Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
САМООРГАНИЗАЦИЯ
(SelfOrganization)
С
к
ате
рт
ь
-
с
а
м
о б
р
а
н к
а
У
с
ер
дно им
до
ро
г
о
ю
слу
ж
ила,
И
был
в
се
г
п
а
Г
О
ТОВ
Ш\1
вку
с
н
ый
з
а
в
т
р
а
к
,
Обе
д
и
ужин
в
наллсжащи
й
ч а с
.
В
.А
.
Ж
у
к
о
в
с
ки
й
.
•
С
ка
з
к
а
об
И
в
а
н
е
-иар
е
еич
е
u
С
е
ром
Во
л
к
е»
На
верное
,
ка
ждый
и
з
н
ас
с
талкивался
с
си
ту
ациями
,
ко
гда
вернувшись
ус
талым
д
о
м
о
й,
прихо
ди
лос
ь
г
ото
в
и
т ь
ужин
.
Ка
к
наверное
хо
те
лось
в
эт
от
момен
т
ра
зло
жи
ть
на
сто
ле
ска
т
е
рт
ь
-
с а
м
о
б
р
а
н
к у и
не
з
а
б
от
и
т ь
с я
ни
о
чем.
В
ска
зках
часто
вс
тречаются
во
лшебные
вещи
,
которые
за
секунду
накроют
Вам
с
то
л
или
по
строит
д
в
о
ре
ц.
Говорит
,
что
IЮ
всяких
ска
зани
их
и лег
е
нда
х
ес
ть
д
ол
я
прав
ды
,
и
именно
такой
праввой
является
во
зможнос
ть
самопроизво
ль
ной сборки
опрс
лспснных
сл
о
ж
н
ы
х
структур
и
з
мо
леку
л и
ли нано
час
тиц
-
с
троите
льных
б
ло
ков
.
Самоор
г
ани
зация
-
эт
о о
дин
и
з
самых
у
диви
те
льных
и
з
а
г
ад
о
ч
н
ы
х
эффектов
,
которые
можно
пронаб
лю
дать
в
приро
де
.
Залумайтесь.
например
,
как
появи
лись
первые
живые
суще
ства
на
Земле
?
И
пуст
ь э
т
от
вопрос
д
о
сих
(юр
остается
предме
том
споров
,
соврем
енная
на
ука
утверждает
с а
м
о
п
р
о и
з
в
ол
ь
н
о
е
зарождение
жизни
.
Так
,
были
прове
дсны
эксперименты
,
показавши
е
во
зм
ожнос
ть
по
луч
ения
простей
-
ших
составных
элсмен
тов
белков
-
аминокис
л
от
-
в
первичной
атмо-
и
г
ид
р
о
с
ф
е
р
е
Зем
ли
по
д
во
злействием
гро
зовых
р
азрядов
.
Л
по
д
во
з
дейс
твием
ультрафиолета
из
обычной
сиииль
ной
кис
ло
ты
по
лучился
адении
-
о
дно
и
з
а
зо
т
и
с
т
ы
х
оснований
ДНК
и
РНК
.
Чуть
бо
лее
по
злний
опыт
показал
обра
зование
микросфер
бе
лков
и
з
смеси
аминокис
лот
нагре
той
з
а с
т
ы
вающей
л
а в
о
й.
Такие
микросфоры
во
многом
похожи
на
нанокапсулы
,
ко
торые
и
мо
г
ли
бы
ть
первыми
праро
диге
лями
жи
зни
.
Термины
«
с а
м
о о р
г
а
н
и
з
а
ц
и
я»
,
«
у
п
о
р
я
д о
ч
е
ние
»
,
«
с а
м
о
с
бо
р
к а
»
стали
появля
ться
на
стра
ницах
научных
жу
р
нал
о
в в
7
0-
х
г
од
а
х
ХХ
сто
л
ет и я
.
В
это вр
емя
в
оз н
и
кл
а
новая
об
ласть
исс
ле
дований
,
з
ат
р
а
г
ив
а
ю
щ
а
я
ра
зличные
науки
и
посвященная
пропессам
самооргани
зации
.
Анализ
самопроизво
льных
процесеов
упорядо
чения
по
зво
лил
ра
зде
ли
ть
самоорганизованные
системы
на
консервативныс
и
д
и
с
с
и
п
а
т
и
в
н
ы
с
.
Консерва
тивная
самооргани
зация
является
ре
з
ул
ьт
ат
о
м
эво
люции
з
а
к
р
ы
т
ы
х
систем
(обме
нивающихся
е
окружающей
сре
дой
энергией
,
но
не
вещес
твом)
в
направлении
уменьшения
энергии
Гиббса
е
д
и
с с
и
п а
ц
и
е
й и
збыточной
э
н
е
р
г
и
и
(е
уменьшением
т
е
м
п
е
ра
ту
р
ы
)
и
при
ближенисм
системы
к
состоянию
равновесии
.
К
таким
пропессам
с
ле
дует
относи
ть
самосбор
ку
наноструктур
в
упоря
доченные
массивы
или
коллоидные
агрегаты
с
фрактальными
свойс
тва
ми
,
формированис
кристал
лических
решсток
в
твердых
телах
или
квазикрис
таялов
в
жидко
стях,
обра
зование
магнитных
и
ли
ссгнсто
э
лскт
рических
доменов
,
обра
зование
д
в
о
й
н
о й
спи
рали
ДНК
и т
.
д
.
(см
.
таб
л
.
1).
268
•
• •
Т
аблиц
а
1.
С
а
моо
рганизованн
ые
с
ис
те
мы
3D
с
а
м
оо
р
г
ан и
з
ов
а н н
ы
е
си
етем
ы
КР'
ll'
m
а
н
u
ч
е
i
'
к
u
е
вещества
Р
а
в
н овес
ны
е
дли
ны
хи
м
иче
СКИ
Х
св
язей
м
е
жд
у ато
ма
м
и,
моле
кулам
и
ИЛ
И
ион
ами
о
пре
делястоя
п рот
иво
д
ей
ствием
ку
лон
овс
к
их
потенц
иалов
притя
же
н
ия
и
отталкивания
Я
ч
е
и
с
т
а н
стр
ук
т
ур
а
8
сл
ое
вяз
ко
й
ЖИД
КОСТИ
при
неод
н
ор
о
дн
о
м
н
агр
е
в е
явл
яется
следств ие
м
к
он
к
ур
е
нц
и и т
ел
л
оперен
оса
110
м
е ха
ни
зм
ам
те
пло
переда
чи
иконвек
нии
Р
е
гу
л
я
рное р
а
с
пол
ож
ен
и
е
пор
при
а
нодн
о
м
ок
исл
ени
и
воз
н и
кает
при
п ере
с
еч
ени
и
г
р
а
д
ие НТ
О
8
копц
ентра
ции ио
нов
и эле
ктр
и
ческо
го
П
ОЛ
Я
У
п
ор
яд
о
ч
е
нн
а я се
ть
тре
щ
и н
и
ли
вефектов
в
матер
иале
DQЗ
ни
к ае
т
д,1Я
ми
ним
и
зац и
и
ме
х а
ни
ч
е
с
ки
х
на
п ря
жений
при
с
о
к
раЩС
11
ИИ
объе
ма
ве
щест
ва
8
ходе
к
р
исталлиза
ци
и
АЗБУКА
А"Я
ВСЕХ
Упо
р
ядо
ченные
массивы
наноструктур,
фотон
н
ые
к
ристалпы
П
л
о
тн
сй
ш
а я
у
пак
овка
сопри
касаю
ш
ихся
микросф
ер
об
ра
зуе
тся
п
од
де йс
т в
ие
м
эле
кт
ростати
чес
к
их
за
рядо
в,
си
лы
т я
же
с
ти
,
ИЛ
И
в
об
л
а с
ти дв
и
ж
мпе
гсся
м
ен
ис
ка
Ори
ен
тиро
ваннос
р
а
сп
о
л
ож
е
ни
е
де
фекто
в в
м
атрице
воз
пи
к
а ет
и
з
-
за
ме
х
ани
ч
еск
ог
о
«в
ытя
г
ива
н и
я»
п
о
ли мер
а
Р
ег
у
л
яр
но
е
ра
сп
олож
е
ние
06-
ласгей
С
р
азл
ич
н
ы
м
хими
ч е
с
к
и
м
СОСГЗ00
М
возн
и к
ает
в в
и
ду
преоблааан
и
я
го
м
оа
том
н
ы
х
вза
имодейст
в
и
й
н
ад
г
е
т
еро
а
том
н
ы м
и
П
е
ри
о
дич
еска
я
стру
кту
ра
с
ор
ие нт
и
рован
ны м
р
ас
поло
ж
енн
ем
мо
нох
р
исталл
и
чес
ки
х
областей
я
н
л
я
ет
с
и
след
ст в
ие
м
МИНИМИ
зации
н
апря
ж
ений
между
зе
р
на
м
и
в
ходе
рос
т
а
269
У
п с
р
я
во
ч е
н
н о
е
распо
ложе
ние
областей
с
взаимоор
иен
тироваииым
н
аправлением
магнитны
х
м
о м
ен
т
о
в
являет
си
ре
зу
льта
том
к
он
кур
е
н
н
и
и
обмсннои
э
н
е
р
г
и
и
и
эн
е
ргии
размаг
ничивания
Упор
ялоченн
ое
распо
ло
жен
ие
областей
с
ориентированным
вект
ором
искаже
ния
С
ТРУК1
'У
ры
во
зиика
е
т
вслс
лствие
эл
ек
т
рост
ат
ических
в
з
аимо
л
е
й
сгн
и
й и
ра
з
иос
ти
потен
ц
ия
лов
на
граня
х
крис
талли
та
С
с..
1
СКТИВ
НОС
св
я
зывание
пур
и
новых
и
пи
римилиновы
х
осно
ван
ий
:
аденина
и
тим
ин
а
(ил
и
урацил
а)
,
гуа
н и на и
ц
игози
н
а
д
в
ух
мо
лек
у
л
дИК
ПР
"
обра
зовани
и
двойной
спирал
и
Доменная
структура
.
м
а/
н
u
m
n
ых
мат
ериалов
Помеяная
структура
с
е
г
не
т
дэя
е
к
т
р
ик
о
в
Упорядоченнос
располож
ение
викрей
А
б
р
и
косова
В
сверх
п
ро
во
д
н
ик
е Б
магнитно
м
поле
опрс
ве
ляетси
конкуренц
ией
п
роцсссов
выталкивания
и
ирон икновсния
П
О
Л
Я В
образен
Расширяю
щи
ес
я
кольца
В
реа
к
ции
Б
е
ло
у
сова
~
Жаботи
нск
о
'
'О
являются
следстви
ем
вза
и
МОС
8 Я
З
И
эффектов
а
вто
к
о
л
еба
т
е
льн о
й
р
е
акци
и
и
д
и
фф
уз
и и
У
п
о
ряд
о
ч
ен и
е
м
ол
е
к ул
яр
н
ы
х
ассоп
ив
тое
или
мицсл
п
вод
воздействие
м
слабых
л и
сфиль
ны
х
/
п
и
офоб
н
ых
ИЛИ
электро
статически
х
В
а
н
-
л
ер
-В
аал
ьс
о
вых
взаи
мо
действи
й
Сме
ша
н
н ое
сосmОЯlfllе
с
веп
хпроеодник
о
/1
рода
Аналогично
,
в
сл
уч
а
е
интенсивного
прито
к
а
эн
е
р
г
и и
и
з
вне
ока
зы
вается
во
зможным
об
р
а
зование
ор гани
зованных
дuссunатU611ЫХ
структур
являющихся
сле
дствием
эволюции
сиетемы
в
сильн
о нер авнон
есных
условиях
(
дис
сип
ати
нная
са
мо
о
р
га
н
иза
ц
и
я
).
В
данном
слу
чае
д
в
и
ж
у
щ
е
й
силой
органи зации
является
стремление
к
ув
е
л
и
ч е
н
и
ю
беспорядка
или, бо
л
ее
научно,
энтропии
системы
.
К
числу
диссипа
т
ин
н
ы
х
сам
ооргани
зо
в
анны
х
стру
ктур
относят
пространс
т
венно
-перио
дич
еские
конвективные
системы
,
с
и
сте
м
ы
с
х
а
о
т
и
ч
е с
ки
м
пов
е
дением
,
некоторые
типы
д
ина
м
и
ч
ес
к
и
х
фракталь
ных
структур
,
перио
диче
ские
простр
анстве
нно-врс
-
мснные
структуры
-
ав
то
ко
лебания
и ав
товол
ны
(таб
л
.
1).
И
зучение
проп
ессо
в
самоор
гани
зации
и
са
мосбопки
по
зв
олил
и
установить
,
что
М
Я
фор
миро
вания
ус
тойчивых
у
п о
р
яд
о
ч
е
н
н
ы
х
с
трук
тур
необходимо
наличие
л
о
к
ал
ь
но
го
минимума
погенциал
ьн
ой
э
не р
г
и
и;
среди
во
зможных
ц
ру
ГИХ
сос
тояний
сис
т
емы
,
и
ными
с
ловами
,
фор
мирование
у
поря
дочен
ных
структур
.
о к
аз
ы
вается н
е в
о
з
м о
ж
н
ы м
при
н
аличии
только
притягивающего
или
то
л
ь
к
о
о
ттал
к
и
ва
ю
щ
е
г
о
потенциала
ме
жду
пр
о
с
тейшими
э
л
ементами
.
При
э
том
с
а
мооргани
заци
я я
вля
е
т
с
я
строю
не
равновесным
пр
оцес
сом
,
во
многом
опрс
д
еляе-
270
НАНОТЕХНОI\ОГИИ
мым
к и
н
е
т
и
ч
ес
к
и
м
и
факторами.
Так
,
а
грега
ция
нанокластерое
.
я
вл
яе
т
с
я
гора
здо
бо
л
ее
быс
трым
проце
ссом
,
чем
рекристалли
зация
с
обра
зо
ванием
бо
лее
крупных
час
тиц
.
С
ле
до
ва
те
льн
о
,
формир
овани
е
массивов
нанострук
тур
сл
ед
ует
относи
т ь
исключительно
к не
ра
в
н о
в
ес
н
ы
м
я в
л
е
н
и
я
м
.
В
равновесных
же
у
с
лов
иях
сам оор
г
ани
зация
ока
зыв
ае
т
ся
не
во
з
м
о
ж
на
по
при
чин
е
ст ре
м
л
е
н и
я
сис
темы
в
це
л
о
м
к
ув
е
л
и
ч е
н
и
ю
э
н
т
р
о п
и
и
(то
ССТЬ
гомоген
ном
у
«
с
м
е
ш
и
ва
н и
ю
»
а
томов)
.
Это
означает
,
что
л
ю
б
ы
е
процессы
ор
гани
зации
можно
рас
сматри
в а
ть
как
накоп
ление
с
и
с
т
е
м
о
й
по
тен
циальной
э
н
е
р
г
ии.
При
Э
ТО
М
формирующи
е
ся
ст
ру
кту
р
ы
об
л
адают
самоподобием
-
как
к
р
и
с
талл
и ч ес
к
ие
вещ
ес
тва
с
о
с
т
о я
т
и
з
о
т
де
ль
ных
ат
ом
о
в,
та
к и
агрег
аты
наночастиц
СОС
ТОЯТ
и
з
о
т
д
е
льных
нанокристаллов
.
Ин
т
срссно
о
т
мети
т
ь
,
ч
то
б
о
льшую
часть
живой
при
ро
ды
пре
дст
а
вл
яю
т
сис
т
емы
,
обладающие
самопо
д
обием
по
функциям
или
по
стр
у кт
уре
(на
п
ример
,
ц
епочк
а
кл
ет
о
чн
о
е
я
дро
---;
клетка
---;
орг
ани
зм
---;
биосфера)
,
'по
м
ожно
р
асцени
-
вать
как
стрем
ление
живой
приро
ды
к
у
в
ел
и
чению
собственной
вн утренн
ей
э
н
е
р
г
и
и
.
За
работы
п о
термо
динамик
е
необратимых
процессов
,
особенно
з
а т е
о р
и
ю
диссипативных
структур
в
1977
го
ду
И
.Р
.
Пригожину
бы
ла
присужден
а
Нобелев
ская
премия
по
химии
.
Сегодня
полхо
ды
самоорганизации
уже
испо
ль
з
у
ют
в
раз
личных
т
е х
н
о
л
о
г
и
ч
е
с
ки
х
процесса
х
(оп
тические
у
двоите
ли
час
то
ты
,
констр
укцион
ные
компо
зиционные
ма
тери алы)
,
при
э
т
о
м
основной
упор
в
высоко
т
ехно
логичных
об
лас
тях
науки
и
техники
стави
тся
на
применение
пропессов
самосборки
.
Так
корпорация
IВM
уже
выпусти
ла
первые
интсгральны
с
чипы
с
при
мснсни
см
самосборки
составных
у
злов
,
а
о
дин
и
з
мировых
л
ид
е
р
ов
в
прои
зводстве
носи
телей
информации
-
компания
Seagate
исполь
з
у
ет
самоупорядочение
ма
гнитных
частиц ДЛ
Я
соз
дания
сред
хранения
инф
ормации
со
сверх
высокой
плотностью
з
а
п и
с
и
(сре
ды
SOMA-
sclf-ordcrcd
mаgпеtiс
arrays).
Посмотрим,
далеко
ли
до
во
площе
ния
ска
т
е
р
т
и-
с
а
м
о
б ра
н
к
и
в
жизнь
...
Ли
т
ера
тура
1.
Пр
и
г
о
жи
н
И.
Р
.
,
С
т
енг
е
ре
И
.
Пор
я
док
из
х
а
о
с
а
:
Но
вы
й
д
и
ало
г
ч е
л
овек
а
с
приро
дой
.
5
-
е
и
з
п
.
2005.
2
96с
.
2.
Тре
тьяков
Ю
.Д.
Ус
п
е
х
и
хи
мии
.
2003.
Т.
72,
N>
8.
С.
731- 763.
АЗБУКА
А/\Я
ВСЕХ
271.
САМООРГАНИЗОВАННЫЕ
МАССИВЫ
(Superlattices)
Мы
ки
рп
ич
з
а
к
и
рп
и
чо
м
В
с е
й б
ри
г
адо й
с
тр
о и
м
д о
м
...
Е.А
.
Г
у
д
или
н
Чи
т
а
т
е
ли
,
зна
ко
м
ы
е с
те
х
н
оло
г
и
я
м
и
полу
ч
ения
уп
орядоченны
х
м
ассиво
в
н
ан
о
ча
ст
иц
,
со
гласятся
с
тем,
ч
т
о
эту
ста
тью
с
ле
дует
нач
ать
с
а
нал
ог
и
и
по
ве
дения сферич
еских
наночастиц
с
об
ыч
ными
ш
ар
иками
.
Многие
из
ва
с,
на
вер
но
е
,
по
мн
ят
игру
в
б
иль
я
рд
и
у
кл
адк
у
ш
аров
в
«
п
и
р
а
м
и
ц
у»
-
в
з
а
м
к
н
ут
о
м
объем
е
ш
ары
сами
272
образ
у
ют
равносторон
н
ий
тр
е
у
г
ольник,
прич
ем
исключит
ельно
о
дним
способом
.
Ес
ли
же
их
«
на
с
ы
па
т
ь» В
большой
ящик
и
немно
г
о
потр
я
сти
,
то
они
самопроизв
о
льн
о
обра
зую
т
прак
т
и
ч
е
с
ки
идеально
уп
ор
ядо
че
нн
ую
струк
т
ур
у
.
В
н
екот
орых
с
лучаях
а
то
м ы
од н
ого
с
о
р
та
так
же
можно
рассматри
в а
ть
11
ви
де о
д но
р
одн
ых
по
ра
змеру
шаров
,
которы
е
а
н
алогич
ным
обр
а
зом
упорядочив
аются
в
ограниченном
о бъе
м
е
.
В
хи
мии
и
кри
сталлогр
афии
д
а
ж
е
сущ
ест
в
ует
т
е
р
мин
«
пл
от н
с
й
ш
ая
ша
рова
я
у
п
ак
овк
а
»
.
Подобно
ат
о
м
ар н
ы
м
а
н
са
м
б
ля
м
и
м
акр
осфе
рам
сферические
н
аноча
стицы
способны
с
п о
н
танно
собираться
в
уп о
р
я
д
о ч
ен н
ы
е а
г
р
ег
ат
ы
(сверхреш
етки)
.
Основными
причинами
тако
го
«
с
л
и
па
н и
я»
наночас
тиц
яв
ляются
ра
зличны
е
с
лабые
силы
(
э
лектростатические
и
капи
лляр
ны
е
взаимодействия
,
поверх
н о
стное
н
атяже
ние)
,
которые,
в
целом
,
стремятся
уменьшить
общую
п
лощадь
поверхности
наночас
тиц
и
,
сле
довательно
,
их
пов
ерхностную
э
н
е
р
г
и ю.
Вп
ервые
упор
ядоченные
массивы
наноча
стиц
Рис
.
1..
У
поря воче
нный
ма
ссив
н
а
н
о
ч
а
с
тиц
золота
НАНОТЕХНОI\ОГИ
И
з
ол
о
та
диаметром
~
4
нм
в
оболочке
алкилтио
лов
были
получены
в
1995
г.
медленным
упари
ванием
растворителя
,
а
двумя
месяцами
позже
удалось
«
ул
о
ж
и
т
ь»
монодисперсные
пятинано
метровые
частицы
селенила
кадмия
.
Чем
одно
роднее
были
исходные
наночастицы
,
тем
«пра
вильнее
»
становилась
их
упаковка
в
массиве
.
На
сего
дняшний
день
синтезированы
д
в
у
и
трехмерные
органи
зованные
массивы
нано
кристаллов
Pt, Pd, Ag, Au,
Ге
,
Со
,
ГеР!,
Fe
J0
4
,
Со
з
О
4
,
СоО,
CdS, CdSe, CdTe, PbSe,
сплавов
Fe-Pt,
Au-Ag,
наноструктур
«
я
д
ро
В
оболочке
»
CdS
/C
dSe, CdSe
/CdTe,
Pt
/Fe,
Pd
/Ni
и
других
,
стаби
лизи
рован
н
ых
п
о
в
ерхн
о
стн
о
-
а
кти
вными
Рис
.
2.
Микрофотографии
характерных
проекuий
бинар
ных
с в
е р
х
ре
ш
ет
о
к
.
образова
нных
ра
зли
чными
наноча
еrиuами
,
и
модельные
элементарны
е ячейки
с
оот
в
е
т
с
т
в
у
ю
щ
и
х
т
ре
х
м
е
р
н
ы
х
ст
р
ук
ту
р
АЗБУКА
ДЛЯ ВСЕ
Х
273
веществами
(
р и
с
.
1, 2).
Кр
ом
е
того,
дл
я
ани
зот
р
оп н
ых
н
аноч
а
с
т
иц
удал
ось
до
б
и
т
ьс
я
фор
ми
ро
в
ания
орисн
т
ационно
-
упор
я
л
оченных
мас
с
ивов
.
О
д
н
ор
о
лныс
п
о ра
зм
еру н
ано
ч а
с
тицы
м
ожн
о
«с
обрать»
в
пр
о стр
ан
ственно
-уп
орядо
ч
енн
ы
е
ст
руктур
ы,
пр
е
лс
т
а
вляющи
е
с
об
ой
о
д
н
о
мерны
е
«
нит
ки
» ,
д
в
у
м
е
р
н
ы
е
п
лот
но
упако
ванны
е
с
ло
и,
трех
ме
р н
ые
масс
и
в
ы
или
«
мал
ые»
класте
ры
.
Тип
орга
н
иза
ц
и
и на н
е
час
ти
ц
и
стр
ук
тура
об
раз
ую
шегос
я
м
ас
си
в а
зав
ис
ят
о
т
у
сл
овий
с
и
нт
еза
,
д
и
а
м
етр
а
ч
ас
тиц
,
при
роды
п
оверхн
ост
н о
-
а
кти
в
н
ого
в
е
щества
и
д
аж
е
от
д
и
с
п
е
р
с
и
о
н
н о
й
с
реды.
О
дна
к
о да
ва
й
т
е
ве
р н
емс
я
к п
л
о
тн
сйшим
у па к
ов
ка
м
:
есл
и
в
ящик
«
н
а
с
ы
п
ат
ь»
дв
а
тип
а
ш
ар
ов
с
о п
р
с
делен
ным
со от н
о
ше
н
и
е
м
ра
з
ме
р
ов
,
м
о
ж
н
о
получ
и
ть сл
ожн
ые
,
о
р
г
ан
изо
ва
н
н
ые
ст
рукту
р
ы,
по
д
обные
ат
о
м
н
ы м
решетк
ам
к
р
исталл
и
ческ
и
х
с
оед
ин
е
н
ий,
типа
NaCI,
AIВ
2
и Т
.Д
.
Для
ф
о
рм
и ро
ва
н
и я
аналоги
чных
стр
ук
ту
р
н
а
на
н
оуров
н
е
ис п
ол
ьзу
ю
т
ко
л
лоидные
ра
ст
в
ор
ы
с
б
им
од
аль
н
ым
ра
спр
е
де
лением
на
но
час
т
и ц
.
При
э
т
о
м
ва
р
ь
и
рован
и
е
р
азмер
ов
нанокристаллов,
к
онце
нтр ац и
и
,
приро
лы
ра
ств
ор
ит
ел
и
,
тем
пе
рату
ры
и
скоро
сти
ос
а
жде
-
ния
п
озво
ляе
т
подо
бр
а
т
ь
оп
тим
альные
ус
ловия
для обр
азования
тр
ехмерных
а
н
с
амб
лей
н
ано
кристал
лов
,
и
зостру
ктурных
и
зв
е
стным
интер
мс
т
ал
личсским
со
е
динсниям
(рис
.
2).
Воз
можность
управле
ния
проц
ессом
орг
ани
зации
наночастиц
в
пр
остранс
т
венно-упори
доч
енные
с
верхрешетки
в
о
многом
о
п
ре
д
ел
я
е
т
с я
стаби
ль
ностью
зо
ля
наночастиц
в
процес
се
испарения
рас
твори
г
е
ля
.
По
дбор
ра ст
в
ори
т
е
л
я
дл
я
обес
псчсния
м
сдлсн
ной
д
е
ст
а
б ил
иза
ц
и
и
по
зво
ляет
получ
ать
трехмерны
е
сверхреше
тки
н
а
н о
к
р и
с
таллов
с
да
л
ь
ним
порядком
(до
100
мкм)
.
Сегодни
ПРОСТРШlс
т
веНIЮ-УПОР
И
Jl
оченныс
м
ассивы
еще
не
н
а
шли
ши
рокого
И
СПО
Л
ЬЗО
ва
ния
в
технике
,
однако
ужс
р
а
ссм
атриваются
во
пр
осы
их
применения
для
устройств
храпения
информаиии
со
сверхвысо
к
ой
скорост
ью
з
апи
си,
оптиче
ских
позиционно
-чувстви
те
льных
наносенсоров
И
л
юм
ин
ес
ц
е
нтн
ы
х
паие
ле
й
.
К
том
у
ж
е
,
со
гласно
даж
е
самым
с
к
р
о
м
н
ы
м
оц
енк
ам
развитие
подходов
самосборки
И
те
х
н
ол
о
г
и
че
скос
применение
самооргани
эованных
массивов
на
ноструктур
по
з
во
лит
в
ый
т
и
на
качественно
но
вый
уро
вен
ь
в
развитии
наноиндустрии
и
ин
формационн
ы
х
техно
логи
й
.
ЛII
т
ера
тура
1. Poole
С
.
г
.,
Ое
еп
»
FJ.
Intгoduction
(о
Nano(echnology. Wiley-Inte rscicnce, 2003.
Р
.400
.
2. Roteflo V. Nanoparticles: Building Blocks
Сог
Nanoteehnology (Nanostructure Science and Technology),
Springer, 2003.
Р
.
300.
274
НАНОТЕХНОЛОГИИ
САМОСБОРКА
(SelfAsseтbly
)
Кай
во
зился
с
плоскими
острок
он
е
чными
Л
Ьд
и
нами
,
укладывая
и х
на
все
в
о
зм
ожны
е
л ад
ы
... 011
с
клад
ы
в
ал
и
з
Л
ЬД
И
Н
и
ц
е
л
ые
сл
о
ва
,
но
ник
ак не
мог
с
ложить
т
о
г
о
,
что
е
м
у
ос
обенно
х
оте
л
ос
ь,
-
С
ЛОВО
«
ве ч
н
о
с
т ь»
.
Сн
ежная
к
о
ролева
ск
а
зал
а
ему
:
«
Е
сп
и
т
ы
с
ложишь
эт
о
с
л
ово
,
т
ы
бу
дешь
сам
себе
госпо
дин
,
и Я
по
парю
тебе
ве
сь
с
вет
и
пару
новых
КОНЬКОВ
»
.
НО
ОН
никак
не
мог
его
с
ложи
ть
.
Г
.
-Х
Анд
ер
с
ен
.
«
С
н
е
ж
на
я
к
о
ро
ле
в
а
»
Рис.
L
Кай
так
и
не
с
м
ог
с
о б р а
т
ь и з
ЛЬДИНОК
слово
..
веч
НОСТЬ
"
(
Г.
-
Х
.
Андерсен
..
Снежная
королева
"
,
имюстрация
В
.
Ерко
)
.
Современные
н
ан
отехноло
ги
с
т
ре
м
я
тс
я
с
о
зд
ат
ь
такие
у
словия
,
ч
тобы
т
ре б
у
е
м ы
е
ст
р
ук
ту
ры
собирали
с ь
с
а
м
и
..
Наверное
,
Кай
был
бы
не
против
,
если
бы
после
часов
его
бесплодных
усилий
льдинки
сжа
лились
и
сами
сложились
в
требуемое
с
лово
.
Интересно,
задумывались
ли
Вы
ког
да-нибудь,
почему
буквы
сами
не
складываются
в
слова
,
разбросанные по
комнате
вещи
не
хотят
сами
раскладываться
по
ящикам
,
а
на уборку уходит
масса
времени
,
которого
и
так
всегда
не
хва
тает.
На
самом
деле,
стремленис
к
беспорядку
является
одним
из
фундаментальных
законов
термодинамики
,
согласно
котором
у
энтропия
(мера
беспорядка)
любой
изолированной
сис
темы
стремится
увеличиться
.
Иначе
говоря,
со
гласно
этому
закону
,
вещи
«
п
р
осто
мечтают»
са
мопроизвольно
ока
заться
разбросанными
по
комнате
,
и
разложатся
по
ящикам
лишь
в
том
случае
,
если
комната
перестанет
быть
изо
лиро
ванной,
и
в
нее
начнется
приток
энергии
извне
в
ви
де
вашей
кропотливой
работы.
Этих
законов
никто
не
отменял
и
в
нано
мире
.
Если
ВЫ
хотите
упорядоченно
«
р
а зл
о
жить
»
молекулы
или
наночастицы,
пос
ле
дние
наверняка
не бу
дут
разделять
ваше же
лание
.
О
некоторых
способах
упорядочения
нано
объектов,
свя
занных
с
кропот
ливой
работой
нанотехнолога
(см
.
Сканирующая
зондовая
мик
роскопия,
Нанопиниет
,
Оптический
пиниет
и
др
.),
Вы
можете
прочит
ать
в
этой книге
.
Впро
чем
,
бывают
ситуации
,
когда
при
опре
делен
ных
условиях
микро
-
и
ли
нанеобъек
ты
вдруг
27
начин
ают
сами
выстраиваться
н
виде
упорядо
ченных
структур
.
Например
,
одинаковые
по
ра
змеру
шарики
в
стакане
сами
складываются
в
плотнейшую
шаровую
упаковку
.
Претиворе
чия
с
фун
даментал
ьными
з
а
к
о
н а
м
и
природы
злесь
н
ет
-
система
в
данном
случае
оказывает
ся
не
изо
лированна
,
и
на
нанообъекты
оказы
вается
какое-то
внешнее
воз
действие
.
Однако
в
о
т
личие о
т
посталийных
мето
дов
органи
зации
системы
,
данное
воздействие
направлено
не
на
конкре
тную
частицу
,
а
на
все
сра
зу
.
Вам
не
нужно
выстраивать
тр
ебуемую
структуру
вруч
ную,
помещая
нанообъекты
в
требуемые
точки
пространства
один
за
дру гим
-
со
злаваемые
условия
таковы
,
что
нанообъскты
делают
эт
о
сами
и
одновременно
.
Процессы,
использую
щие
со
здание
таких
особых
усло
вий
,
называ
ются
пропессами самосборки
.
и
уже
сейчас
они
играют
важнейш
ую
роль
во
многих
об
ластях
науки
и т
е х
н
и
к
и
.
в
настоящее
врем
я
известны
примеры
того
,
как
с
помощью
различных
мето
дов
самосбор
ки
удавалось
по
лучать
упорядоченные
струк
туры
как из
молеку
л,
так
и из
более
крупных
образований
-
нано
-
и
даже
микрочастиц
,
Для
со
з
дания
особых
условий
,
при
которых
в
кон
кре
тной
системе
происхо
лиг
самосборка.
мо
гут
быть
использованы
гравитационное,
элект
рическое
и
ли магнитное по
ля,
капиллярные
силы,
игра
на
смачиваемости
-несмачиваемо
сти
компонентов
системы
И
другие
приемы
.
Рассмотрим
простую
систему,
наглядно
ил
л
юс
тр и
р
у
ю
щ
у
ю
различные
по
дхо
ды,
испо
льзу
емые
для
самосборки
.
Пре
дположим
,
у
нас
есть
закрытый
сосуд
с
водой
,
в
которой
д
и
с
п
е
р
г
и
рованы
ко
л
лоидные
сферические
частицы
на
основе
полистирола
,
и
мы
хотим,
чтобы
части
цы
образовали
упорядоченную
структуру,
как
показано
на
рис
.
2.
Если
сосуд
изо
лирован
от
внешних
воздействий
(например
,
парит
в
от
-
Рис.
2.
Само
сборка по
л и
ст
и
ро
льны
х
микро
сфер
под
дей
с
твием
(
а)
г
ра в ита ц
и
о
н
н
ог
о
поля
.
(6)
капимярных
с
ил,
(
В,
г
)
С
ИЛ
поверхно
с
т
ного
н
а
тяж
е
ния
и
(
А)
элек
триче
ско
го
пое
я
.
В
центре
-
элек
тронно-микро
екопиче
екое
и
з
ображение
у
п
о р я
д
оч е
нны
х
п
о
ли
с
тир
о
льных
микро
сфер
,
Обр
азец
син
тезирован
на
Фак
ул
ьтете
н
ау
к
о
м
атериа
лах
МГУ
им
.
М
.В
.
Лом
о
но
с
о
в
а
НАНОТЕХНО/\ОГИ
И
кры
том
космосе)
.
т
о
эт
о
г
о
нико
г
д
а не
произой
д
е
т,
поско
льку
частицы
по
листиро
ла
несут
о
д
ноименный
э
л
е
к
т
р
и
ч
е с
к и й
з
а
р
я
д
и
по
э
тому
отталкив
аю
тся
д
р у
г
от д
р
у
г
а
.
Какие
ж
е
ус
ловия
необхо
димо
со
з
дать
для
самосборки
'?
Вари
антов
н
еско
лько
.
Самое
про
с
то
е
решение
-
в
е
р
н
ут
ь
сосу
д на
Зем
лю
.
На
п
о
ли
с
тиро
л
ьн
ы
е
м
ик
рос
ф
е
р
ы н
ачне
т
д
е
й
с
т
в
о
в
а
ть
си ла
тя
ж
ес
т
и
,
под
д
е
й ст
в
и
е
м
ко
торо
й
час
т
и
ц
ы
н
ачн
ут
о
с е
да
ть н
а
д н о
сос
у
да
,
обр
азуя
упорядоч
енн
ую
с
тр
у
кту
ру
(рис
.
2а)
.
Друг
ой
способ
о
с
уш
ест
вить
с а
м
ос б
о
р
ку
-
открыть
со
су
д
и
вер
тик
ал
ьно
помес
ти
ть
11
него
сте
кл
я
н
н
у
ю
п
одл
ож
к у
(ри
с
.
26).
В
об
лас
ти
гра
ни
цы
р
аз
д
е
л
а
«
п о
дл
о
ж
к
а
-
в
од
а-
в
озд
у
х»
обра
з
уетс я
мени
ск
,
11
ко
торый
ча
стицы
б
у
дут
в
тя
г
и
в
ат
ьс я
под д
е
й
с
т
в
и
е
м
к
ап ил
лярных
сил
.
По
мере
исп
ар
е
н
ия
в
од
ы
мениск
б у
д
ет
спо
л
з
а
т
ь
вни
з
по
п
о
лло
жке
.
ос
та
вл
яя
з
а
собой
п
ленку
и
з
у
п
о
р
я
л о
ч е
н
н
ы
х
полис
тиро
льных
микросфер
.
С
а
мо
с
б
о р
к
а
по
д л
е
й
с
т в и
е
м
капи
л
лярных
сил
-
эт
о
очень
распространенный
способ
синте
за
стру кту
р и
ро
в
а
н н
ы
х
м
и
к
р о
-
и
наноматериалов
,
Ещ
е
о
дин
нес
л
ожный
способ
д
о б и
т
ьс
я
упо
ряд
оче
ния
по
ли
стиро
льны
х
частиц
-
поместить
к
аплю
сус
пе
н
з
и
и
и
з
н
а
ше
го
с
о
с
у
д
а
на
ги
дро
фи
ль
ную
п о
верх
но
с
ть
(рис
.
26).
По
мере
высы
х а
н и я
кап
ли
ча
стицы
б
у
дут
собир
аться
в
м
е
ст
е.
и
в
д
а
н
н
о
м
с
лучае
с
амос
борка
бу
дс
т
пр
оисхо
л
ить
по
д
д
е
й
ст
в
и
е
м
си
лы
пов
ерхностного
на
тяжения
.
В
сл
у
ч ас
поли
с
тиропьных
микросфер
п
оверхность
,
на
которой
происходи
т
самосбор
-
ка,
не
обя
за
те
льн
о
должна
быть
т
ве
р
д
о й
.
Де
ло
в
т
о
м
,
ч
то
п
ло
тность
по
лис
тиро
льных
частиц
очснь
бли
зка к п
ло
т
ности
волы
,
по
этому
по
л и
м
е
р
н
ы
е
шарики
,
о
к
а
з
ав
ш
и
ес
я
на
по
верхн о
сти
во
ды
,
не
тонут
.
Таким
обра
зом
,
при
нагре
вании
суспензии
по
листиро
льных
микросфер
на
поверхности
быстро
образуется бе
лая
плен
ка (прак
тически
как
пенка
на
мо
локе)
,
кото
рая
т
а
к
ж
е
состои
т
и
з
уп
орядоченных
частиц
(рис
.2
г)
.
Наконец
,
как
уже
отмечал
ось
,
по
листиро
ль
ные
микросферы
заряжены
,
поэтому
дл
я
их
самосборки
можно
испо
льзов
ать
эл
е
кт
р
и ч
ес
к
о
е
по
л
е
(рис
.
2д)
.
Сис
тема
по
листиро
льных
микросфор
в
воде
д о
с
т
ат
о
ч
н
о
проста
,
и
далеко
нс
все
и
з
рассмо
т
ренных
способов
самосборки
можно
примени
ть
дл
я
по
луч
ения
упорядоч
енных
структур на
ос
нове
бо
лее
сложных
объектов
.
Впрочем,
мно
гообр
азис
микро-
и
нанос
трук
турированных
м
атериало
в
,
по
лученных
мето
д
ами
самосбор
ки
вслико
-
это
И
свмособираюшиеся
монослои
.
и
ра
зличные
мезопористые
структуры,
и
фо
тонные
кристаллы
...
Огромное
з
н
а ч
е
н и
е
про
пессы
самосборки
имеют
и
в
живой
(рост
ко
раллов
,
ракушек
,
з
у
б
н
о
й э
мал
и
...),
и в
ноживой
природе
(
снежинки
,
оп
алы
...).
В
нас
тоящес
время
процессы
самосборки
начинаю
т
актив
но
испо
л ьзоваться
и в
прои
звопстне
.
В
час
т
ности
,
и
зве
с
тная
компания
18М
вне
дряс
т
про
цессы
самосборки
для
с
оз
дания
компьютерных
чипов
нового
поколсния
.
Ли
т
ер
а т
ур
а
1.
Т
р
ет
ь
як
ов
ю
л
.
У
с
п ех
и
х и
м
ии.
2003.
Т
.
72, }';Q8.
С.
731- 763.
277