Перша в новому навчальному році наукова сесія Вченої ради НТУУ «КПІ» відбулася 21 вересня 2009 р. На ній з доповіддю на тему «Органічні молекули в наноелектроніці» виступив зав. кафедри органічної хімії та технології органічних речовин (ОХ та ТОР) ХТФ д.х.н., проф. Андрій Артурович Фокін.
А.А.Фокін – випускник ХТФ 1982 р. У 1985 р. захистив кандидатську дисертацію, у 1995 р. – докторську, що виконані на кафедрі ОХ та ТОР, з 1996 р. – професор, з лютого 2009 р. – завідувач кафедри. Сфера його наукових інтересів – органічний синтез, активація та функціоналізація насичених вуглеводнів, хімія лікарських препаратів, комп’ютерна хімія. А.А.Фокін працював запрошеним професором в університетах Міннесоти та Джорджії (США), Геттингенському, Ерлангенському, Гіссенському університетах (Німеччина). Останнім часом у співпраці із закордонними дослідниками займається дослідженнями органічних сполук з метою їхнього використання в наноелектроніці.
На початку доповіді А.А.Фокін коротко зупинився на історії нанотехнологій, охарактеризував сучасний стан застосування вуглецевих наноматеріалів, зокрема, нанотрубок і фулеренів.
Багато хто вважає наноелектроніку сферою діяльності фізиків, зокрема фахівців з фізики твердого тіла. Але створення нових електронних пристроїв відбувається лише після створення якісно нових матеріалів. А більшість матеріалів в нанорозмірній формі створюють хіміки.
Останнім часом увагу дослідників привернули наноалмази. Вони мають низку унікальних властивостей, зокрема – негативну спорідненість до електрона, на їх основі можна створювати напівпровідники p- і n-типу. Наноалмази звичайно отримують детонаційним способом. Але вони непридатні для застосування в електроніці – мають неоднорідну поверхню, забруднену графітом, існують у вигляді неоднакових за розмірами та формою частинок.
Кілька років тому в нафті, яку добувають з великої глибини (понад 6 км), були знайдені вуглеводні, названі діамондоїдами, молекули яких, по суті, є гідрованими наноалмазами, оскільки містять вуглецевий каркас, що має структуру алмазу. Вже виділено діамондоїди, що містять до 40 атомів вуглецю. До речі, найменшим гідрованим алмазом є адамантан, молекула якого містить 10 атомів вуглецю, що утворюють елементарну комірку алмазу.
Діамондоїди одразу ж привернули увагу дослідників як вихідний матеріал для отримання наноалмазних плівок, придатних для створення наноелектронних приладів. По-перше, кожен з діамондоїдів являє собою індивідуальну сполуку і може бути виділений як однорідний матеріал, що є необхідною умовою для нанотехнологічного використання. По-друге, вміст діамондоїдів у нафті може сягати 1% і, врахувуючи величезні обсяги добутку нафти, їх можна отримувати у великій кількості. Важливою перевагою діамондоїдів перед фулеренами і нанотрубками є висока стійкість до зовнішнього впливу – хімічного та радіаційного.
Але перш ніж отримати наноалмазні плівки з певною структурою і властивостями з діамондоїдів, необхідно ввести функціональні групи в певне положення в молекулу діамондоїду, що є дуже складною проблемою. Її вирішенню сприяє та обставина, що на кафедрі ОХ і ТОР кілька десятиліть досліджували методи синтезу, властивості, реакційну здатність, механізми перетворень та застосування адамантану, який, як зазначено вище, може вважатися найпростішим діамондоїдом.
Під керівництвом проф. А.А.Фокіна фахівцями кафедри ОХ та ТОР були одержані селективно функціоналізовані наноалмази, які сорбуються із розчину на поверхню золота, утворюючи впорядковані моношари, що мають, як і алмази, негативну спорідненість до електронів. Використання цих нових наноматеріалів дозволило отримати рекордні значення квантового виходу і густини струму. Це відкриває можливість створення нових класів дисплеїв, холодних катодів і ряду наноелектронних приладів.
Ці дослідження проводяться спільно з фізиками і хіміками з різних країн – зі Стенфордського, Гіссенського, Цюріхського університетів, Ліверморської лабораторії США. Будемо сподіватися, що завдяки об’єднаними зусиллями дослідників нові наноелектронні прилади доведеться чекати недовго.