (ОХ и ТОР) ХТФ д.х.н., проф. Андрей Артурович Фокин.
А.А.Фокин - выпускник ХТФ 1982 года. В 1985 г. защитил кандидатскую диссертацию, в 1995г. - докторскую, выполненные на кафедре ОХ и ТОР, с 1996 г. - профессор, с февраля 2009г. - заведующий кафедрой. Сфера его научных интересов - органический синтез, активация и функционализация насыщенных углеводородов, химия лекарственных препаратов, компьютерная химия. А.А.Фокин работал приглашенным профессором в университетах Миннесоты и Джорджии (США), Геттингенском, Эрлангенском, Гиссенском университетах (Германия). В последнее время в сотрудничестве с зарубежными исследователями занимается исследованиями органических соединений с целью их использования в наноэлектронике.
В начале докладе А.А.Фокин коротко остановился на истории нанотехнологий, охарактеризовал современное состояние применения углеродных наноматериалов, в частности, нанотрубок и фуллеренов.
Многие считают наноэлектронику сферой деятельности физиков, в частности специалистов по физике твердого тела. Но создание новых электронных устройств происходит только после создания качественно новых материалов. Большинство материалов в наноразмерной форме создают химики.
В последнее время внимание исследователей привлекли наноалмазы. Они имеют ряд уникальных свойств, в том числе - негативное сродство к электрону, на их основе можно создавать полупроводники p- и n-типа. Наноалмазы конечно получают детонационным способом. Но они непригодны для применения в электронике - имеют неоднородную поверхность, загрязненную графитом, существуют в виде неодинаковых по размерам и форме частиц.
Несколько лет назад в нефти, которую добывают с большой глубины (более 6 км), были найдены углеводороды, названные диамондоидамы, молекулы которых, по сути, являются гидрированными наноалмазами, поскольку содержат углеродный каркас, имеют структуру алмаза. Уже выделено диамондоиды, содержащие до 40 атомов углерода. Кстати, самым маленьким гидрированным алмазом является адамантан, молекула которого содержит 10 атомов углерода, образующих элементарную ячейку алмаза.
Диамондоиды сразу же привлекли внимание исследователей в качестве исходного материала для получения наноалмазных пленок, пригодных для создания наноэлектронных приборов. Во-первых, каждый из диамондоидов представляет собой индивидуальное соединение и может быть выделен как однородный материал, что является необходимым условием для нанотехнологического использования. Во-вторых, содержание диамондоидов в нефти может достигать 1% и, учитывая огромные объемы добывания нефти, их можно получать в большом количестве. Важным преимуществом диамондоидов перед фуллеренами и нанотрубками является высокая устойчивость к внешним воздействиям - химического и радиационного.
Но прежде чем получить наноалмазные пленки с определенной структурой и свойствами с диамондоидов, необходимо ввести функциональные группы в определенное положение в молекулу диамондоиду, что является очень сложной проблемой. Ее решению способствует то обстоятельство, что на кафедре ОХ и ТОР несколько десятилетий исследовали методы синтеза, свойства, реакционную способность, механизмы преобразований и применения адамантана, который, как указано выше, может считаться простым диамондоидом.
Под руководством проф. А.А.Фокина специалистами кафедры ОХ и ТОР были получены селективно функционализованные наноалмазы, которые сорбируются из раствора на поверхность золота, образуя упорядоченные монослои, имеющие, как и алмазы, негативное сродство к электронам. Использование этих новых наноматериалов позволило получить рекордные значения квантового выхода и плотности тока. Это открывает возможность создания новых классов дисплеев, холодных катодов и ряда наноэлектронных приборов.
Эти исследования проводятся совместно с физиками и химиками из разных стран - из Стэнфордского, Гессенского, Цюрихского университетов, Ливерморской лаборатории США. Будем надеяться, что благодаря объединенным усилиям исследователей новые наноэлектронные приборы придется ждать недолго.
В.Миколаенко
На фото:
Виступление с докладом на тему «Органические молекулы в наноэлектронике» зав. кафедрой органической химии и технологии органических веществ (ОХ та ТОР) ХТФ д.х.н., проф. Андрея Артуровича Фокина на научной сесии Ученого Совета НТУУ «КПИ» состоялось 21 сентября 2009 г.