Способ модификации фотонного кристалла на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия

Авторы патента:

Сабанов Владимир Харитонович (RU)

Козырев Евгений Николаевич (RU)

Филоненко Валентина Ивановна (RU)

Гордеев Георгий Олегович (RU)

Ванеева Джульетта Джемалиевна (RU)

Аскеров Роман Олегович (RU)

Беляева Татьяна Николаевна (RU)

B82B3/00 - Изготовление или обработка наноструктур

Владельцы патента RU 2665498:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) (RU)

Использование: для изготовления сенсорных датчиков. Сущность изобретения заключается в том, что способ модификации включает пропитку образца фотонного кристалла и отжиг на воздухе. При этом образец фотонного кристалла предварительно помещают в центрифугу, а пропитку его пор осуществляют 0,05-0,06 мл 25-30% толуольным раствором стеорита никеля или цинка или олеата железа при скорости вращения центрифуги 1900-2200 об/мин в течение 0,6-0,4 минут, сушат образец в центрифуге 5-6 минут, затем в термостате при 370-375 K 10-15 минут и отжигают на воздухе при температуре 670-720 K в течение 10-15 минут. Технический результат - обеспечение возможности упрощения технологии заполнения пор фотонного кристалла на основе наноструктурированного оксида алюминия окислами металлов. 3 ил.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано для изготовления сенсорных датчиков, оптических приборов, в оптоэлектронике, наноэлектронике и др. областях.

Известен способ получения пленки оксида алюминия с использованием алкоксида диалкилалюминия, включающий нанесение оксидной пленки алюминия на подложку и контактирование полученного пара с подложкой, нагретой до температуры 300-600°С (см. патент US №5922405, МПК⁴ С25С 16/40, опубл. 13.07.1999 г.).

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса.

Известен способ получения наноструктурированных покрытий оксидов металлов, включающий подготовку спиртового раствора β-дикетонатов с концентрацией 0,001-2 моль/л, который нагревают до 368-523 K и выдерживают при данной температуре в течение 10-360 минут до образования раствора алкоксо-β-дикетонатов металлов, полученный раствор по каплям наносят на центральную часть подложки, которую при этом вращают со скоростью 100-16000 об/мин (см. патент RU №2521643, МПК^(2011/01) B01J 13/00, C01G 1/02, В82В 3/00, B82Y 30/00, B82Y 40/00, опубл. 10.07.2014 г.).

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, высокие трудо- и энергетические затраты, а также не возможность достичь определенного упорядоченного расположения наноструктур в системе.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ модификации фотонного кристалла на основе SiO₂ включениями с ферромагнитным порядком, содержащих оксиды металлов (см. патент RU №2296100, МПК⁽²⁰⁰⁶ ⁰¹⁾ В82 В 3/00, опубл. 27.03.2007 г.).

Недостатком прототипа является сложность технологического процесса, низкая производительность за счет продолжительности процесса и большие материальные и энергетические затраты.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение технологии заполнения пор фотонного кристалла на основе наноструктурированного оксида алюминия окислами металлов, повышение производительности и снижение материальных и энергетических затрат.

Технический результат заключается в легкости выполнения, не требующий высоких энергетических затрат и специального оборудования, позволяющий вводить в поры разные оксиды, изменяя функциональные свойства фотонных кристаллов.

Решение технического результата достигается тем, что в способе модификации фотонного кристалла на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия, включающем пропитку образца фотонного кристалла и отжиг на воздухе, согласно изобретению, образец фотонного кристалла предварительно помещают в центрифугу и пропитку его пор осуществляют 0,05-0,06 мл 25-30% толуольным раствором стеорита никеля или цинка или олеата железа при скорости вращения центрифуги 1900-2200 об/мин в течение 0,6-0,4 минут, сушат образец в центрифуге 5-6 минут, затем в термостате при 370-375 K 10-15 минут и отжигают на воздухе при температуре 670-720 K в течение 10-15 минут.

Данный способ позволит упростить технологию заполнения пор фотонного кристалла на основе наноструктурированного оксида алюминия окислами металлов, повысить производительность и снизить материальные и энергетические затраты.

Толуольные растворы солей хорошо смачивают поверхность фотонного кристалла и равномерно распределяются по всей поверхности. Доза раствора 0,05-0,06 мл обеспечивает полное смачивание поверхности, а скорость вращения центрифуги 1900-2200 об/мин - равномерное распределение по всей поверхности без сильного разбрызгивания растворов. Концентрации толуольных растворов 25-30% позволяют регулировать вязкость растворов солей металлов. Повышение содержания солей в растворах приводит к получению пересыщенных растворов, быстрой агрегации солей в порах и получению неравномерного заполнения пор. Снижение концентрации солей требует многослойного нанесения для полного заполнения пор. Выбранные интервалы являются оптимальными. Использование растворов солей органических кислот обеспечивают легкость введения их в поры, полное их заполнение и перевод солей в оксиды без применения дополнительных химических реагентов, высоких температур, инертных газов и давления.

Оксиды металлов и наноструктуры на их основе представляют собой широкий класс материалов, обладающих спектром перспективных, с точки зрения приборного применения, функциональных свойств. Для практического применения целесообразно использовать ориентированные пористые наноструктуры, что обусловлено удобством дальнейшей их обработки и модификации.

Анодное окисление алюминия в кислых электролитах и при определенных условиях позволит получать нанопористые пленки оксида алюминия с регулярным расположением вертикальных наноразмерных пор, проявляющих свойства фотонных кристаллов. Поры заполняют предложенными материалами с целью изменения функциональных свойств фотонных кристаллов.

Сущность изобретения поясняется графиками, где на фиг. 1-3 изображены коэффициенты отражения до и после модификации образцов фотонного кристалла на основе наноструктурированного оксида алюминия окислами металлов.

Способ модификации фотонного кристалла на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия оксидами металлов иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Образец фотонного кристалла диаметром 25 мм на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия получают двухступенчатым анодированием алюминиевой фольги толщиной 100 мкм в 5%-ном растворе ортофосфорной кислоты при плотности тока 5 мА/см², температуре 5-6°С, в течение 30 минут.

Образец фотонного кристалла помещают в центрифугу и наносят на его поверхность 0,05-0,06 мл 30%-ного толуольного раствора стеарата никеля при скорости вращения центрифуги 2000 об/мин в течение 0,4 мин. Образец сушат в центрифуге 5-6 мин, в термостате при температуре 370-375 K в течении 15 мин. И отжигают на воздухе при температуре 670-720 K 20 минут.

Пример 2

Образец фотонного кристалла, полученный как в примере 1, помещают в центрифугу и наносят на его поверхность 0,05-0,06 мл 30%-ного толуольного раствора стеарата цинка при скорости вращения центрифуги 2200 об/мин в течение 0,4 мин. Образец сушат в центрифуге 5-6 мин, в термостате при температуре 370-375 K 15 мин. И отжигают на воздухе при температуре 670-720 K 20 мин.

Пример 3

Образец фотонного кристалла, полученный как в примере 1, помещают в центрифугу и наносят на его поверхность 0,05-0,06 мл 25%-ного толуольного раствора олеата железа при скорости вращения центрифуги 1900 об/мин в течение 0,4 мин. Образец сушат в центрифуге 5-6 мин, в термостате при температуре 370-375 K 15 мин. И отжигают при температуре 670-720 K 20 минут.

У образцов фотонных кристаллов проверяли коэффициенты отражения до и после модификации и их результаты представлены на фиг. 1-3. После введения оксидов металлов в поры оксида алюминия коэффициенты отражения возрастают, а максимум отражения смещается в длинноволновую область, что подтверждает изменение параметров фотонных кристаллов и возможность их корреляции под требуемые задачи.

Приведенные примеры являются иллюстрирующими и не ограничивают предложенный способ модификации фотонного кристалла на основе нананоструктурированного пористого анодного оксида алюминия оксидами металлов. Предложенный способ позволит в 2 раза снизить температуру и в 8,5 раз сократить продолжительность технологического процесса по сравнению с прототипом.

Использование предлагаемого способа модификации фотонного кристалла на основе нананоструктурированного пористого анодного оксида алюминия позволит по сравнению с прототипом упростить технологию заполнения пор фотонного кристалла на основе наноструктурированного оксида алюминия окислами металлов, повысить производительность и снизить материальные и энергетические затраты.

Способ модификации фотонного кристалла на основе наноструктурированного пористого анодного оксида алюминия, включающий пропитку образца фотонного кристалла и отжиг на воздухе, отличающийся тем, что предварительно образец фотонного кристалла помещают в центрифугу и пропитку его пор осуществляют 0,05-0,06 мл 25-30 % толуольным раствором стеорита никеля или цинка или олеата железа при скорости вращения центрифуги 1900-2200 об/мин в течение 0,6-0,4 минут, образец сушат в центрифуге 5-6 минут, затем в термостате при 370-375 K в 10-15 минут и отжигают на воздухе при температуре 670-720 K в течение 10-15 минут.

Изобретение относится к электронике и нанотехнологии и может быть использовано в 2D-печати. Сначала получают графеновые частицы электрохимическим расслоением графита, характеризующегося массой чешуек около 10 мг, в жидкой фазе с использованием в качестве электролита водного 0,00005-0,05 М раствора (NH4)2S2O8, в течение 10 мин и менее, при напряжении не более 15 В и подаче на графитовый электрод положительного напряжения.

Гибридный электропроводящий материал на основе полимера и углеродных нанотрубок и способ его получения // 2665394

Изобретение относится к области создания новых структурированных гибридных наноматериалов на основе электроактивных полимеров с системой сопряжения и одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) и может быть использовано в качестве носителей для катализаторов, в том числе в топливных элементах с полимерной мембраной, для создания микроэлектромеханических систем, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, наноэлектропроводов, модулей памяти, электрохимических источников тока, перезаряжаемых батарей, суперконденсаторов, сенсоров и биосенсоров, солнечных батарей, дисплеев.

Опосредованная наночастицами доставка сиквенс-специфичных нуклеаз // 2664865

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу введения сиквенс-специфичной нуклеазы (ССН) в растительную клетку, включающую интактную клеточную стенку.

Способ получения нанокомпозита // 2664525

Изобретение относится к химии, электротехнике и нанотехнологии и может быть использовано для разработки анодных материалов литий-ионных батарей нового поколения, а также чувствительных элементов газовых сенсоров.

Способ получения нанокапсул биопага-д в конжаковой камеди // 2664451

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул биопага-Д в оболочке из конжаковой камеди.

Способ получения эндофуллеренов 3d-металлов // 2664133

Изобретение предназначено для медицины и может быть использовано в ЯМР-томографии, лекарственных средствах для лечения нейродегенеративных заболеваний, а также для магнитоуправляемой доставки лекарственных препаратов к больному органу.

Способ получения кластеров из наночастиц магнетита // 2664062

Изобретение может быть использовано в биомедицине. Способ получения кластеров из наночастиц магнетита включает нагревание раствора соединения железа в высококипящем органическом растворителе в атмосфере инертного газа в присутствии 1,2-гексадекандиола и органической кислоты и последующее отделение полученных кластеров.

Способ получения полых микросфер феррита висмута // 2663738

Изобретение может быть использовано для получения наноструктурированных порошков феррита висмута BiFeO3, применяемых в микроэлектронике, спинтронике, устройствах для магнитной записи информации, в производстве фотокатализаторов, материалов для фотовольтаики.

Способ получения нанокапсул биопага-д в геллановой камеди // 2663588

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул препарата биопага-Д. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используется геллановая камедь, при этом, к суспензии геллановой камеди в метаноле прибавляют 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества, затем полученную смесь перемешивают на магнитной мешалке, после чего добавляют 1 г порошка биопага-Д, затем добавляют 5 мл диэтилового эфира, далее полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет в нанокапсулах 1:1, или 1:3, или 1:5.

Модификатор для приготовления наноструктурированных композитных материалов и способ получения модификатора // 2663243

Изобретение может быть использовано при изготовлении наноструктурированных композиционных материалов. Одностенные, двустенные или многостенные углеродные нанотрубки смешивают с органическим растворителем в высокооборотной мешалке при скорости 1000-4000 об/мин и постоянном охлаждении.

Способ получения наночастиц оксида алюминия // 2665524

Изобретение относится к неорганической химии и нанотехнологиям и может быть использовано для формирования нанорельефа в микроканале, в качестве гидрофильного покрытия, подложки для катализаторов. Для получения ультрадисперсного порошка оксида алюминия растворяют соль алюминия в дистиллированной воде и смешивают раствор с целлюлозой, сушат при температуре 50-100°С до образования однородной дисперсной фазы. Дисперсную массу нагревают до 1000-1200°C в течение 30-60 минут на воздухе до полного разложения продукта в виде однородного бело-серого порошка. Порошок растворяют в воде и полученный раствор фильтруют от остатков угля и крупных продуктов разложения. Обеспечивается упрощение способа получения наночастиц оксида алюминия. 2 ил., 2 пр.

Способ получения интеркалированной поли-n-винилкапролактамом наноразмерной η-модификации оксида титана(iv) // 2666441

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Для приготовления порошкообразных образцов η-фазы состава TiO2-х×nH2O, где n=0,9-2,0, с интеркаляцией поли-N-винилкапролактама (ПВК) в структуру η-фазы осуществляют следующие стадии. Смешивают водный раствор ПВК, имеющий концентрацию 1-10 мас. %, с сульфатом титанила TiOSO4×xH2O или с сернокислым сульфатом титанила TiOSO4×xH2SO4×yH2O при массовом соотношении ПКВ:Ti4+ от 1:9,2 до 1:9,4. Нагревают смесь от комнатной температуры до температуры 90±5°С в течение 50-70 мин при постоянном перемешивании. Полученный порошок отделяют центрифугированием и сушат в сушильном шкафу. Изобретение позволяет получить новую интеркалированную поли-N-винилкапролактамом η-модификацию диоксида титана, обладающую антимикробной активностью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл., 5 пр.

Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов // 2666856

Изобретение относится к нанотехнологии. Синтез эндоэдральных фуллеренов проводят в водоохлаждаемой металлической герметичной камере в плазме высокочастотной дуги с использованием переменного тока при атмосферном давлении. В нижней камере 4 установлен один вертикальный графитовый электрод 2 и четное число одинаковых графитовых электродов 1, расположенных горизонтально, обеспечивающих разряд, в осевые отверстия которых помещают вещества, содержащие химические элементы, вводимые внутрь молекулы фуллерена. Последовательно с электродами 1, обеспечивающими разряд, соединяют катушки индуктивности 6, оси которых расположены так, что направление создаваемого ими магнитного поля перпендикулярно оси разряда между одной из пар электродов 1. В боковой стенке нижней камеры 4 выполнены отверстия для тангенциальной подачи буферного газа в плоскости электродов 1, углы между осями которых 360°/n, где n - количество электродов. Полученную плазму разряда подают в цилиндрическую часть камеры 5 для разделения газа на горячий 7 и холодный 8 потоки. Изобретение обеспечивает повышение содержания эндоэдральных фуллеренов в углеродном конденсате. 2 ил.

Сегнетоэлектрический нанокомпозитный материал на базе нанокристаллической целлюлозы и сегнетовой соли // 2666857

Изобретение относится к наноструктурированным материалам с выраженной сегнетоэлектрической активностью с требуемыми характеристиками, используемым в качестве функциональных материалов в современной микро- и наноэлектронике. Сегнетоэлектрический нанокомпозитный материал включает в качестве матрицы нанокристаллическую бактериальную целлюлозу, а в качестве сегнетоэлектрического наполнителя сегнетову соль при следующем соотношении компонентов: сегнетова соль от 25 до 75 мас.%, нанокристаллическая целлюлоза от 75 до 25 мас.%. Технический результат заключается в получении сегнетоэлектрического нанокомпозита с расширенным температурным интервалом существования сегнетоэлектрической фазы и с возможностью регулирования дисперсии диэлектрических характеристик за счет изменения процентного соотношения компонент состава. 2 пр.

Агрегированные частицы // 2666963

Изобретение относится к агрегированным частицам для ингаляции, содержащим нанодисперсные частицы лекарственного средства умеклидиния бромида, вилантерола трифенатата и флутиказона фуроата. Агрегированные частицы по изобретению обладают масс-медианным аэродинамическим диаметром менее чем 100 мкм. Агрегированные частицы также могут содержать нанодисперсные частицы эксципиента и одно или более связующих веществ. Изобретение также относится к порошковой композиции, подходящей для ингаляции, которая содержит указанные агрегированные частицы, к способу получения указанных агрегированных частиц и к продукту для применения в лечении респираторного заболевания, такого как астма или ХОБЛ. Продукт по изобретению представляет собой ингалятор сухого порошка или дозирующий ингалятор, содержащий указанные агрегированные частицы или указанную порошковую композицию. Агрегированные частицы по изобретению характеризуются улучшенной химической стабильностью и удовлетворительными аэродинамическими характеристиками. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 16 ил., 15 табл., 7 пр.

Способ изготовления матрицы детекторов тгц излучения на основе углеродных нанотрубок // 2667345

Использование: для изготовления высокочувствительных приемников электромагнитного излучения терагерцевого диапазона. Сущность изобретения заключается в том, что массив чувствительных элементов формируется в процессе селективного травления однородной сетки УНТ с использованием литографической маски в виде массива прямоугольников размером 8*4 мкм2, сформированной в процессе фотолитографии. Технический результат - обеспечение возможности упрощения технологии изготовления детекторов, а геометрия антенн позволяет регистрировать излучение от 100 ГГц до 3 ТГц. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Глинопластилин // 2667358

Изобретение относится к глинопластилиновой композиции для обучения, игры, лепки в качестве альтернативы традиционным видам глины и пластилина. Глинопластилин представляет собой смесь парафина, церезина, минерального масла и пигментов, дополнительно содержит порошкообразную гончарную глину (далее «Глина»), на поверхности которой электрохимически абсорбировано наноразмерное серебро (средний размер частиц не превышает 50 нм) для придания композиции противомикробного эффекта при следующем соотношении компонентов, % масс.: парафин - 5-26, церезин - 3-27, минеральное масло - 5-7, порошковая глина с абсорбированным наносеребром - 58-62, пигмент - 1-3, вода - 5-11,5. Техническим результатом изобретения является создание материала для обучения, игры, лепки с возможностью повторного использования после отверждения, обладающего противомикробными свойствами. 2 табл.

Способ получения нанокапсул этилнитрата в альгинате натрия // 2667404

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул этилнитрата в оболочке из альгината натрия. Способ характеризуется тем, что этилнитрат медленно добавляют в суспензию альгината натрия в гексане в присутствии 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1200 об/мин, при этом массовое соотношение ядро:оболочка при пересчете на сухое вещество составляет 1:3, или 1:5, или 1:2, далее приливают диэтиловый эфир, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. Способ обеспечивает упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул, уменьшение потерь при получении нанокапсул. 3 пр.

Способ получения наноразмерного порошка карбида вольфрама // 2667452

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении карбида вольфрама WC, применяемого в производстве твердосплавных материалов для высокоэффективного металлорежущего инструмента и других износостойких изделий. Для получения порошка на основе карбида вольфрама WC с размером частиц d50, не превышающим 200 нм, готовят гомогенную порошковую смесь из наноразмерного вольфрама или оксида вольфрама и наноразмерного углерода, взятого в количестве, превышающем стехиометрическое содержание углерода в карбиде вольфрама на 10-70 мас. %. Проводят термообработку указанной смеси в электрической печи при температуре 1400-1600°С в среде водорода и/или инертных газов, таких как азот, аргон, с последующим связыванием и удалением избытка углерода. Изобретение позволяет получить карбид вольфрама с пониженной дефектностью кристаллической структуры и сниженным содержанием примесей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 7 пр.

Способ получения нанокапсул биопага-д в альгинате натрия // 2667464

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул препарата биопага-Д в оболочке из альгината натрия. Способ характеризуется тем, что к суспензии альгината натрия в изопропаноле прибавляют 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества, затем полученную смесь перемешивают на магнитной мешалке, после чего добавляют 1 г порошка биопага-Д, затем добавляют 5 мл гексана, далее полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет в нанокапсулах 1:1, или 1:3, или 1:5. Способ обеспечивает упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул, уменьшение потерь при получении нанокапсул и может быть использовано в ветеринарии. 3 пр.