Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
Рис.
З.
Н
ан
ов о
мж
н
а
на основе
п
о
еи ур
е
т
а н а
э
лектропрово
днос
ть
наново
локон
.
Та
ким
обра
зом
можно
со
з
дать
в
мат
ериале
участки
про
во
лиио
сти
.
свя
зать
распо
ложенные
внутри
него
сенсоры
с
компьют
ерами
и
обеспечить
переда
чу
энергии
к
наноактюа
торам
экзоске
лета
.
Немало
важным
я
вл
яе
тся
напра
вление
раз
ви
тия
военных
н
а н ог
е х
нол
о
г
и
й,
свя
занное
с
совершенс
твованием
з
а
ш
и
т
ы
от
химического
и
био
ло
гического
оружия
.
Так
.
компания
Na-
noScale
Матспав
Гпс
,
пре
д
ложи
ла
коммерчес
кий
про
дук
т
на
основе
нано
техно
ло
гий
,
кото
рый
ней
тр
ализует
т
о
к
с
и
ч
н
ые
химикаты
.
Такой
про
дукт
пре
дс
тавляе
т
собой
нано
частицы
,
спо
собные
связыва
ть
и
л
е
а
к
т
и
в
и р
о
ват
ь
ря
д
т
о
к
си
чны
х
химически
х
сое
динений
,
используемых
при
химических
а
т
аках
.
Л
компания
Nanoma
-
lerials Research
Согр
.
в
качес
тве
ангибактерио
лог
и
чес
кого
агента
про
тив
спор
бактери
и
Bacillus Anthracis
(с
ибирской
я
звы)
пр
е
дл о
ж
и
л
а
ис
по
льзовать
фулле
рены
.
сое
диненные
с
ан
ти
т
е
л
а
м
и
.
Р
е
з
у
л
ь
т
ат
ы
клин
и
ческих
испы
таний
показали,
чт
о такой препарат
убивает
саму
бак
тер
ию
и
се
спор
ы
до
того.
как
концентрация
патогенов
в
о
р
гани
зме
п р и
ве
д
ет
к его
смер
ти
.
Другая
компан
ия,
CombiMalrix,
ра
зраба
ты
вае
т
ч
и
п
для
определения
био
логической
опас
нос
ти
.
Р
а
з
м
е
р
та к
о
г
о
чипа
всего
с
почтовую
марку!
Это
устройство
мож
ет
опре
де
ли
ть
при
сугств
ие
неско
льких
ВИдов
различного
бактерио
л
о
г
и
ч
ес
к
о
го
оружия
.
Л
в
компании
U.S. Global
разрабо
тали
воз
душные
фи
ль
тры
на
основе
наново
локон:
бла
го
даря
нанопорам
(око
ло
50
нм)
фильтр
не
пропускает
о
тде
льные
виру
сы
и
бактерии
.
Ум
ны
е
м
а
т
е
риалы
также
наход
я
т
примене
ние
в
военных
нан
отехно
логиях
.
Так
.
умную
п
ы
л
ь
,
сос
тоящую
и
з
микророботов
,
несущих
з
а
р
я
д,
п
р
е
д
п
о
л а
г
а
ю
т
испо
льзовать
дл
я
вз
р
ы
ва
ния
бронированных
машин
или
для
с
лежения
з
а
по
л
во
дными
л
одк
а
м
и
противника
и
их
унич
тожения
.
Л
плащ-невилимку
можно
со
з
дать
на
основе
опт
и
ческого
камуф
ляжа
.
Такая
сис
тема
мас
киро
вк
и
може
т
привес
ти
к
пере
вороту
в
вое
н
ном
д
е
л
е
-
ве
дь
по
дра
з
де
ление
со
л
д
а
т
,
оснащенных
современным
высоко
точным
ору
жием.
оста ваясь
невидимкой
на
п
о
л
е
боя
.
мо
же
т
быстро унич
тожи
ть
многокра
тно
превос
хо
дящие
силы
про
тивника
'
Ли
т
ер
ат
ура
1.
Ал
ь
тман
Ю
.
Военн
ы
е
н
а
н
отех
н ол о
ги
и
.
НО
З1\·
-ЮЖНО
СТИ
п р
и
м
е
не
н
и
и
и п
р
еве
н
т
и
вн
ого
к
о
н
тро
ля
воор
у
жен
и й
.
М
.
:
Т
ех
но
сф
е
р
а
гиц
,
2006.
48
НАНОТЕХНОЛОГИИ
ГETEPOCTPYКТYPЬI
(Heterostrucures)
...
Собра
ть
т
о
рт
в
та
к
о
м
п
о р
яд
к
е
:
1)
т е
м
н
ы
й
корж
;
2)
крем
;
3)
изм
е
л
ь
ченны
е
г
р
е
ц
к
и
е
орехи
;
4)
с
в
етл
ы
й
корж
;
5)
кр
ем
;
6)
т
ертый
шоко
л
ад
.
По
8
ТОРИ
ТЬ
с
лои
...
И
З
р
ец
е
пта
п
о
при
г
от
ов
л
ению
торта
«
П
р
а
ж
с
ки
й»
(
полос
а
ты
й)
...
Т
ермин
в
фи
зике
по
л
у
прово
дников
,
об
о
зн
а
чающий
выр
ащен
ный
н
а
по
лложке
С
ЛОИС
ТЫЙ
пи
ро
г
из р
а
зличных
п
олуп
р
о
в
о
д н
и
к
о
в
...
И
з
о
п
ределен
ия
ге
те
рас
т
рук
ту
ры
(
на
н
и
ж
н
е
м
ри
сун
ке п
о
ка
зана
с
т
рук
т
ур
а
п ерв о
го
в
мир
е
пол
ос
ков
о
г
о
п
ол
упров
о
дник
ово
го
ла
зе
р
а)
Ес
ли
привести
в
тесный
контакт
д
в а
раз
л
и ч
н
ы
х
по
химическому
сос
таву
по
лупрово
д
ника
,
отличающихся
шириной
з
а
п р
е
щ
е
н н
ы
х
з
о н
,
постоянными
крис
таллической
реше
тки
и
д
р у
г
и
м
и
параметрами
.
то
схематическая
з
о н
-
ная
д
и
а
г
р
а
м м
а
образуюшейся
с
труктуры
бу
де
т
напоминать
картинку
с
-
я
м
о
й
-,
з
а
п
ол
н
е
н
н о
й
носите
лями
заряда
(э
лектронами
или
дырка
ми)
(рис
.
1).
При
этом
11
си
лу
квантовв-размер
ных
эффектов.
ко
торые
проявляю
тся
при
р
аз
мерах
«
я
м ы»
,
т.е
.
т
о
л
ш
и н
ы
сре
днего
с
лоя
,
от
нескольких
д о
ста
параметров кристаллической
решетки
и
ли
от
I
д
о
50
нм
,
носите
ли
з
а
р яд
а
бу
дут
располага
ться
на д и
с
к
р
е
т н
ы
х
уровнях,
по
добно
э
лек
тронам
и
д
ы
р
к
а
м
11
квантовых
точках
.
Меняя
ра
змер
«
я
м
ы»,
можно
и
зме
нять
расс
тояние
между
уровнями
и
,
соотв
е
т
с
твенно
,
дл
и н у
волны
пог
лошаемо
го
и
ли
и
з
лу
чаемого
системой
света
.
Контакт
д
в
у
х
различных
по
химическому
со
с
таву
полупрово
дников
(
двух
разного
цвета
кор
жей
1\
пироге)
на зывастся
гетеропсрсходом,
а
рассмотренная
выше
структура
-
прос
тейший
при
мер
д
во
й
н
о
й
,
т
.е
.
состоящей
из
д
в
ух
гетеро
перехо
дов.
гетероструктуры
.
В
общем
случае
гс
героструктурой
называют
полупроводниковую
структуру
с
несколькими
гетероперехо
лами
(мно
гослойный
пирог)
.
Г
етерострукгуру
на основе
со
единений
Л
и
В
принято
обозначать
А/В,
при
эт
о
м
сое
линения
А
и
В
на
зывают
гетеропарой
.
Для
по
лучения
г
е
т
е
р
е
с
тру
кту
р
используют
ра
злич
ные
методы.
включая
молекулярно-лучевую
эпи
таксию,
газофазную
э
п
и
т
а
к
с
и
ю
металлоргани
чсских
сое
динений
и
химическую
сборку
.
ДЗБVКААЛЯ
ВСЕХ
49
GaAs
Gal
-з
Al.As Gal
-з
AI.As
Ее GaAs
~
__
~
Рис
.
1.
Зонная
д
и
а
г
р
ам
м
а с
т
ру
кту
р
ы
,
обр
азо
в
анн
ой
П
ЛОТНО
конт
акти
р
ующими
СЛ
ОЯ
МИ
полу
п
ров
од
н и
ков
разл
и ч
но
го
х
и
м
и
чес
к
ого сос
т
ава
Проявление
эфф
екта
ра
змерного
квантона
ния
в
гетерос
тру
к
турах
по
зво
ляе
т
со
з
давать
эле
к
т
р
о н
н
ы
е
у
с
тройства
с
повыш
енным
быст
ро
действием
и
информационной
емкостью
.
Ла
зер
с
д
во й
н о
й
гетероструктурой
присугс
твуе
т
т
е
п
е
р
ь
фактичес
ки
11
к
ажд
о
м
д
о
м
е в
проигры
ва т
е
ле
компакт
-диско
в
,
а
со
держащие
гетеро
структуры
со
лнечные
э
лементы
широко
исполь
з
у
ю
т
с я
как
для
космических,
та
к
и
дл
я з е
м
н
ы
х
программ
.
В
2000
ГО
Д
У
российский
ученый
Ж
.И
.
Алфе
ров
полу
чил
Нобе
левскую
прсмию
по
физике
за
«
р
а
б о
т
ы
по
получению
полупрово
дниковых
струк
тур
,
которые
мо
гут
быть испо
льзованы
дл
я
сверхбыстрых
компьютеров
»
.
Ж
.И.
Алфе
ров
совместно
с
Г
.
Кремером
разработали
бы
с
трые оп
то-
и
микроэ
лекгронные
компонен
т
ы,
к
оторые
со
з
даю
тся
на
ба
зе
многослойных
по
лупрово
дниковых
г
ет
е
р
о
ст
р у
кт у р
(прежде
всего
на
основе
ге
тероперехо
да
GaAs/AIGaAs)
(рие
.
1).
На
сего
дняшний
д
е
н
ь
термин
гетерос
трук
тура
применяют
не
т
ол
ь
ко
в
отношении
че
ре
дуюшихся
по
лупрово
дниковых
«
к
о
р
ж
е
й»
ра
з
личного
состава,
исторически
открытых
пер
выми
.
Очень
ин
тересны
,
например
,
гетеро
структуры
F/5,
образованные
чередоваиием
атомных
слоев
ферромагнетика
(1"')
и сверх
проводника
(5) ,
что
обеспечивает
сочетание
свойств,
которое
не
встречается
в
приро
де
.
В
общем
случае
сверхпроводимос
ть и
ферро
магнети
зм
являются
противоположными
явле
ниями
:
сверхпроводник
стремится
вытолкнуть
магнитное
поле
(эффект
Мсйснсра),
а
ферро
магнетик,
напротив,
концентрирует
си
ловые
линии
поля
в
своем
объеме
(эффект
магнит
ной
индукции).
Такие
гетерес
труктуры
могут
испо
льзова
ться
в
э
л
е
к
т
р
о
н
и
к
е с
ле
дующего
по
ко
лсния
как
л о
г
и
ч
е с
ки
е
э
лементы
и
ПСРСКЛЮ
чаге
ли
свсрхпроно
ляшего
т
о к
а,
причем
СВСРХ
прово
пимос
тью
можно
управлять
с
помогпью
с
лабого
внешнего
магнитного
поля.
л
и т
е
р
а
т у
р
а
1.
Ежовск
ий
Ю
.к.
С
ор
о
со
в
ски
й
обр
а
зо
в
ат
е
льный
ж
урн
ал
.
2000.
Т
.6
.
N2 1.
С.
56- 63.
2.
М
ол ек
у
л
ярно
-
л
уч
е
вая
эп
итакс
и я
и
гете
р
ост
р
у
кту
р
ы
/
по
д
ре
д
.
Л
.
Чен
га
,
К
.
П
ло
га,
М
. :
Мир
,
1989.
584
С.
50
НАнаТЕХНОЛОГИ
и
ГИБРИДНЫЕ
НАНОМАТЕРИАЛЫ
(Gybrid
Nanoтaterials)
Они
с
о
ш
ли
с ь
:
ВО
ЛlIЗ
и к
ам
е
нь
,
С
т и
х
и и
пр
о
за
,
лед
...
1
п
л
ам
ен
ь
.
А
.
С.
П
у
ш
к
и "
Бо
льшинс
тво
известных
и
хорошо
и зучен
ных
материалов
,
т
а
к
и
х
как
,
например
,
ме
тал
л
ы
,
керамики
и
плас
тмассы
,
не
все
гда
могут
по
лнос
тью
уд
о
вл
е
т
в
о
р
ит
ь
по
требнос
ти
че
лове
ка.
Однако
ученые
и
инженеры
уже
д
а
в
н
о
з
а
мс
ти
ли
,
'по
з
ач
а с
ту
ю
комбинации
ра
зличных
материалов
проявляю
т
у
лучшенные
свойст
ва
по
сравнению
С
ин
диви
дуальными
веществами.
О
дними
и
з
самых
успешных
примеров
та
к
и
х
смесей
являю
тся
компо
зитные
материалы
,
ко
т
о
р
ы
е
сформированы
и
з
основного
вещества,
тем
или
иным
обра зом
распре
де
ленно
го
в
объе
ме
второго
вешес
т ва
,
на
зываемого
матриц
ей
.
Особый
интерес
пре
дстав
ляю
т
ма
териалы
,
по
с
троенные
о
дновременно
и
з
органич
еской
и
неорганической
состав
ляющих.
Типичными
примерами
таких
компо
зитов
,
вс
тречающихся
в
ПрИрО
ДС.
являются
кос
ти
и
ли
пер
ламутр
,
о
д
нако
лл
я
приро
дных
компо
зи
тов
р
азмер
неор
ганических
частиц
л
е
ж
и
т в
преде
лах
о
т
неско
ль
ких
микрон
д о
неско
льких
ми
л
лиме
тров
,
и
поэ
тому
ма
териал
по
лучае
тся
нео
диоро
цным
,
что
ино
гда
можно
з
а
м
ет
и
ть
д
а
ж
е
невооружен
ным
глазом
.
Ес
ли
уменьшать
ра
змер неор
ганических
час
тиц
гибридного
материала
д
о
ра
змера
мо
леку
л
органической
части
(неско
лько
нанометров)
,
то
можно
повыси
ть
о
пноро
днос
ть
компо
зи
та
и по
л у
ч
и
т
ь
улучшенные
и
ли
д
а
ж
е
абсо
лютно
но
вые
по
свойствам
матери
а
лы
.
Их
на
зываю
т
г
и
б
ридными
наноматериалами
.
В
качес
тве
при
мера
можно
рассматрива
ть
ма
териал
,
в
ко
тором
,
на
пример
,
неорганические
волокна
распре
делены
в
полимерной
матрице
,
при
этом неорганиче
ская
состав
ляющая
при
дает
ма
териалу
механи
ческую
прочиос
ть
,
а
ор
ганическая
явля
ется
свя
з
у
ю
щ
и
м вещес
твом
между
неор
ганич
ескими
частями
и
придае
т
материалу
гибкос
ть
и
неко
торую
мягкость
.
Неорганическими
с
трои
те
льными
б
локами
таких
ма
тери алов
МОГ)'Т
яв
ля
ться
наночастицы
,
макромолеку
лы
,
нанотрубки
или
слоистые
веще
ства
(рис.
1).
Чис
ло
орг
анич
еских
строите
льных
б
локов
огромно
.
поэтому
ко
личес
тво
во
зможных
комбинаций
органических
инеор
ганических
блоков
очень
ве
лико
.
Соо
гвстс
твенно
н
ео
гра
ниченным
являе
тся
11
чис
ло
новых
гибри
дных
материалов
.
53.
а
ь
с
d
..........
.......
...
Рис.~
.
Н
ео
р
г
анич
е
ски
е
с
т
ро
и
тел
ьн
ые
блоки
гиБР
И
АНЫХ
н
аноматериалов:
н
аноч
а
ст
ицы
(
а)
,
макромо
л
еку
лы
(Ь)
,
н
ано
т
рубки
(
с
)
и
ли сл
о
ис
т
ы
е
веще
ства
(d)
в
з
а
в
и
с
и
м о
ст
и
о
т
н
аз
на
ч
ен
ия
,
гибри
дны
е
мате
р
иал
ы
у
сл
о
вн
о
р
а
зд
е
л
я
ю
т
н
а
т
р
и
группы
:
ко
нструкц
ио
нн ые
,
функци
он
ал
ь
н
ые
и п
олифунк
ци
ональные
,
К
онстр
ук
ци
онны
е
к
ом
по
зи
ты
,
ис
п
ол
ьз
уемы
е
пля
со
зд
ания
с
трои
те
льных
и
тех
но
л
о
гичес
ки
х
к
онс
т
р
у
кций
(цем
е
н
тобс
тон)
,
явля
ю
тся
,
как
п
равил
о
,
п
ро
ду
ктом
мно
гото
н
н
аж
н
ых
прои
з
во
д
ст
в
.
Ф
ункциональные
и
по
лифун
к
цион
альны
е
к
омп
о
зи
ты
со
с
п
е
ц
и
ф
ич
ес
к и
м
и
маг
н
итн
ы
м
и
,
о
п
тическими
,
эл
е
к
тр
и
ч е с
к и
м
и
,
хи
м
ическ
им
и и
л
и
б
и
оло
гичес к
и
м
и
свой
ствами
п
рои
з
в
о
дя
т в
р
а
зличны
х
масш
т
абах
-
о
т
мно
гото
ннаж
н
ых
к
оличес
т
в
до
п
а
рт
ий
в
н
еско
лько
гр
ам
м
(например
,
фо
тонные
к
р
исталл
ы
с
о
струк
ту
р
ой
и
нвер
тиро
в
анно
й
опал
о вой
матрицы
,
по
л
у
ч
аемые
в
ре
з
ул
ьт
ате са
м
оо
рга
н
из
а
ц
и и
моно
д
и
с
п
е
р
с
н
ы
х
м
ик
р
ос
фо
р
Si0
2
и
Тi0
2
)
.
в
н
ас
то
ящее
в
р
е
м
я
об
л
а
сть
нау
ки
,
св
я
з
анная
с
гибр
идны ми
н
аном
ат
ери
ал
а
ми
,
толь
к
о
н
ачи
на
е
т р азви
в
ат
ься
,
но
уж
е
ест
ь
примеры
усп
еш
но
го
в
н
ед
ре
н
ия
эт
и
х к
о
м
по
з
ито
в
в
промышлен
н
ые
р
а
зр
а
ботки
.
Т
а
к
,
вещест
ва
,
с
ост
оя
щ
ие и
з
н
е
ор
гани
ч
еской
матри
цы
,
о
б
раз
ова
н
н
ой
р
а
зличными
си
лик
а
т
а
м
и
,
с
в
клю
ч
ениями
ор
г
ани
ч
е
ски
х
м
олеку
л
,
при
м
е
н
яю
т
как
фо
т
о
х р
о
м
ны
с
(и
зм
е
няющие
цвет
при
об
л
уч
е
нии
свет
ом)
и
эл
ект
ро
хр
о
м
н
ы
е
(и
з-
меняющие
цв
ет
при
пропуск
ании
эл
е
ктр
и
ч
е
ского
з
а
ря
да
)
ма
тери
алы
.
Меняя
ор
г
аническую
составляющую
,
м
ож
но
управ
л
ять
оп
тическими
свойс
твами
.
Оч
ень
широкая
об
лас
ть
примене
ния
связана
с
со
з
д
ание
м
ра
зличных
пекры
ти
й
на
осно
ве
гибридны
х
м
атери
алов
.
Э
ти
покры
т
ия об
ладают
повышенной
механической
проч
ностью
и
ус
то
йчивос
тью
К
цар
апинам
з
а с
ч
ет
не
ор
г
анической
ча
сти
.
Существу
е
т
во
зможность
нве
дсния
в
такие
комп
о
зиты
до
пол
н
ит
е
л
ь
н
ы
х
компонен
тов
,
что
прид
а
с
т
покры
тию
специ
фические
,
например
,
г
ид
р о
ф
о б
н
ы
е
свой
ства
.
Типичной
о б
ластью
применения
гибр
идных
ианоматериалов
являе
тся
ме
дици
на
.
Такие ма
т
е
р
н
ал
ы
об
ладаю
т
меха
н
ической
п р
о
ч н ост
ы
о
з
а
счет
неорг
анической
час
ти
и х
орошей
биссов
м
ес
тимостью
за
сч
с
т
орг
анических
м
о
лек
у
л
.
Кроме
того
,
о
дн
а
из
о б
л
астей
прим
ененив
гиб
ридных
матери
алов
-
э
то
т
в
е
рд
ы
е эл
е
кт
рол и
ты
-
соче
тание
ион
-
и эл
е
ктро н
-
п
р
ов
одя
щ
их
свойств
различных
органических
м
олек
ул
с
т
е
р
м
остойкостью
и п
ро
ч
ност
ыо
н
сорганичсско
й
м
атрицы
.
Здесь
пре
дс
тав
лены
тол
ь
ко
некоторые
об
ла
ст
и
прим
ен
ени
я
гибри
д
ных
нан
ома
терн
а
л
о
в
.
На
самом
деде
чис
ло
т
ак
и
х
об
лас тей
н
е
о
г
ра
н
и ч
е
н н
о
.
Л
ит
ера
т у
р
а
1.
Инф
ор
м
а
ци
о
н н
ы
й
бюл
ле
т
ень
«
На
н о
м
ет
р».
2006. NQ3.
С
ентя
б
р
ь
.
С.
4-
5 (www. nanometer.ru).
52
НАНОТЕХНОЛОГИ
И
ГРАФЕН
(Graphene)
Мы
част
о
н
е
з
а
м
е
ч а е
м
в
аж
н
о
г
о
в
т
о
м
,
'11'0
к а
ж
ет
с я
н
ам
Щ1И ВЫЧ
НЫМ
и п
рост
ым
.
Л
ю
дв
и
г
Вит
ге
нште
йн
.
ав
стри
й
с
кий
фил
о
соф
ХХ
в
ек а
И д
е я
рисунка
из
А
.С
.
Neto. Fr. Guinea and N.M. Peres.
Drawing
с
оп
сш
вюп
в
from graphene . PhysiC$ World
November 2006
Каждый
из
нас
в
своей
жизни
регулярно
сталкивае
тся
с
графитом
-
д
е
л
а я
наброски ри
сунков
и
ли
з
а
м
е т
к
и
в
тексте,
наверняка
вы
пол
ь
зуетесь
«
п р
о
ст
ы м
и»
карандашами
с
графи
то
в
ы м
и
стержнями
.
Действительно,
это
очень
у
добно
-
с
де
лав
ошибку
или
неверно
проведя
л
и
н
и
ю
,
д
о
ста
т
о
ч
н
о
воспользова
ться
ластиком
-
и
поря
док!
А
з
н
а
е
т
е
ли
вы
,
'по
эт
о
во
зможно
б
лаго
даря
т
о
м
у
,
ч
то
г
р
а
ф
и
т
имеет слоис
тую
структуру.
В
ЭТ
О
Й структуре
каждый
слой
,
сфор
мированный
атомами
уг
леро
да
,
сложен
и
з
плос
ки
х
шестиугольников
,
напоминающих
ячейки
пчелиных
сот
.
Химические
связи
между
сосе
д
ними
с
лоями
весьма
с
лабые
,
по
этому
д
а
ж
е
при
л
е
г
к
о
м
на
жа
тии
графитовый
стержень
остав
ляе
т
серый
с
ле
д
на
бума
ге
.
У
дивите
льно
т
о
,
'ПО
и
з
та
к
о
г
о
,
ка
залось
бы
,
з
н
а
ко
м
о
г
о
нам
графита
можно
по
лучи
ть
материал
,
об
ладающий
прин-
АЗБУКА
АЛЯ
ВСЕХ
ципиально
новыми
свойс
твами
.
Во
зможно
,
именно
благодаря
эт
о
м
у
открытию
многие
фан
та
с
т
и
ч е с
ки
е
и
д
еи
,
ви
тающие
в
об
ласти
совре
менной
наноэлектроники
,
станут
реальнос
тью
.
Этот
уникальный
материал
называется
г
р
а
ф
е
ном
и
представляе
т
собой
все
го
л
и
ш
ь
о
дин
уг
л
е
р
од
н
ы
й
с
лой,
выделенный
из
структуры
гра
фита
(рис
.
1).
У
г
леро
д
,
о
дин
и
з
наиболее
интересных
э
ле
ментов
в
Перио
дической
та
бл и
ц
е
Менде
леева
,
играет
уникальную
роль
в
приро
де
-
способ
нос
ть его
а
томов
образовыва
ть
с
ложные
орга
нически
е
мо
лекулы
является
основой
жи
зни
на
нашей
н
лане
те
.
Даже
атомарный
углеро
д д
е
монетрирус
т
необычайно
с
ложное
пове
дение
,
которое
выражае
тся
в
обра
зовании
весьма
ра
з
л
и
ч
а
ю
щ
и
х
с я
по
свойствам
структур
.
До
недав
него
врем
ени
б
ы
л
и
известны
трехмерные
(3D.
алма
з
,
графи
т)
,
одномерные
(1D,
нано
трубки)
11
ну
льмерн
ыс
(о
D,
фу
л
л
ерены)
алло
тропные
формы
уг
леро
да
(рис
.
1).
Как
видно
,
Б э
т
о
й
по
сле
дова
те
льнос
ти
явно
не
хватае
т
двумерной
формы
уг
леро
да и
,
казалось
бы
,
неспроста
-
тео
ретические
расчеты
указывают
на
нево
зможность
сущес
твования
идеальных
2D-cтpyктyp,
которые
дол
ж
н
ы
распада
ться
или
скручиваться
при
т
ол
щине
даже
в
неско
лько
атомных
слоев.
Несмотря
на
т
о,
что
уникальные
свойс
тва
неуповимой
д
в у
м
е
р н о й
модификации
углеро
да
-
графсна
,
те
о
р
ст и
ч
с
с
к
и
и
зучены
еще
Б
30-
40
-х
го
лах
,
проб
лема
ее
по
лучения
бы
ла
реше
на
т
ол
ь
к
о
в
2004
г
.
Первоо
ткрывателями
стали
фи
зики
и
з
Манчес
терско
го
университета
(Ве
л и
к
о
бр
и т
а
н
и я
)
во
гл
а в е с
А.
Геймом
(Апёге
Geim)
совместно
с
группой
К
.
Новос
е
лова
из
российско
го
Института
проб
лом
техноло
гии
53
~_
6
Шt
г
Рис
.
3..
Гра
фен
(а)
является
сам
ы
м
п
рост
ы м
по
с
т
рое
н
ию
ср
еди
др
уги
к
мо
диф
ик
а
ци
й
углер
о
да
и
может
рассматриваться
в
качестве
их
струюу
р
но
го
бло
ка.
Н
а
п
р
им
е р
,
есл
и сл
о
и гр
аф
ен
а ра
спо
л
ожить
др
у
г
н
ад д
ру
г
о
м
с
небольшим
с
мещение
м
по
плос
кости.
то
получи
тся
о б
ыкнове
нны
й
графи
т
(6).
Граф
е
н
м
ож
н
о
с
ве
рнут
ь
в
ц
ил
ин
д
р.
и
тогда
получится
однослой
ная
углерод
ная
на
нотруб ка
(
в).
Есл
и
ж
е
л
ис
т
граф
ен
а
опре
деле
н
ной
ф
ормы
с
ве
р
нут
ь т
ак
.
чтобы
образовалась
с
фера,
то
получ
ится
п
о
х
о
ж
и й н
а
ф
ут
б
о
льн
ый
м
яч
ф
у
м
е
р
ен
С
6 О
(г)
микро
э
лек
троники
и
особо
чистых
мет
ал
лов
11
г
.
Черного
ловка
(Россия)
.
Источником
уг
леро
да
с
лужи
л
а
п
ла
стина
монокрист
алла
графита.
и
з
которого д
в
у
м
е
р
н
ые
с
лои вы
ле
ля
ли по
тех
но
логни
микромехани
ч
еско
го
скалывания
,
Ус
пеху
ученых
ВО
мно
гом
помог
ла
способнос
ть
гр
аф
е
н
а
да
в
ать
с
л аб
ую
ии
терферснционную
кар
тину
и
с
танови
ться
В
Идимым
В
оптический
микроскоп
,
е
сл
и
ею
р
азм
ес
тить
на
поверхнос
-
ти
крем
н
иевой
по
лложки
с
т
щат
е
льно
выбран
н
о
й
т
о
л
щ
и
н
о
й с
лон
Si0
2
(рис
.
2).
Я
в
л
я
ет
с
я
Л
И
г
рафе
н
и
с
кл
ю
ч
е
ни
е
м
из
прави
л
а
о
неустой
чивости
д
в
у
м
е
р
н
ы
х
кр
исталлов?
Не
т.
пот
ому
'
п
о он
не
является
и
деально
п л о
с
к
им
.
В
э
т
о
м
можно
убе
ди
ться
.
ес
ли
з
а
ф
и к
с
и
ровать
г
рафен
в
ви де
изо
л
ированной
п
л
ен ки
на
метал
лическом
каркасе
.
В оор
уж
и в
ш
и
сь
ком
пле
ксом
совреме
н
ных
мето
дов
исс
ле
дова
н
ия
Рис.
2.
Н
а
фотографиях
(слева)
по
казаны
плен
к
и
гр
афен
а,
п
о
л
у
че
н
ны
е
на о
к
ислен
ной кре
мн
иев
о
й
подложк
е
и
на
золото
м
к а
р
к
а
с
е
.
М
од
е
л
ь
иска
женн
о
й
графено
вой
пле
н
ки
то
лщи
ной
в
один
а
том
(
справ
а)
НАНОТЕХНОЛОГИИ
пове
рх н
о
ст
и
,
ученые
пока
з
али
,
что
графеновый
с
лой
име
е
т
во
лнообра
зную
стр
уктуру
(рис
.
2).
Теп
ерь
пер
е
йдем
к
с
амому
ин
тересному
,
а
именно
,
к уд
и
в
ит
ель
н
ым
св
ойствам
графена
,
кото
р
ы
е
пророч
ат
е
м
у
бо
льшое
бу
душее
в
об
ласт
и
нано
электроники
.
В
к ва
зидву
мсрной
кри
сгалл
и
ч ес
кой
структуре
графена
эл
ект
р о
н
ы
ве
ДУ
Т
се
бя
как
ре
л
я
тив
ис
т
ские
ч
а
с
ти
цы
с
н
у
л
евой
э
ф
ф
е
кти
в
н
о
й
мас со
й
,
п
р
и
это
м
ИХ
скор
о
с
ть
вс
его
ли
ш
ь в
300
р
а
з
меньше
с
корос
ти
све
та
в
вак
уу
м
е
.
В
2006
год
у
на
графсновой основ
е
бы
л
с
конс
труиро
ван
п
ер
вый
по
левой
тр
а
н
з
и
с
т
о
р,
ко
т
оры
й рабо
т
ал
при
комн
а
тной
т
е
м
п
е
р
а
ту
р
е в
обычных
ус
ло
в
иях
И
В
к
о
тором
подвижнос
ть
эле
ктр
о
н
о
в
бы
л
а
на
пор
я
док
I
lblIIIC
,
чем
в
со
в
р
ем
ен
н
ы
х
к
р
е
м
н и
е
в
ых
т
р
анз
и
с
т
о
р
ах
.
О
днако
гов
о
р
ит
ь
об
и
згот
овл
е
н и и
т
а
ки
х
устройств
в
промыш
ленных
масш
таба
х
пока
рано
.
С
уше
с
твуюшие
в
настоя
ше
е
врем
я
ра
зрабо
тки
пр
е
п
пола
гаю
т
ц
е
лый
р
яд
в
о
зможных
примснений
графена
:
о
т
газ
ов
ы
х
сенс
оров
и
эле
кт
ро
н
н
ы
х
л и
н
з
д
о
напо
лни
те
ле
й
для
э
л
е
кт
р
о
п р
о
в
од
я
щ
их
п
ластиков
и
э
л
е
кт
р
и
че
с
к
их
б
а
тарей.
Графен
,
помимо
св
оих
уникальны
х
прово
дя
щих
свойс
тв,
об
ладает
е
щ
е
и
ве
ли
кол
епны
м
и
механическими
характерис
тика
ми
-
он
очень
гибок
и
прочен.
Кусочки
г
р
а
ф
с
н
а
при
своей
сверхмалой
т
о
л
щ
и н
е
мог
у
т
д
о
с
т
и
г
а
т ь в
дл
и
н у
до
10
микрон,
и
н
ет
никаких
принципи
альных
огранич
ений
для
со
з
д
ания
таких
т
к
а
н
е
й
раз
мером
в
сан
тиме
тры
.
Графе
н
можно
,
н
апри
мер
,
использова
ть
как
нановесы
,
с
помощью
которых
можно
прово
ди
ть
высоко
точные
и
з
мерения
массы
микроскопических
объект
ов
.
Ли
т
ер
а
т
ур
а
1.
Ка
ь
п
е
ио
п
М
/.
М
а
ю
.
Today. 2007. Jan.
-F
eb.
У
о/
.
10.
N
~
1- 2.
2. Ne/o
А
.
с.
,
Guinea Fr.,
Реп
ек
н.
м
.
PI1Ys. World. Nov. 2006.
55
ДЕМОН
МАКСВЕЛА
(Maxwell
пemоn)
...
как
и
по
л
а
г
а е т с я
д
е
м
о н
а
м
М
ак
св
е
л
л
а
,
всю
жи
зн
ь
О
Н И
э
а
н
и
м
ал и
с ь
о
т
кр
ы
в
ан
и
е
м
и
за
к
ры
ва
ние
м
д
н
е
ре
й
...
Ар
ка
ди
й и
Б
ори
с
С
тру
га
цк
ие
.
о
П
оне
д
ея
ьн
и
к
начи
на
ет
с
я
в суббо
ту»
И
м
ю
с
тра ц
и
я
Regina Fernandes
в
1850
го
ду
Р
.
К
лау
зиус
сформу
лировал
в
то
рой
за
к о н
те
рм
од
и
н
а
м
и к
и, сог
л
асно
к
оторому
«т
е
пл
ота
сама
по
себе
не
може
т
перей
ти
о
т
бо
л
е
е
х
ол
о
дного
т
ел
а
к
бо
ле
е
т
е
пл
о
м
у»
(самая
прос
тая и
поня
тн ая
всем
форму
лировка
э
т
ог
о
за
ко
на
-
«чуд
е с
не
быв
ае
т»)
,
Для
т
ог
о
чтобы
по
к
а
з
а
ть
,
ч
то
в
торой
за
к
о
н
т
е
р
м
од
и н а
м
и
ки не
являе
тся
абсо
лю
тным
и
все
г
да
выпо
лнимым
56
з
а к
о
н
о
м
ПРИРО
ДЫ
,
а
имее
т с
та
тистическую
приро
ду.
Д
.
Максве
лл
в
1867
го
ду
предложи
л
с
ле
дующий
мыс
ленный
э
к
с
п
е
р
и
м
е нт.
Пред
ставьте
себе
ящик
,
ко
торый
состои
т
ИЗ
д
в у
х
от
секов
-
А
и
В
-
ра
з
де
ленных
м
ежду
собой
пе
рсгородкой
с
отверс
тием
и
напо
лненных
га
зом
,
нахо
дяшимся
при
о
динаковой
т
е
м
п
е
р
а
тур
с и
д
а
вл
е
н
и и (рис
.
1).
Некое
ра
зумное
существо
-
д
е
м
о
н -
з
а
к р
ы
в
а
ет
и
о
ткрывае
т
э
то
отверс
тие
с
помощью
очень
л
е
г
к
о
й
з
асл
о н к
и.
Ч
то
эт
о
з
а
д
е
м о
н,
отку
да
он
взя
л
с
я и
как
ег
о
з
о
вут
-
Макс
ве
л
л
не
уточнил
,
поэ
тому
впос
лепс
твии
е
го
так
и
про
звали
-
д
е
мо
н
Максве
л
ла
.
УМНЫЙ
д
е
м
о
н
по
з
а
м
ы
сл у
учено
го
може
т
рабо
та
ть
в
неско
ль
ких
режимах
.
В
первом
и
з
них
он
устраивае
т
жес
ткий
о
тбор
дл
я
мо
л
ек
у
л
:
и
з
отсека
А
вы
пускае
т
т
оль
к
о
синие
(пре
дпо
ложим
,
ч
то
они
хо
ло
дные)
,
красным
(горячим)
выход
з
а
к р
ыт
(рис
.
la)
.
И
з
о
тсека
В
.
наоборо
т
,
д
е
м
о
н
выпус
кае
т т
ол
ь
ко
красные
мо
леку
лы
,
синие
же
ос
таются
внутри
.
Чер
е
з
неко
торое
время
в
о
д
ном
отсеке
ос
танутся
горячие
молеку
лы
,
а
во
в
тором
соберутся
хо
ло
дные,
т
.
е
.
будет
на
б
л
ю
да
ться
очеви
дный
те
м
п
е
р
ату
р н
ы
й
д
и
с
б
а
л
а
н
с
.
В
д р
уг
о
м
режиме
д
е
м
о
н
готов
выпускать
ч
е
р
е
з
отверстие
какие
уго
дно
мо
леку
лы
,
110
то
лько
из
о
дного
от
с е
к а
(рис
.
16).
В
этом
отсе
ке
мо
лекул
становится
все
меньше
и
меньше
,
но
и
тог
ока
зывается
та
ко
й
же
,
как
в
первом
с
лучае
:
один
и
з
отсеков
,
в
котором
мо
лекул
мно
го
,
с
танови
тся
г
о р
я
ч
е
е.
Ес
ли
бы
т
а
к
о й д
е
м
о
н
существовал
в
реаль
ности
,
то его
про
де
лки
д
ол
ж
н
ы
бы
ли
бы
при
вес
ти
к нару
шению
второго
з
а
к
о
н
а
термодина
мики
и
самопрои
зво
льному
перехо
ду
т
е
пл
а
от
хо
лодно
го
тел
а к
г
о
р
я ч е
м
у
(например
,
чайник
,
НАНОТЕХНОI\ОГИ
И
Рис.
2.
Ст
рое
н
ие
н
ан о
кл
а
п
ан
а
.
ко
нтролирующ
его
д
в
и
ж
е
н и
е
молеКУ1\
цип
д
е
й
ст
в
и я
ко
торых
с
х
о
ж
с
работой
т
ого
са
мого
де
мона
и
з
XJX
ве
ка
.
В
о
з
ь
м
с
м
,
к
примеру
,
ра
зрабо
т
анный
не
д
ав
НО
наноклапан
,
ра
зрешаюший
д в
и
ж
е
н
и
е
мо
л
е
кул л и
ш
ь в
одном
направ
лении
.
Такая
на
номашина
прс
лстав
ляе
г
собой
мо
леку
лярную
структуру
по
д на
званием
ротаксан
,
состоящую
и
з
д
линной
г
а
н
т
е
л
е
о б
р
а
з
н
ой
м
ол
е
к
ул
ы
с
объемными
у
г
лево
доро
дными
г
р у
п
п
а
м
и
на
концах
,
«
о
п
о
я с
а н
н
о
й»
д р
у
г
о
й
цик
лической
с
трук
турой
(обо
значена
красным
на
рис
.
2).
В
нормальном
сос
тоянии
ро
такеановый
с
т
ер
жень
и
зогнут
,
в
ре
зу
льта
те
че го
мо
леку
лярный
цикл
ока
зывае
тся
з
а
ж
а
т
ме
жду
объемными
группами
(рис
.2а)
.
Однако
по
д
во
з
лейс
твием
света
происхо
дит
и
зменение
уго
лковой
к
о н
ф
и
гурации
уг
лево
д
оро
дного
фра
гмен
та
н
а
л
и
н
е
й
ный
,
приво
дящее
к
св
обо
дному
персмешению
молеку
ляр
но
го
ко
льца
к
прогивопо
ложному
концу
«
г
а
нтел
и
»
ротаксана
(рис.
26,8).
Таким
обра
зом
,
в
п
ре
дл
а
г
а
е
м о
м
приборе
обо
зна
ченный
---
б
,'
.
..
.
.'
." :.
... .'.
стоя
щий
н
а Э
ЛСКТРИ'/сской
п
ли
те
,
в
дру
г
само
прои
зво
льно
покрылся
бы
л
ьд
о
м
,
а
плита,
на
против,
на
гр
е
лась
бы
от
охл
а
жлаюшсгося
чай
ника)
.
На
самом
деле
,
ес
ли
в
сис
тему
и
з
д
в
ух
о
тсеков
включи
ть
еше
и
самою
д
е
м
о
н
а,
т
о
ни
к
ак
о
го
нарушения
з
а
к
о
н
о
в
не
произо
йде
т
,
в
ел
ь
д
а
ж
е
несмотря
на
т
о.
'/
ТО
п
с
м
о
н
всемогущ
.
дл
я
выпо
лняемой
работы
ему
нужно
открывать
и
з
а к
р
ы
в а
т ь
з
а
сл о
н ку
,
а
та
кж
е
з
н
а
ть
,
каки
е
мо
л
е
кул
ы
по
длетают
к
ней
.
Для
получения
т
а
к
о
й
информации
необхо
димо
,
например
,
направ
лять на
молеку
лы
электромагни
тнос и
злучение
и
принима
ть
отраженные
сигналы
,
что
нево
з
можно
с
де
л
ать
бе
з з
а
тр
ат э н
е
р
г
и
и
.
По
прошес
твии
бо
лее
века
пос
ле
то
го
,
как
Максве
л
л
придум
ал
с
вое
го
д
е
м
о
н
а.
вс е
чаще
И
чаше
стали
появля
ться
сообщения
о
со
з
дании
иск
усс
твенных
нан
о
машин
.
на
н
ор
о
бото
в
,
прин-
Рис.
~.
И
м
ю
страция
с
сай
та
ht1p:
//s119
7
16185
.websitehome.cQ.uk/
,.", .
..
.•
.--..
..
.
" •
е е
•
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
51