Наноматериал графен

выходцам из России, работающим в Великобритании - Константину Новоселову и

Андрею Гейму. Ученые награждены "за новаторские эксперименты по исследованию двумерного углеродного материала графена".
В 2004 году они экспериментально доказали возможность получения графена. Это углеродный наноматериал, слой атомов углерода толщиной в один атом, соединенных в двумерную кристаллическую решетку из правильных шестиугольников. Графен обладает уникальными физико-химическими свойствами, которые делают его незаменимым в самых разных сферах.
Надо отметить, что Л. Ландау предсказывал неустойчивость двумерных кристаллических систем толщиной в один атом.

упруго растягивать на 20–30 %), самый прозрачный материал (поглощает всего 2 %

излучения). Графен обладает большой электропроводностью — позволяет пропускать ток 109А/см2 (в 1000 раз больше, чем у меди). Графен обладает исключительными квантовыми свойствами, которые проявляются при комнатной температуре. Подвижность электронов при комнатной температуре почти в 1000 раз (!) больше, чем в кремнии, делают графен кандидатом на роль материала для сверхбыстродействующей наноэлектроники и компьютеров.

водород и в конце 2007 года получили новый материал графан

(полностью гидрогенированный графен), который с отличие от своего предшественника оказался хорошим электроизолятором.

как для науки, так и для практики.
Как отмечают

специалисты, к примеру, графеновые транзисторы будут работать значительно быстрей, чем ныне существующие, что значительно увеличит возможности компьютеров. Графен сможет обеспечить электропроводность в пластмассах, а также увеличить их теплостойкость. Графен характеризуется высокой проводимостью и одновременно оптической прозрачностью. Это один из самых прочных материалов, при этом он очень гибкий, его можно упруго растягивать на 20—30 процентов. С использованием таких пленок можно создавать сенсорные экраны, элементы памяти, прозрачные проводящие контакты для светодиодов, на очереди «гибкая электроника», контейнеры для хранения водорода, фотоэлементы для солнечных батарей, гибкие электронные приборы.

графена на кремниевых пластинах диаметром 15 см.
У США имеется

военная программа, по которой к 2013 году планируется получить транзистор на графене, работающий на частоте 500 гигагерц. Как только появляется прибор, который функционирует быстрее других, возникает много новых возможностей применения в различных областях.

клеточной биологии – с другой, определили формирование и интенсивное развитие

в конце ХХ века нового пограничного (с точки зрения структурной организации вещества) направления – супрамолекулярной химии. Точно также как взаимодействие атомов химических элементов приводит к образованию различных молекул, так и взаимодействие молекулярных компонентов может приводить к образованию супрамолекулярных структур – супрамолекул.

пределами молекулы». Ее цель – достижение контроля над межмолекулярными нековалентными

взаимодействиями. Супрамолекулярная химия имеет дело с более сложными образованиями, чем отдельные молекулы, - супрамолекулярными ансамблями, удерживаемыми вместе межмолекулярными связывающими взаимодействиями.

Леном и определен как «…химия
за пределами молекулы, описывающая сложные

образования, которые являются результатом ассоциации двух (или более) химических частиц, связанных вместе межмолекулярными силами». В 1995 г. вышла в свет монография Лена “Supramolecular Chemistry”, изданная вскоре в Новосибирске на русском языке.
Супрамолекулярная химия подчиняет себе межмолекулярные связи.

определения супрамолекулярных частиц. Это связано с большим многообразием различных типов

взаимодействий между компонентами (водородная связь, ван-дер-ваальсово, донорно-акцепторное, ион-ионное) и как следствие этого – большим разнообразием супрамолекулярных систем.

она почти на порядок ниже энергии химической связи и занимает

промежуточное положение между химическими связями и ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, которые удерживают молекулы в твердой или жидкой фазе. Согласно современным представлениям, в образование Н-связи помимо электростатических сил большой вклад вносит поляризация партнеров и частичный перенос заряда. Исследуют Н-связь с помощью ИК- и ЯМР-спектроскопии.

молекул, является возможность выделения в супрамолекулярных системах индивидуальных молекулярных компонентов

(структурных единиц супрамолекулы), способных к самостоятельному существованию. Такие компоненты (называемые активными компонентами супрамолекулы) характеризуются своим электронным строением и как следствие этого – своим набором физико-химических свойств, которые при их участии в супрамолекулах в значительной степени сохраняются.

наличие в супрамолекулах нескольких компонентов приводит к появлению
качественно новых

свойств, и прежде всего связанных с процессами переноса электрона и энергии между компонентами. Именно изучение новых свойств супрамолекул и является объектом исследования супрамолекулярной химии.

супрамолекулярных систем фрагментация больших молекул приводит к полной потере их

химических свойств.

супрамолекул не только системы, образованные в результате межмолекулярных взаимодействий (ММВ)

между компонентами А…В, но и системы на основе ковалентно связанных компонентов A-L-B, в тех случаях, когда в таких системах могут быть выделены отдельные активные молекулярные компоненты А и В, индивидуальные свойства которых в значительной степени и определяют свойства супрамолекул.

СН2- фрагмент

выполняют структурообразующую роль, обеспечивая взаимное пространственное расположение активных компонентов в

супрамолекулах. Фрагменты такого типа называются мостиковыми или связующими фрагментами.

быть предварительно изучены) и новых свойств, связанных с процессами переноса

электрона и энергии между ними, открывает широкие возможности конструирования искусственных супрамолекулярных систем, способных осуществлять сложные функции направленного переноса заряда и энергии – своебразных химических молекулярных устройств.

связыванием нескольких меньших молекул.
Зачастую эти конфигурации могут образовываться в результате

процесса самосборки.
Использование процедуры самосборки может привести к понижению себестоимости химических продуктов.

МАШИНЫ
Они могут быть использованы :

“Для создания механизмов и машин для

генерации,
преобразования и передачи энергии и движения на наноуровнях,
для создания наноинструмента для контроля, диагностики наноколичеств материалов и веществ.”
Критические технологии РФ

К молекулярным машинам относят устройства, в которых
реализация функции происходит в результате механического
перемещения компонентов относительно друг друга.

Ж.-М. Лен

переключение - e
Химическое переключение - H+, Mn+
Термическое переключение

- D

_

2006, 1, 29 (обзор).
Ушаков Е. Н., Алфимов М. В., Громов

С. П.Усп. хим. 2008, 77, 39 (обзор)

нанотехнологии 2006, 1, 29 (обзор).
Ушаков Е. Н., Алфимов М. В.,

Громов С. П.Усп. хим. 2008, 77, 39 (обзор)

краун-эфир

комплекс

et al. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2. 1999, 1323;
Ushakov

E. N., Gromov S. P. et al. J. Phys. Chem. A. 1999, 103, 11188.

J. Chem. 2007, 31, 980.

которые не только выполняли бы различные функции, но могли бы

перестраиваться при изменении внешних условий. Можно представить видеоэкран с разрешением на наноуровне, который бы мог производить саморемонт, имея в своем составе наноробота. Такие «пиксельботы» (pixel элемент или
точка растра) были бы способны излучать свет,
но были бы достаточно умными, чтобы удалить себя с экрана при поломке. Другие пиксельботы при этом должны были бы почувствовать образовавшуюся вакансию и перегруппировать ся для ее заполнения.

полимерных и ЛБ пленок
Сред для оптической записи и хранения информации

Фотопереключаемых молекулярных устройств
Лазерных красителей
Фотоуправляемых молекулярных машин

Прикладной потенциал: новая методология построения материалов для нанофотоники

Продемонстрировано на примере создания :

Громов С. П. Российские нанотехнологии 2006, 1, 29 (обзор).
Ушаков Е. Н., Алфимов М. В., Громов С. П.Усп. хим. 2008, 77, 39 (обзор)