«Cополимеры-ершики» унифицировали производство 1D-наноструктур

Одномерные наноструктуры представляют собой структурные элементы (нанокристаллы, нанотрубки, наностержни) с длиной волокон от 100 нанометров до десятков микрометров. Помимо одномерных также выделяются двумерные, трехмерные и нульмерные наноматериалы. К последним относятся нанодисперсии и кластерные материалы, в которых наночастицы изолированы друг от друга. Мерность всех таких структур зависит от их размера и формы, коррекция которых, например, за счет химического осаждения из газовой фазы требует многоступенчатых реакций. Обобщение процедур является затруднительным.

В новой работе ученые использовали для этих целей специальные, дублированные ершикоподобные блок-сополимеры (BBCPs). Такое название соединения получили благодаря внешнему сходству с каллистемоном — родом вечнозеленых кустарников. Блок-сополимеры — это последовательность мономеров одного типа, которые способны связываться с мономерами другого типа. Так они формируют массивы наноструктур. О перспективности применения блок-сополимеров в вычислительной технике нового поколения сообщалось в Международном плане по развитию полупроводниковой технологии еще в 2007 году.

Изготовление наноматериала начиналось с функционализации целлюлозы. Затем биополимер модифицировался путем включения атома брома и использовался как инструмент для стимулирования роста блок-сополимеров определенной длины. Следующий шаг включал в себя помещение в блоки последнего разных прекурсоров, при этом структуры BBCPs выполняли функцию нанореакторов, где инициировалось формирование наностержней. Чрезвычайно жесткая целлюлозная основа соединений позволила создать таким образом массив единообразных наностержней, мало подверженных механической деформации.

По словам профессора Джикунь Линя, возможность изменения химических составляющих и количества элементов в BBCPs делает технологию адаптируемой под разные нужды. Так, она позволяет осуществлять тонкую настройку размеров и композиционных свойств массивов — оптических, электрических, магнитных и других, — регулируя тем самым свойства конечного материала. Среди возможных применений метода ученый назвал разработки в сфере оптики и фотоники, сенсорных устройств, легких конструкционных материалов, а также бионанотехнологии.