Металлические наноструктуры: от кластеров к нанокатализу и сенсорам

Рассмотрены свойства металлических кластеров и составленных из них наноструктур. Сравниваются существующие методы генерации интенсивных пучков металлических кластеров и последующего превращения их в наноструктуры. Проанализированы процессы протекания буферного газа с активными молекулами через наноструктуру в условиях нанокатализа. По аналогии с макроскопическим металлом исследуется распространение электрического сигнала через наноструктуру. Проанализировано изменение сопротивления металлической наноструктуры в результате прилипания к её поверхности активных молекул, которые превращаются в отрицательные ионы, индуцируюие образование положительно заряженных вакансий внутри металлического проводника. Вакансии притягиваются к отрицательным ионам и вместе с ними формируют изменение сопротивления металлической наноструктуры. Рассмотрены физические основы применения металлических кластеров и составленных из них наноструктур для создания новых материалов в виде пористой металлической плёнки на поверхности различных объектов. Представлены фундаментальные основы нанокатализа. Полупроводниковые кондактометрические сенсоры, проводником в которых являются граничащие друг с другом нанометровые зёрна или нити, сравниваются с металлическими сенсорами с проводником в виде перколяционного кластера, фрактальной нити или пучка переплетённых нанонитей, образуемых в сверхтекучем гелии. Показано, что сенсоры на основе металлических наноструктур характеризуются существенно более высокой чувствительностью по сравнению с полупроводниковыми сенсорами, но, в отличие от них, не обладают селективностью. Измерения на основе металлических сенсоров включает две стадии: первая позволяет измерить скорость прилипания активных молекул к проводнику сенсора с высокой точностью, вторая связана с освобождением поверхности металлической наноструктуры от прилипших молекул с использованием газоразрядной плазмы, в частности, от капиллярного разряда, и последующей хроматографией продуктов очистки.