Разработка новых методов наноскопии для определения и направленной модификации строения, физико-химических и электрофизических характеристик 2-D наноразмерных структур для энергонакопителей и катализаторов на основе углеродных материалов и биополимеров.НИР

Development of new methods of nanoscopy for identification and directed modification of the structure, physico-chemical and electrical characteristics of the 2-D nanoscale structures for energy storage and catalysts based on carbon materials and biopolymers

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 июня 2016 г.-31 декабря 2016 г. Разработка новых методов наноскопии для определения и направленной модификации строения, физико-химических и электрофизических характеристик 2-D наноразмерных структур для энергонакопителей и катализаторов на основе углеродных материалов и биополимеров.
Результаты этапа: При выполнении проекта существенно модернизирована электронная система сканирующего зондового микроскопа, что позволило проводить измерения электрического тока в сканирующей туннельной микроскопии и сканирующей резистивной микроскопии в пикоамперном диапазоне. Аналогичные значения тока можно измерять в сканирующем капиллярном микроскопе. Полоса частот измеряемых токов 0-10 кГц. Погрешность измерений – не хуже 0,1%. Впервые в мире разработана конструкция совмещенного атомно-силового и сканирующего капиллярного микроскопа. Проведены тестовые измерения структурированной поверхности графита, пленок фосфолипида и поверхности эритроцитов в буферном растворе. Точность измерений сверхмалых токов находится на уровне лучших мировых аналогов – приборов для электрофизиологических измерений клеток и биологических объектов. Создана оригинальная экспериментальная установка для атомно-силовой и сканирующей капиллярной микроскопии на базе инвертированного сканирующего зондового микроскопа Nikon TI-U. Разработанную установку можно адаптировать и к другим моделям микроскопов (ЛОМО, Zeiss и др.). Получена структурированная поверхность графита с чередующимися на нанометровом масштабе проводящими и непроводящими (оксид графита) областями. Достигнута точность литографического рисунка на уровне единиц нанометра. Впервые в мире разработана конструкция совмещенного атомно-силового и сканирующего капиллярного микроскопа. Проведена оценка возможностей такого прибора. Получены следующие рекордные технические параметры: регистрация пикоамперных токов с точностью на уровне вплоть до 0,1% в полосе частот 0-10 кГц. Разработана оригинальная технология создания многоканальных капилляров с контролируемым диаметром выходных отверстий в диапазоне 1-100 нм. Предложен метод внедрения металлической платины в один из каналов нанокапилляра для создания химического сенсора для регистрации активных форм кислорода. Подготовлены публикации Мешков Г. Б. , Сагитова А. В. , Синицына О. В. , Яминский И. В. Методы сканирующей зондовой микроскопии в разработке энергоэффективных технологий // Наноиндустрия. — 2016. — № 6. — С. 48–51. Яминский И. В., Ахметова А. И., Мешков Г. Б. Физические методы обнаружения вирусов и бактерий c использованием инструментов сканирующей зондовой микроскопии // Наноиндустрия. — 2017. — Т. 3, № 73. — С. 56–59. Синицына О. В., Яминский И. В. Сканирующая капиллярная микроскопия // Медицина и высокие технологии. — 2016. — № 4. — С. 20–21. Яминский И. В., Мешков Г. Б., Ахметова А. И. Методы наноскопии в исследовании углеродных материалов и биополимеров // Наноиндустрия. — 2017. — № 4 (принята в печать). Яминский И. В., Мешков Г. Б., Ахметова А. И. Центры молодежного инновационного творчества – маршруты НБИКС // «НБИКС-НТ». - 2017. - №1. - с. 157-160.
2 21 сентября 2017 г.-31 декабря 2017 г. Разработка новых методов наноскопии для определения и направленной модификации строения, физико-химических и электрофизических характеристик 2-D наноразмерных структур для энергонакопителей и катализаторов на основе углеродных материалов и биополимеров.
Результаты этапа: В рамках выполнения проекта осуществлена направленная модификация углеродной поверхности методами атомно-силовой микроскопии во влажной среде и методами сканирующей ион-проводящей микроскопии в электролите. Выполнена нанолитография наноструктурированной поверхности, состоящей из графита и оксида графита по заданному шаблону. Осуществлена химическая модификация поверхности углеродных материалов методом локального анодного окисления. Химическая модификация углеродных материалов (графита, графена) реализована за счет адресной доставки реагентов с помощью многоканального нанокапилляра. В рамках этапа выполнения проекта исследована кинетика интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития из материала катода аккумулятора. Установлена взаимосвязь между топографией поверхности и её электро-физическими свойствами с пространственным разрешением на уровне десятка нанометров. Подготовлены публикации в журналах, цитируемых в RSCI (Web of Sciences), составлен обзор по методам сканирующей зондовой микроскопии применительно к исследованию материалов для энергоэффективных технологий. А.Ахметова, Ю.Белов, И.Яминский. Трехкоординатный фрезерно-гравировальный центр с ЧПУ ATCNano // Наноиндустрия, (5(76) 62-65, 2017. И.Пылев, И.Яминский. Эталон нанометра // Наноиндустрия, (5(76) 52-57, 2017. А.Ахметова, И. Яминский. Центр перспективных технологий: производство и инновации // Наноиндустрия, (6(77) 110-112, 2017.
3 1 января 2018 г.-28 сентября 2018 г. Разработка новых методов наноскопии для определения и направленной модификации строения, физико-химических и электрофизических характеристик 2-D наноразмерных структур для энергонакопителей и катализаторов на основе углеродных материалов и биополимеров
Результаты этапа:
4 1 января 2019 г.-2 декабря 2019 г. Разработка новых методов наноскопии для определения и направленной модификации строения, физико-химических и электрофизических характеристик 2-D наноразмерных структур для энергонакопителей и катализаторов на основе углеродных материалов и биополимеров
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".