Словарь нанотехнологий
Морфология наноструктур

Морфология наноструктур

Термин

морфология наноструктур

Термин на английском

morphology of nanostructures

Связанные термины

агрегат, гидротермальный синтез, мезопоры, морфология, нановискер, нановолокно, нанокапсула, нанокапсулирование, луковичная форма углерода, нанопорошок, нанопоры, наночастица, углеродные нанотрубки, микроморфология, распределение по размерам (пор, частиц), наностержень, пористость, поры

Определение

совокупная характеристика нанообъектов, включающая в себя их размер, форму и пространственную организацию (агрегатную структуру)

Описание

Морфология наноструктур может существенным образом различаться в зависимости от состава материала, его кристаллической структуры и способа получения. В рамках одного или нескольких методов синтеза можно получить наночастицы различных форм (сферической, стержневой, трубчатой, игольчатой, кубической, октаэдрической и т.д.) и размеров.

Например, при гидротермальном методе синтеза варьирование таких параметров, как температура, давление, время гидротермальной обработки и рН, позволяет существенно влиять на морфологию, состав и степень кристалличности получаемого продукта (см. рис.1).

Практически безгранично морфологическое разнообразие наноразмерных объектов, построенных на основе органических молекул. Например, современные ДНК-биотехнологии, использующие самособирающиеся двойные спирали ДНК в качестве строительных блоков, позволяют контролируемо создавать трёхмерные структуры, размеры которых находятся в диапазоне от 10 до 100 нм. С помощью одного из таких подходов были созданы наноразмерные "ДНК-оригами" - полигональные каркасы, шестерёнки, мосты, бутылки и т.п. [1,2].

Варьирование морфологии является действенным способом контроля функциональных (физических и химических) характеристик наноматериалов, а также влияет на их биосовместимость, поскольку является по сути отражением результата эволюции (трансформации)  поверхности (границы раздела) в процессе получения материала. Морфологическое разнообразие в наибольшей степени важно именно для наноматериалов, поскольку они характеризуются, как правило, большой долей поверхностных атомов, предопределяющих особенности физико-химических свойств. С другой стороны, большинство наноматериалов является термодинамически неравновесными, поэтому неравновесная (отличная от формы монокристалла данного вещества) морфология является отражением метастабильности наноматериалов, то есть нахождения системы в локальном минимуме свободной энергии.

Авторы

• Гольдт Анастасия Евгеньевна, к.х.н.
• Борисенко Григорий Геннадиевич, к.б.н.
• Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.

Ссылки

1. Douglas SM, Dietz H, Liedl T, H?gberg B, Graf F, Shih WM. Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes // Nature - № 459, 2009 - P. 414-8
2. Dietz H, Douglas SM, Shih WM. Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes // Science - №325, 2009 - P. 725-30

Иллюстрации

Рис. 1. Морфология наночастиц ?-Fe2O3, формирующихся в результате гидротермальный обработки хлорида железа (III), взятого в различных концентрациях, в присутствии ПАВ (ЦТАБ). Источник: Pu Z. et al. Controlled synthesis and growth mechanism of hematite nanorhombohedra, nanorods and nanocubes. // Nanotechnology. V.17, 2006 - P.799-804

Разделы

Методы формирования наноматериалов

Нанотехнологии и наноматериалы в медицине (диагностика, системы доставки лекарств, эксипиенты, восстановление тканей и органов, другое)

Наноматериалы

Наноструктуры

Искусственные (синтетические) низкоразмерные объекты