Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
I
~еремещение
иmы
I
~
е
м
е
щ
е
н
и
е
иmы
I
~
и л
е в
е р
а
I
ОТI<Лонение
кантилевера
Рис.
з
.
Р
а
з
нов
и
д
ност
и к
онтактной
дем
:
8 -
м
е
т
од
п
о
стоян
н
ой
вы
с
оты
,
б
-
м
е
т
од
постоя
нн
ог
о в
з
аим
од
е
й с
тви
я
(www
.пt
mdt.гu)
по коор
дин
атам
Х
и
У
,
т
о
г
да
к
ак
и
з
меряемый
сигнал
корр
е
лиру
ет
с
по
ложением
зонда
над
обра
зцом
110
коор
динат
е
Z.
В
з
а
в
и
с
и
м
о
с т
и
от
принцила
и
з
м
ер
ени
я
сигнала
ра
зличают
д
в а
способа
исс
л
е
дования
поверхности
мето
дом
СЗМ
(ри
с
.
3).
Мето
д
постоянной
вы
соты
заключается
в
точном
и
змерении
ве
личины
в
заимо
дейсгвия
з
о
нда
и
поверхнос
ти
в
процессе
сканировании
при
постоянном
расс
тоянии
между
з
о
нд
о
м
и
поверхностью
обра
зна
.
В
ре
зультате
получают
з
а в
и
с
и
м
о
с
т
ь
ин
тенсивности
регистрируемого
сигнала
о
т
по
лож
ения
з
о
нд
а
Над
обр
азцом
.
Метод
п
остоянно
го
в
з
а и
м
од
е
ис
т
вия
з
а
кл
ю
ч
а
е
тс
я в
и
змерении
коор
динаты
зо
н
д
а
Z
над
об-
ра
зном
в
процсссс
с
ка
н и
ро
ва
н и
я
при
постоян
ной
интенсивнос
ти рабочего
в
заимо
лействия
,
которое
зад
а е т с
я
пут
ем
обратной
свя
зи
.
В
ре
з
у
л ь
т
а
те
но
лучают
зависимост
ь
расстояния
м
е
ж
ду
зонлом
и
повсрхносгью
обра
зна
Z
II
~
c
o
n
'"
(Х
,
У)
при
пос
тоянной
инт
енсивнос
ти
сигнала
от
по
л
о
ж
е
н
и
я
з
о
ил
а
над
образцом
.
Однако
получен
ный
эти
м
мето
дом
массив
д
а
н н
ы
х
не
отображает
реальной
кар
тины
т
о п
о
гр
а
ф
и и
поверхности
,
Мето
д
постоянного
взаимо
действия
обычно
ис
пол
ь
зуется
для
исс
ледовании
корреляции
топо
графического
кон
траста
с
д
ру
г
и м и
т
и п
а
м
и
рабо
чих взаимодействий
(как,
н
а
п
р
и
м
е
р
.
ориентации
магнитных
д
о
м
е
н
о
в
,
напряженности
эл
е
ктрос
т
а
т
и
ч е с
к
о
г
о
ноля
н
ад
образцом
и
т
.д
.)
,
Ли
т
ература
1. WWW
.пlmdl.
Г
U
2.
S
с
зпп
il1
g
РюЬ
е
Microscopy 3
11
d
Spe
ctгo
scop
y
:
'Пз
еогу
,
Те
сппкш
е
ь.
а п
ё
Applicaliol1s Ed. Dawl1
80l111
еll
Wiley-VCH ; 2
е
ё и
ю
п
,
2
О
ОО
.
88
НАНОТЕхналоги
И
СКAlIИPУЮЩАЯТУННЕЛЬНАЯМИКРОСКОШlЯ(CfМ)
(Scanning
Тиnnel
Microscopy)
М
ы
и
с
к
ре
н не
ве
р
и
м,
ч т
о
кра
со
т
а
ат
о
м
н
ы
х
ст
р
укту
р
посл
у
жи
т ст
и
мул
о
м
к
пр
имен
с
иню
да н
н о
го
м
е
то
д
а
к
р
е
ш
е
н
ию
те
х
зада
ч,
где
он
см
о
жет
п
р
ин
ес
ти на
ибольш
у
ю
п
о
ль
з
у
чел ове
честву.
Г
.
Бинни
г.
Г.
Р
о
р
е
р
.
1986
г.
С
х
е
м
а
м
е
т
од
а с
ка
н и
р
ую
щ
е
й
гу
н
не
еь
но
и
микр
оск о
п
ии
Как
ни
с
транно
,
несмотря
н
а
всю
нови
зну
те
м
ат
и к
и
нанотехнологий
,
основы
метода
ска
нирующей
тунне
л
ь
ной
м
и
к
р о
с
к
о
п
и и
,
я
вляю
щейся
на
сего
лив
о
дним
И
З
основных
ме
то
лов
исс
лс
дования
нанос
т
рукту
р
и
пленочных
м
а
те
ри
алов
,
бы
ли
з
ал
о
ж
е
н
ы
еще
11
тридц
атых
г
о
да
х
ХХ
в
ека
.
Им
енно
то
гда
Г.А.
Гамоным
бы
ло
ре
шено
у
равнение
Шр
е
ди
н
г
е
ра
,
описывающее
во
з
можность
прео
до
ления
частицей
э н
с
р
гет
и
ч е
с
кого
барьера
даже
в
сл
учае
,
ког
да
ее
э н
е
р
г
и
я
мно
го
м
е
нь
ше
высоты
само
го
барьера.
Ч
е
р
е
з
по
лвека
,
в
1981
-м
году
,
э
т
о
яв
ление,
на
званное
туннельн
ым
эф
фек
т
ом,
по
зво
лило
со
з
д
ать
уни
кальный
прибор
дЛИ
исс
ле
довании
проводящих
поверхностей
с
практически
не
лостижимым
ДЛ
Я
д
ру
г
их
м
е
то
д
ов
р
а
зрешени
ем
и
б
уквально
ощу
па
ть
ато
мн
ую
ст
р
укту
ру
по
вер
хнос
ти
.
В
1986
г
.
з
а
р
а
зр
або
тк
у
сканир
у
юще
го
тун
не
л
ь
н о
г
о
ми
к
-
АЗБУКА ДЛЯ
ВСЕХ
раск
опа
ш
вейц
арски
й
учены
й Г
.
Рор
ер
и
н
еме
ц
кий
у
чс
н
ы
й
Г
.
Бинни
г
бы
ли
у
д
о
ст
о
е
н
ы Но
бс
л
е
вс
к
о й
премии
по
физике
.
В
с
к
а
н
и
р
у
ю
щ
е
м
т
у н
н
е
л
ь
н о
м
микрос
ко
пе
п
ье
зо
дви
г
ат
ели
с
высокой
т
оч н
ос
т
ыо
(
до
0,1
Л
)
приб
лижают
атом
но -острую ме
т
ал
лическую
и
г
лу
к
пов
ер
хнос
ти
обра
зца
,
ко
торый
,
е
ст
е
ственно
,
н
е
дол
же
н
являтьс
я и
з
о
ля тор
о
м
дл
я
во
змо
жнос
ти
ре
гис
трации
тунне
льного
т
о
к
а.
М
е
жду
и
г
ло
й
и
п
о
в
е
р
х
н о
ст
ь
ю
прикл
адыв
ас
тся
н
апряжение
о
т
д
ес
я
ты
х
до
л
е
й
д
о
е
диниц
в
о
л
ь
т
а
.
На
расс
тоянии
пор
я
дка
10
а
н
гст
р
е
м
ме
жду
а
то
ма
м
и И
ПНА
и
обра
зца н
ач
и н
ает
про
тек
а
ть
тунне
льный
ток
.
Тунн
е
льный
ток
имес
т
кван
т
о
в
у
ю
приро
д
у
.
а
е
го
в
е
личина
сущес
твен
по
з
а в
и
с
ит
о
т
р
асс
то
яния
м
ежду
и
г
лой
и
поверх
нос
тью
обр
азца
:
та
к
,
при
н
апр
я
ж
ении
между
и
г
лой
И
обра
зн
ом
о кол о
I
В
и
с
бл
и
ж
е
н и и
30 11-
Рис
.
i .
Св
ер
хвыс
оковак
уумн
ый
с к а н и
р
ую
щ
ий
ту
н н
ел
ь
н
ы
й
м
и к
р
ос
к
о
п
289
Рис
.
2.
С
ТМ
-и
з
ображ
ени
е
поверхност
и
5i (111)
7
х7
(а
,
О
пп
с
г
оп
]
:
м
о
н
о
с
лоя
а
.
з
-в
и н
о
н
аа
ек
а н
-бе
н э
е
н
а
(6,
К
.
Kim,
А.
Matzger,
у
е
е
с
о
) :
к
в
антового
кора
ма
из
48
а
т
о
м
о
в
Fe
на
поверхности
Cu (111)
(В
,
18М
Almaden Research Center)
д
а с
п
овер
хн
о
ст
ь
ю
с
15
д
о
8
а
нгст
ре
м
(прим
ер
н о в
2
р
а
з
а
)
то
к и
зменяет
ся
о
т е
диниц
п
и
к
о
а
м
пе
р д
о
де
ся
тк
о
в
н
а
н
с
а
м
п
е
р
(в
10000
ра
з)
.
Дл
я
уст
ра
нен
и
я
во
зможно
го
к
онт
акта
и
г
лы
е
по
ве
рх
н
остью
обра
зна и
ли
ее
уход
а
из
об
лас
т
и
протекан
ия
т
ун не
л
ь
ног
о
т
о
ка
испо
л
ь
зую
т
с
истему
об
ратн
о
й
св
язи
.
Эта
сист
ем
а
пос
тоян
но
р
сги
с
трир
ует
ту
н
нел
ь
н
ый
т
о к
,
коррект
ируя
вы
соту
зав
ис
а
н
и
я
з
о н
да н
ад
обра
зном
в
с
оот
н
е
тс
твии
с
з
ад
а н
н о й
ве
ли
чи
ной
ту
н не
ль
ного
то
ка
в
к
а
ждой
то
чке
сканирования
.
П
р и
эт
о
м
зонд
ос
т
ает
с я
на о
д
н
о
м
и
т
о
м
же
расстоянии
о
т
по
вер
хно
с
ти
, '
П
О п
о
зв
оля
е
т
опред
с
ли
т
ь
распре
д
е
л
е
н
и
е э
ле
кт
ро
н
н
о й
п
лотнос
т
и
н
ад
обра
з
цо
м
,
а
тр
аектория
з
онда
отра
ж
ает
ре
льеф
поверх
но
ст
и
об
ра
зна
.
Т
аки
м
обр
азо
м
.
ск
анируя
повер
х
но
с
ть о
б
р
аз
на
,
мо
ж
н
о п
ол
учить
распре
деле
ние
ат
о
м
н
ого
потенциа
ла
,
а
та
кж
е
информа
цию
о
р
а
спо
ло
жении
ато
мо
в
в
с
труктуре
с
а
томным
ра
зр
ешени
е
м
.
Преци
зионно
стъ
мето
да
,
во
зможность
на
б
лю
да
т
ь
атомную
структуру
и
да
ж
е
р
а с
пр
е
л
о
лснис
по
тен
ци
ала
в
пре
де
лах
е
д
иничного
а
т
о
м
а
пре
д
ъяв
ляю
т
м
асс
у
т
р
е
бо
ва
н
и й к
технике
самого
м
стод
а
ск
анир
ующ
ей
тунне
льной
мик
рос
копии
и К
чисто
т
е
пов
ерхности
об
р
а
зц
а
.
Сего
лия
СТМ
м
ик
роскопы
обычно
помешены
в
сверхвысо
ковакуумные
к
а
меры,
ч т
о
бы
и
збс
жа
ть
адсо
рбц
ии
м
о
л
екул
во
ды
,
СО
2
,
к
ис
лоро
да
и
л и
а
зота
из
воздуха
(
р
ис
.
1).
Раз
витие
м
е
т
од
а
вакуум
ного
СТ
М
п
о
з
в
о
ли ло
п
р и
от
к
р
ыть
з
а в е с
у
неи
ввес
тио
с
ти
над
атомн
ой
структурой
п
о
в
е
рх
н
о
с
т и
монокрис
тал
лов
,
мономо
леку
ля
рн
ых
пленок
Л
е
н
г
м
ю
р
а
-г
Блодж
етт
,
сам
о
собира
ющи
х
с
я
мо
н
о
сл
о
е
в
(
р
и
с
.
2),
а
сп
ин-поляризованная
т у н
н
е
л
ь
н
а я
ми
кр
о
с
к
оп
ия
по
зво
лила
отс л
едит
ъ
н
а
пр
а
вле
н ия
маг
н
и
тных
мом
ен тов
от
де
льных
а
томов
.
Се
г
од
н
я
м
е
тод
СТМ
ши
ро ко
исполь
зус
тся
дл
я
и
з
у
ч
ения
тонких
пл
енок
,
кв
а
н
то
в
ы
х
точек
,
квантовых
ните
й И
угл
е
р
о
д
н
ы
х
нанотрубок
.
С
п
ом
о
щь
ю
тунне
льного
микроскопа
у
даст
с я
п
с
р
е
м
е
щ
а
ть
о
т
де
льные
а
т
о м
ы
и даже
выстраи
ва ть
сложные
квантовые
структуры
.
Н
а
основ
е
ту
н
нел
ь
н
ы
х
ми
кроско
пов
со
з
д
аютс
я
с
ложные
ком
п
л
сксы
дл
я
формирования
пе
рвых
э
лемс
н
т
ов
«
м
ол
е
ку
л
я
р н о
й э
лектроники
»
.
К
а
к и
п
р
е
д
ска
зывал
и
пс
рвооткрывате
ли м
с
т
од
а
С
Т
М
.
красота
а
том
ных
стру
ктур
уже
п
рин
о
с
ит
п
о
л
ьз
у
человечес
тву
.
См
.
та
кж
е
:
С
канирующая
з
о н
д
ов
ая
микрос
ко
пия
,
А
т
о
м
по
-сило в
ая
микр
ос
копия
.
Ли
тер
а т
ура
1.
Коба
я
с
и
Н
.
В
ве
дени
е
в
н
а
н
отех
но
ло
гию
.
М
. :
Би
н
ом
,
2005.
2_
Scanning
РгоЬ
е
M
icгo
scop
y
and Spectroscopy:
Theoгy
,
Techniques, and
Appli
c~
t
i
on
s
Ed. Dawn Bonnell
Wiley-VCH; 2 edition , 2000.
3.
ww
w
.ntm
d
t
.гu
290
НАНОТЕХНОI\ОГИИ
СУПЕРПАРАМАГНЕТИЗМ
(superparamagnetism)
А
к
нсч
ер
у в е
тер о к
з
а к
р
е
п
ч ал
.
на
чалс
я
н
а
с
т
оя
щи
й
шторм
-
б
алл
ов д
ес я
т
ь.
Мор
е
б
у
ш
ует
.
Как
п о
дниме
т н а
шу
«Бе
ду
»,
как
швыр
н
е
т
в
н
из!
..
С
н
ас
ти
ст
он
ут,
мач
та
с
к
р
и
пит.
Бе
лк
и
в
тр
юме
ука
чалис
ь
с
непри
вычки
,
а я
р
ад
у
юс
ь
:
«
Б
еп
а»
МоЯ
держится
М
ОЛ
ОД
Ц
О
М
,
н
а
11Я
Т
Ь
с
пл
юсом
с
д
ает
штормо
вой
эк
зам
е
н.
А
.
С
Н
е
кр
а
с
ов
.•
Пр
и
кл
ю
ч
е
ния
кап
ита
н
а
В
р
ун
ге
ля
-
..
Ш
т
о
рм
в
НОЧ
И
".
Ив
ан
А
й
ваз
о
вс
ки й
Н
е с
м
отр
я
на
вс
е
о
б
щ
е
е
стремление
к
м
и
ни
атюри
з
ации
эл
е
ктр
о н н
ы
х
устрой
с
тв.
котла
речь
з
ах
о
д
ит о
создании
постоянных
магнитов
или
устр о
йств
м
агнитн
ой
за
п ис
и,
т
о
обычно
р
ас
сматри
ваю
т
м агнитные
ч
астицы
р
а
змерами
не
меньше
нескольких
д
ес
я
т
к
ов
,
а
то
и
сотен
н
а
ном
етро
в
-
с
о
г
л
асигесь
п
о
сравнению
с
об
щим
м
асш
т
абом
н
а
н
о
м
и
ра
такие
ча
стицы
с
лож
110
н
а
зв
ать
м
ален
ькими
.
Что
ж
е
б
у
дет
проис
хо
дить
с
м агнитными
сво
й
с
т
вами.
ес
ли
ч
а
сти
ц
у
уменьши
ть
д
о
нано
метровых
р
а з
мер
ов
'?
Вн
ачал
е
ничего
особенно
1"0, не
ко
торые
х
ар
а
к
т
еристики
матери
ала
д
аж
е
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
у
л
учшаются
.
О
днако при
прео
д о
лении
опре
де
л
е
н
н
о
г
о
барьер
а
проис
хо
дит,
к
а
залось
бы
,
не
что
стр
ан
ное
-
состоящий
и
з
таких
частиц
и
з
н
ачально
м
агнит
ный
матери
ал
переста
е
т б
ыт
ь
т
а
к
о
в
ы
м,
к
ак
если
бы
стр
е
л
ка
компаса
пере
стала
пок
а
зы
в
ать
направ
ление
н
а
север
.
Поче
му
'
!
Чтобы
понят
ь
эт
о,
да
вайте
рассмотрим
т
ак
на
зываемую
магнитную
структур
у
,
которую
можно
пре
дставить
состоящей
и
з
множеств
а
стрелок
компасов
,
ка
ж
д
ая
и
з
которых
при
креп
лена
к
одному
и
з а
томов
.
Е
сл
и
вещество
фер
ромагнитное
,
все
стр
елочки
ука
зы
вают
в
о
д
ном
н
аправ
лении
,
н
е
за
висимо
от ра
змеров
ч
астицы
,
а
чтобы
повернуть
их
в
д
р
у
го
е
направ
л
е
н
и
е
,
не
меняя ориен
тацию
частицы
,
нужно
за
т
р
а
т
и
ть
опре
дел
енную
э н
е
р
ги
ю
(
энер
гию
п
с
рсм
агничив
ания)
.
Т
а
к
вот,
о к
а
залось
.
чт
о
э
та
э
не
рг
и
я
си
льно
за в
и
с
ит от
размера
частиц
чем
мен
ьше
разм
ер,
тем
меньш
у
ю
си
лу
(в
дан
ном
случае
,
имеется
в
ВНДУ
ко
эрцитивн
ая
с
ила
Н
е,
характери
зующая
напряж
ен
ность
м
а
гни
т
ного
но
ля)
ну
жно
пр
илож
ит
ь
,
ч
тобы
п
о
вер
н
уть
вс е
ма
гнитные
момен
ты
а
то
мо
в ч ас т
и
ц
ы
(рис
.
1).
При
эт
о
м
м
аксимум
к
о
эрцитивной
силы
Н
е
.
та,
н
аблюд
ае
тс
я
,
ко
гд
а
час
тица
д
о
ст
и
га
ст
некоторого
кри
тическо
г
о р
а
змера
D
cri
.,
с
о
ответствующего
о
днодоменному
со
стоянию
(
д
о
мен
-
эт
о о б
л
а
с
т
ь с
одинаковой
о
р
ие
н
та
ц
ией
м
агнитны
х
моментов
ато
мо
в
).
А
что
прои
з
о
й
д
е
т,
если
в
ре
зульт
а
те у
ме
н
ь
шени
я р
азмеров
э
н
е
р
г
и
я
п
ерсмаг
ничивания
ст
а
не т н
ас
то
лько
мал
о
й
,
ч
то
не
б
уде
т
прс
выш
агь
теп
ловую
291.
энергию
?
В
д
а
н
н о
м
с
лучае
можно
привес
ти
пример
кораб
лика
на
во
лнах:
чем
меньше
ко
раб
лик
,
т
е
м
ощутиме
е е
г
о
качает
на
волнах
,
в
то
время
как
бо
льшой
кораб
ль
может
ос
тавать
С Я
на
во
де
пр
акти
чески
непо
д
вижным
.
Так
же
и
бо
льшая
час
тица
способна
сохранять
направ
л
е
н и
е
магни
тною
момент
а
,
в т
о
время
как
11
маленькой
частице
«
ст
релк
и»
направления
маг
ни
тиого
момен
та
синхронно
колеб
лю
тс я
.
Чем
меньше
ч
астиц
а
,
т
е
м
выше
амп
литуда
э
тих
ко
леба
ний
-
I
Ю
З
М
О
Ж
Н
О да
ж
е
и
зменение
направ
л
е
н
и
я
на
м
агни
ченн
ос
ти
на обратное
,
как
ес
ли
бы
кораб
лик
бы
л
бы
н
ас т
о
лько
мал
,
'ПО
е
го
п
ос
тоя н
но
персв
орачи
в
ал
о в о
лнами
.
Им
енно
так
о
е
сос
тояние
,
когда
направление
магни
тно
го
м
омен
т
а
ча
с
тив
н
е
п р
е
р
ы
в
н о
меняе
тся
и
не
м
о
ж
е
т
быт
ь
з
а
ф
и
к
с
и р
о
ва
н
о
,
на
зывае
тся
супер
п
арамагнитным
.
Тем
не
менее,
ма гнитные
мо
м
е
н
т
ы
вс
ех
ато
мов
е
ш
е
направ
лены
11
одну
сто
рону
-
кор
аб
лик
еше
це
л
,
а
не
плавает
11
виде
д
о
с
о
к
и
ш
епок
,
110
у
него
уже
нет
постоянного
к
урса.
Н
апример
,
пл
я
сферических
частиц
Fe,
Со
и
Ni
величина
D Cr;l
состав
ляе
т
14
нм
,
70
нм
И
50
нм
соотве
тственно
,
а
дл
я
Fе
зО
4
и
у
-
F
е2
0з
128и
1661
1
М
.
К
ак
ви
ди
те
,
суперпарамагнитные
ч
астицы
,
несмотря
на
их
м
алы
й
р
а
змер
и
ферромагнит
ное
упорядочение
в с
труктуре
,
могут
оказаться
абсолю
тно
бесполе
зными
и
даже
вре
дными
,
Ес
ли
ч
астицы
в
устройств
е
з
а
п
и
с
и
ста
н
ут су
перпарама
гни
тными
.
т
о
вся
сохраненная
инфор
мация
бу
де
т
угерян
а
в ре
з
ульта
т
е
постоянного
х
аотического
и
зменения
би
та
информации
.
Каким
же
обра
зо
м
можно
,
уменьшая
час
ти
ц
у
,
и
збежать
п
ерехода
в
суперпарамагнитное
состояние
?
С
амый
очеви
дны
й
способ
-
э
то
М
О
Н
ОА
о
ме
н
ы
- - - - - -
МУЛЬТt1Домены
н.-:
Не
D
Ри
с.
:1.
.
За
в
ис
и
мо
сть к
о
э
р
ц
и
т
и в
но
й С И
ЛЫ
о
т
р
а
зм
ер
а
ча
сти
ц
уменьшать
размеры
то
лько
до
опрс
лел
енного
предела
,
не
пересекая
ту
границу
,
после
кото
рой
феррома
гнетизм
сме
няется
супер
парама
г
нетизмом
(с
троить
кораб
ли
ра
змером
не
ниже
з
а
ф
и
к
с
и
р о
ва
н н
о
г
о
ГОСТом).
Второй
способ
охлаждать
материал
,
уменьшая
тепловую
энер
гию
,
и
,
как
сл
е
дствие
,
отодвигая
границу
пер
е
хо
да
в
суперпарамагнитное
состояние
(не
ис
по
льзовать
кораблики
при
высоких
волнах)
.
При
температуре
абсолютного
нуля
м
агнитный
момент
частицы
буде
т
неподвижен
при
л
ю
б
ы
х
ее
размерах
,
как
постоянно
направ
ление
ко
раб
лика
,
вмороженного
в
л
ед
или
севшего
113
мель
.
Третий
и
наиболее
перспективный
ме
тод
- и
зменять
со
с
тав
,
микроструктуру
и
гео
метрическую
форму
частиц
,
д
о
б
и
вая
с
ь
попол
ниле
л
ьной
фиксации
магнитного
момент
а
(разработка
конс
трукций
кораб
лей,
способных
выдерживать
во
лнения
на
море
и
даже
ш
торм)
.
Ли
т
ера
т
ур
а
1. SUfI L.,
Нп
о
У
,
Ст
еп
с.л
..,Senrsofl
Р
.С
IBM J. Res. & Dev. 2005. Yol. 49, N 1. P. 79
-10
2.
292
НАНОТЕХНОI\О
г.ии
СYIIРАМОЛЕКУЛЯРНАЯ
ХИМИЯ
(Supramolecular
Chemistry)
П
арти
т
уру
химии
н
адо
н
е
прос
то
ИСГЮ
ЛНИ
1Ъ
,
е
е
н
адо
сочинить
'
Жан
-Мари
Лен
Рис.
i .
Н
о б е
л
е в
с
кий
ла
у
ре
а
т
Ж
а
н
·
М
а ри
Лен
Сколько
ВЫ
обычно
носите
в
сумке
или
В
кармане
ключей?
Наверняка
,
у
вас
есть
ключ
от
внешней
И
внутренней
дверей
квартиры,
ско
рее
всего,
от
почтового
ящика.
ну
а
у
тех.
кто
работает
или
IЮДИТ
машину
,
еше
,
как
минимум
,
найцется пара
ключей
.
Но
ско
лько
бы
их
ни
было
,
каждый
ключ
подхо
дит
то
лько
К
с
трого
определенному
замку
- 11
этом-то
И
заключается
его
смысл.
Оказывае
тся
,
113
аналогичном
прин
ципе
«
кл
ю
ч-
з
а
м
о к
.
основана
способность био
л
о
г
и
ч
с
с
к и
х
молск
у
л К
самоорганизации
и
селск
тивному
взаимодействию
С
д ру
г
и
м
и
частицами
,
называемая
мо
леку
лярным
распознаванием
.
То
лько
б
ла
го
царя ей
возможно
,
например
.
об
разование
д
в
о й н
ы
х
спиралей
ДНК
и
ли
во
зник
новение
- 11
о
твет на
попадание
чужеро
дного
тела
11
ор
ганизм
-
иммунных
реакций,
з
а
кл
ю
чаюшихся
в
син
тезе
специальных
бед
ков для
ней
трализации
«
н
е
п р о
ш
е
н
ы
х
гостей
»,
Стремле
ние
исс
ле
дователей
рсали
зовать
такие
процес
сы
в
сингетических
системах
было
насто
лько
велико
,
'11'0
привело
к
формированию
на
рубе
же
80
-90
-х го
дов
отде
льной
области
химии
,
IШ
з
в
а
н
н
о
й
французским
ученым
Ж
.
-М
.
Леном
су
прамо
лекулярной
химией
(рис
.
1).
fl
Кл
ю
ч-з
а
м
о
к"
-
ОСНО
В
Н
О
Й
принцип
суп
ра
м
о
л
е
к.ул
я р
но
Й
ХИМИИ
293
(AI,
Si)04
Рис.
2.
Кр
ис
т
а
ми
ч
е
с к
а
я
с т
рукту
ра
с и н
ег
о
пи
гм
ента
У Л
Ь
т
ра
м
а
р
и
на
-
об ъ
ем
ны
е
"
г
о
с
т
е
в
ы
е
"
п
о
л
ис
уль
ф
и
д
н
ые
ан
ионы s
з
-
нахо
д
ятся в
п
уст
ота
х
"
х
оз
я й с к
о
г
о
..
ах
ю
м
ос
и
л и
ка
т
н
о
г
о
карк
ас
а
Современная
супрамо
лекулярная
химии
и
зу
чае
т
проц
ессы
мо
лекулярного
распознавания
и
селективно
го
свя
зывании
мо
леку
л
в
так
назы
в
ае
м
ы
е
супрамолекулы
и
супрамо
леку
лярные
ансамбли
.
Супрамо
лекулы
предс
тавляю
т
собой
отде
льные
крупные
обра
зования,
состоящие
из
бо
л
ьшо
го
,
110
обя
з
а
те
льно
конечно
го
числа
молек
у
лярных
о
ли
гомеров
.
В
то
же
время
суп
рамолск
у
лярные
ансамб
ли
.
к
которым
отно
ся
тся
мембра
ны
,
в
ез
ик
ул ы,
мицеллы,
дендри
меры
,
бл о к
с
о
п
о
л и
м
с
р
ы
,
клатраты
,
яв
ляются
по
лимо
лек
у
лярными
сис
темами
,
во
зникаюши
ми
в
ре
зу
ль
т
ате
спонтанной
ассоциации
нс
о пре
де
ленно
го
чис
л
а
ко
м
понентов
и
об
ладаю
щие
пространс
тве
н
ной
организацией
,
с
которой
ч
а
ст
о
св
язаны
уни
к
альиые
физико
-химические
сво
йс
т
ва
.
д
ля
супрам
ол
ек
у
лярны
х
сис
тем
важнейшим
я
вл
яется п р
и н ц и п
комплемеитарности
:
г
е
о
м
ет
ричес
кос
,
т
о п
ол
о
г
и
ч
е с
к
о
е
11
з
а
рял о
в
о
е
соответ
с
т
вие
гостя
(есубстра
та
»
и
хозяина
(
ерецепго
ра
»)
(рис
.
2).
Р
а
змер
полости
хо
зяина
опре
деляет
р
азмер
«
ж
ел а
н н о
го
»
г
о
ст
и:
чем
т
о
ч
н
е е
соо
твст
ств
ие
,
те
м
выше
ус
тойчивос
ть
ансамбля
.
Во
всех
294
супрамолскулярных
системах
рецептор
содер
жит
мо
леку
лярные
центры
(точно
так
же,
как
з
а
м
о
к
-
замочную
с
ква
жину).
н
а
ц
е
л
е
н
н
ы
е
на
селективное
связывание
определенного
субстра
та
-эключа-
.
Как
и
в
обычной
химии
,
для
свя
з
ы
в а
н
и
я
молскул
между
ними
должны
возник
нуть
определенные
взаимо
дейс
твии
,
за
счет
которых
произойдет
упорядочение
в
простран
стве
молекулярных
блоков
и
сформируется
суп
рамо
леку
лирная
архитектура
.
О
днако,
в
отли
чие
от
привычных
нам
мо
лекул,
в
которых
атомы
объе
динены
ковалентными
или
ионны
МИ
св
я
зями
,
В
супрамо
леку
лах
у
держивание
от
д
ел
ь
н
ы
х
фрагментов
происхо
дит
за
счет
нева
лентных
межмо
лекулярных
взаимодействий
,
к
ко
торым
относятся
вопоро
лные
связи,
эл
е
кт
рос
татические
силы
и
лиофильные
-лиофобные
взаимодействия
.
Почему же
супрамолеку
ляр
ные
системы
не
распадаются
на
сос
тавные
ча
сти
,
спроси
те
вы
-
ве
дь энергия таких
взаимо
дейс
твий
в
10
-100
ра
з
ниже
энергии
валентных
связей
'!
Конечно
,
если
подвесить
тяжелый
прел
мет
на
тонкой
ниточке
,
то
она
обяза
тельно
порвется
,
однако
если
т
а
ки
х
нитей
будет
мно
го,
нагрузка
распредели
тся
м
ежд
у
ними
равно
мерно
-
по
лучится
прочный
канат
.
Так
же
и
в
с
лучае
с
лабых
связей
в
ансамблях
-
когда
их
в
системе
с
тановится
много
,
это
при
водят
К
об
разованию
устойчивых
и
вмес
те
с
тем гибко
из
меняющих
свою
структуру
ассоциа
тов
.
Такое
сочетание
прочности
и
способности
быстро
и
обра
тимо
реагировать
на
внешние
воз
действия
является
характерной
чертой
всех
био
логиче
ских
молекулярных
систем
-
нуклеиновых
кис
лот
,
фермен
тов
.
бе
лков
.
О
днако
супрамолеку
лярная
химия
не
01
'-
раничивается
био
логическими
системами
-
Рмс.
з.
М
о
л
ек
ул
а
к
а
ли
е
в
о
го
к
омп
л
ек
с
а кра
у
н-
эфир
а
нхнотвхнохо
пи
И
По
л
уп
ров
о
дни
к
о
вый
карка
с
I
Рис.
4.
Те р
м
о
э л
е
к т
р
и ч
е
с к и
е
суп
ра
молекулярны
е
м
а
т
е ри а
л
ы
(
Х
и
м
ф
а
к
М
Г
У
)
ан
алогичные
принцилы
д
е
й
ст ву
ю
т
п
р и
обра
з
о
ва н
и
и
,
к
примеру
,
кра
ун
-
эфиров
(рис
.
3) -
н
аличие
кис
лоро
дных
центров
д
ел
а
ет
во
змож
ным
обра
зование
у
с
тойчивых
комп
лексов
с
ион
ами
м
е
талл
о
в
,
с е
лсктивность
к ко
торым
с
тро
го
опр
е
д
е
л
я ет
ся
соо
твет
с
тв
ием
ра
змер
а а
то
ма
ме
т
ал
л
а
объс
му
вну
т
рснней
по
лос
ти
цикла
.
В
нас
тоя
щее
время
активно
ра
звива
е
тся
хи
мия
клат р
ат
ов
и
со
ел
и
не
н и й
вне
лрения
,
в
н о
с
я
о
гро
мный
в
кл
а
д
к а к
в
фу
нламенг
альные
з
н
а
ния
,
так
и
в
п
р
а
кт
и ч
с с
к и
е
р
азработки
новых
ма
териалов
.
Э
то обус
ловлено
т
е
м
,
ч
то
уже
се
г
од
н я
супр
амо
леку
лярные
сис
темы
н
ахо
дя
т
широкое
при
м
ен
ение
в
сорбции
и
с е
л
ек
тив
-
иом
ка
т
али
зе
,
расс
м
а
триваю
тся
в
к ач ес
тв
е
наи
бо
лее
персп
ективных
кан
дидатов
ДЛ
Я
з
а
х
о р
о
иения
ра
диоактивных
от
х
од
о
в и
р
азрабо
тки
л
е
к
а
р
с
т в
е
н
ных
препар
а
тов
нового
поколения
.
Так
,
ес
ли
помимо
ц
ен
тров
распо
знавания
и
свя
зывания
рец
ептор
сод
ержит
д
р
у
г
и
е
функ
циональные
груп
пы
,
то
пос
ле
обр
азов
ания
суп
рамо
леку
л
яр
ной
сист
емы
011
м
ожет
выступа
ть
в
ро
ли
носи
те
ля
,
осуществляя
на
пра
влен
ный
транспор
т с
в я
занно
го
с
ним
суб
с
тр
а
та
11
опре
п
ел
е
н
н
ы
е
об
лас
ти
органи
зма
.
О
дной
и
з
бо
лее
«п
р
а
гмат
и
ч
н
ы
х»
об
лас
т ей
примснения
супрамо
леку
лярны
х
сое
динений
являются
термо
э
лектри
ческие
ма
тери
алы
,
ко
т
о
р
ы
е
мог
ут
бы
ть со
зданы
113
основе
по
лупро
во
дниковых
кла
трато
в
и
ко
торы
е
у
же
сей
ча
с
можно
по
держ
а
ть
в
руках
(рис
.
4).
В
них
мо
ле
ку
лы
хо
зяина
п
р
ед
ст
а вл
я
ют
собой
реше
тк
у
,
построенную
и
з
прочных
ковалси
тных
св
яз
ей
.
В
е
е
п
у
ст
от
а х
распо
лаг
аю
тся
по
движные
ато
мы
и
ли
мо
л
еку
лы
гос
тя
,
с
пособные
ко
лебаться
вн
утри
ире
лна
значенного
дл
я
них
объем
а
.
Их
быстрое
д
в
и
ж
е
н и
е
расс
еивае
т
фононы
,
кого
рые
с
л
ужа
т
прово
д
ник
ами
те
пл
а
,
т
е
м
самым
снижая
т
е
пл
о
п
р
о
в
од
н
ост
ь
крист
ал
лическ
ого
ма
териала
д
о
уровн
я с
т
екла
.
В
ре
зу
л
ь
т
ате
во
з
никае
т
1
10
1I <l
Я
об
ласть
те х
ники
-
супрамо
леку
л
я
р
н
а
я
э
л
е
к
т
р
о
н
и
ка.
По
лупрово
дники
нового
поко
лени
я
СМОГ
}
'Т
о хла
жда
ть
ак
тивный
э
л
е
м
е
н
т
нас
то
лько,
ч
тобы
11
хо
д
ш
ли
с
вер
хпрово
дники
-
а
з
н
а
ч
ит,
скорости
,
с
которыми
работаю
т со
временные
компью
теры
и
устройс
тва
микро
эл
е
кт
р
о н и
к
и,
м
огу
т
во зрасти
во
м
н о
го
ра
з
.
Ли
т
ер
а т
ур
а
1, Л
е
н
Ж
.
-М
.
Суп
рамолекуляр
ная
хи
м
ия
:
Конц
е
п
ц и
и и
пе
рс
пект
ив
ы
э'
П
ер
.
с
ан
гл
.
Но
в
оси
бир
с
к
:
Н
аук
а
,
1998
,
3
34
с
,
2.
С
то
иков
И
.И
.
Н
а
ч ал
а
су пра
молеку
ля
рн
о
й
х
им
и
и.
К
а за
н
ь
:
000
«
Регентъ
-
,
2001. 140
с
.
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
______
....
295
ТЕМПЛАТНЫЙ
МЕТОД
(Template
Synthesis)
В
с е
о
с т
а
в
л я
е т с
в
о
й
с
л
е
д
...
Д
р
е
в
ня
я
восто
чн а
я
муд
рост
ь
Термин
«те
м
плат
»
п
ро
и
зо
ш
е
л
от
ан
г
л
ий
с
к
о
го
с
л
ова
ы
е
т
р
иие
»
,
о
знач
ающе
г
о
«
ш
а
бл о
н»,
«
о
б
р
азец
»
,
«
м
од
ел
ь»,
а с
о от
ветст
в
у
ю
ще
е
поня
тие
«
те
м
пл
атн
ы
й
м
ет
о
ю
>
описыва
е
т
со
з
дани
е ч
его
л и б
о
п
о
с
тро
го
з
ад
а
н
н
о
м
у
шаб
лон
у
.
Наверное
,
л
у
ч
ш
е
все
го
эт
от
мето
д
з
н
а
к
о м
пр
екрасно
й
по
ло
вине
ч е
лов
ечес
тва
-
л
о
с
та
то
ч
но
вспомни
т
ь
уроки
тру
да
11
шко
л
с
,
на
ко
торы
х
п
е в
у
ш
е
к
уч
а
т
крои
ть
и
ш
и т
ь
о
дежд
у
.
Выкрои
КИ
яв
ляю
т
ся
проетсйшим
шаб
лоном
дл
я
выре
з
а
н
и
я э
л
е
м
е
нто
в
б
у
дущего
п л
а
тья
и
ли
кос
тюма
и
з
о
тр
е за
т
кани
.
Точно
та
к
ж
е
,
по
ш
аб
лона
м
,
крою
т
и
шта
м
п у
ю
т
л и
с
т
ы
ме
т
алл
а в
ме
тал
ло
обраба
тываюшей
промыш
леннос
ти
и
ав
томо
би
лестроении
.
Рис
.
1..
П
л
е
н к а
по
ристого
окс
ида
аЛ
Ю
М
И Н И
fl
(шабло
н)
и
в
ы
раще
н
ные
в
его
порах
НИТИ
плат
и н
ы
(Ф Н
М
М
Г
У
им
.
М
.
В
.
Ло
мо
носова)
96
нхнотвхнохоги
И
Сего
дня
,
н
аверное
,
н и
ол
на
т
ехно
логическая
отр
а
сль
не
обхо
дится
б
е
з
испо
льзо
вания
шабло
нов
.
Они
применяю
т
ся
при
л
и
тье
,
формовании
м
ета
лл
о
в
,
керамики
и
ли
п
ла
ст
и к
а
,
и
зготов
л
ении
п еч а
тных
п
лат
и
микрос
х е
м
,
св
етои
злучаю
щих
м
а
триц
д
и
с
пл
е
е
в
и
т
.
д
.
,
Т
О
сс
ть
прак
тически
ве
з
де
,
г
д
е
необ
хо
димо
б
ы
с
трое
воспрои
зве
де
ни
е
формы
дл
я
м
а с
сов
о
г
о
п р
о
и
з
в
о
пств
а
и
зд
е
л
ий
.
В
нано
т
ехно
ло
ги
я
х
испо
льзование
ш
аб
ло
но
в
н
а
иб
о л
ее р
ас
прос
тр
а
н
ено
в
процесс
ах
нанолитографии
и
на
нопе
ч а
ти
.
Наприм
ер, с
примен
е
ни
ем
с
пе
ц
иал
ь
н
ы
х
т
ен
евых
шаб
лонов
(
масок)
про
изво
ди
тс
я
бо
льшинс
т
во
м
и к
ро
с
х
е
м
и
про
цес
сор
ов совр
е
м
енн
ы
х
компьют
еров
,
мик
ро
-
и
наиозлектромеханических
систем
(рис
.
1).
Ак
тивно
ра
зр
аб
а
тыв
а
емый
в
нас
тоя
ш
е
е
вр
емя
м
е
т
о
д
н
а
нои
м
прин
т
а
испо
л
ьз
уе
т
ш
та
м
п
с
нано
стру ктур
иро
в
а
нной
п
овс
рх
н
о
сть
ю
дл
я
со
з
цаиия
п
ерио
д
ич
еского
р
е
льеф
а
.
В
х
и
м
и
ч ес
к
о
й
нано
т
ехнологии
т
емп
лат
ы
ис
по
л
ь
з
у
ю
т д
л
я
нас
л
е
д о
ва
н
и
я
формы
хрис
т
ал
л
и
т
о
в
и
ли
миц
е
л
л о
д
них
хими
ческих
со
е
дине
ни
й
д
р
у
г
и
м
и.
Т
ак
,
н
априм
ер
,
можно
со
з
д
ать
неорганическую
ма
трицу
,
пов
горяющую
фор
му
органических
мицс
л
л
.
бе
лков
или
спиралей
ДНК
.
Т
емп
ла
т
11
этом
с
лучае
я в
ляется
цен
тром
.
вокрут
которо
го
органи
зуются
основные
струк
т
у р н
ы
е е
л
и
н
иц
ы
т р
е
б
у
е
м
о
г
о вешес
тва
(мо
ле
ку
лы
и
ли
а
то
м
ы
).
Первая
п
о
ку
м
е
н
т
ал
ьн
а
я
д
е
монетраци
я
те
м
п л
ат
н
о
г
о
син
т
е
за
о
тноси
тся
еше
к
1949
го
ду
:
обр
азованные
в
присутс
твии
мсти
л
о
р
а
н
ж
а
ч ас
тицы
си
ляка
ге
ля "по
с
ле
дствии
се
л
е
к
т
и
в
н о
сорбировали
е
го
из
с
мес
е
й
с
д
р
уг
и
м
и
красит
е
л
ями
.
С
т
е
х
пор
э
т
от
д
о в
о
л
ь
н о
простой
и
эл
е
г
а
н
т н
ы
й
с
химической
точки
з
р
е
н и
я
ме
т
о
д
широко
п
р
и
м
е
н
ял
е
я
дл
я
синте
за
бо
льшо
го
ч
и с
л
а
органических
и
неор
ганических
ма
тери
ал о
в
.
В
современной
химии
те
мп
ла
ты
испо
ль
з
у
ю
т
с я
лля
син
те
за
иеолитов
и
мезопористых
соединений
:
в
эт
о
м
с
луча
е
каркас
матрицы
фор
мируе
тся
вокру
г
мuцелл
п о
в е
рх н
о
стн
о
-
а
кти
в
н
ы
х
веществ
,
а
у
дал
е
н
ие
шаб
лон
а
приво ди
т
к
фор
мированию
упоря
доченной
порис
той
с
трук
туры.
Ин
тер
ссно
.
'по
и
сами порис тые
струк
туры
можно
испо
ль
зовать
в
качество
шаб
лон
а
дл
я
синте
за
в
них
н
аночас
тиц
.
Ли
т
е
р
а
т
ур
а
\.
М
и
х
а Й
.
Ю
Н
О
.В
.
Ч
т
о
т
а к
о
е
т е
м
пла
т
н
ы
й
синг
е з
б;
//
саж
.
1999. NQ
ш
С.
42- 50.
2. SchaJley
с.
А
. ,
V
JJ
,;tle ,.:, f)jjtz
кн.
Т
сппн
аг
с
з
in Chcm;Slry 11
(Т
орт с
е
in
Сиггс
п
\
Chcmistry,
У
.
24
8)
.
Berlin:
Springer, 2005.
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
297