RU2533330C1 - Method of forming nanowires from colloidal natural material - Google Patents

Method of forming nanowires from colloidal natural material Download PDF

Info

Publication number
RU2533330C1
RU2533330C1 RU2013117085/28A RU2013117085A RU2533330C1 RU 2533330 C1 RU2533330 C1 RU 2533330C1 RU 2013117085/28 A RU2013117085/28 A RU 2013117085/28A RU 2013117085 A RU2013117085 A RU 2013117085A RU 2533330 C1 RU2533330 C1 RU 2533330C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
formation
structures
nanocomponents
elements
substrate
Prior art date
Application number
RU2013117085/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013117085A (en
Inventor
Александр Павлович Кузьменко
Владимир Владимирович Чаков
Ньен Аунг Чан
Валерия Александровна Башкатова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2013117085/28A priority Critical patent/RU2533330C1/en
Publication of RU2013117085A publication Critical patent/RU2013117085A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2533330C1 publication Critical patent/RU2533330C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: in a method of forming nanowires from a colloidal natural material, based on a self-organised formation of linearly ordered nanosized current-conducting structures with a strictly specified orientation for the connection of separate micro- and nanoelectronic elements and/or formation of nanocomponents of an electronic element base, formation of structures and/or elements is carried out in one process for not more than 3 minutes under an impact of an electric constant field only with an intensity not higher than 5×103 V/m, configuration of which directly specifies both the dimensions and forms and the orientation of the nanosized current-conducting carbon structures, which are stably preserved without the application of any protective layers on a substrate from any material, including the one, containing separate micro- and nanoelectronic elements for their connection and/or for the formation of nanocomponents of the electronic element base.
EFFECT: invention makes it possible to simplify the process of control of the form and location of the synthesised particles.
9 dwg

Description

Изобретение относится к электронике и методам подключения в микро- и наноинтегральных схемах.The invention relates to electronics and connection methods in micro- and nano-integrated circuits.

Одним из аналогов предлагаемого изобретения выступает способ формирования проводящего элемента нанометровых размеров /1/, заключающийся в том, что проводящий элемент нанометровых размеров формируют сканированием анода, расположенного на расстоянии от 2 до 100 нм от поверхности катода, покрытого углеродной проводящей средой. В электрической цепи анод-катод используется отрицательная обратная связь, с помощью которой при сканировании анода обнаруживается первая случайная точка на поверхности катода, отличающаяся скачком проводимости (максимум U0), по которому устанавливается и поддерживается напряжение (в диапазоне от 2 до 0 В), что и обеспечивает формирование элемента нанометровых размеров.One of the analogues of the invention is the method of forming a nanometer-sized conductive element / 1 /, which consists in the fact that the nanometer-sized conductive element is formed by scanning an anode located at a distance of 2 to 100 nm from the surface of the cathode coated with a carbon conductive medium. Negative feedback is used in the anode-cathode circuit, with which, when scanning the anode, the first random point on the cathode surface is detected, characterized by a jump in conductivity (maximum U 0 ), along which a voltage is established and maintained (in the range from 2 to 0 V), which ensures the formation of an element of nanometer size.

Недостатки данного способа заключаются в том, что длина создаваемой нанопроволоки ограничена диапазоном сканирования, ее местоположение и размер определяются случайным образом, а формирование происходит в течение достаточно большого времени и носит нелинейный, неоднозначный характер, вызванный динамической самоорганизацией, лежащей в основе процесса формообразования.The disadvantages of this method are that the length of the created nanowire is limited by the scanning range, its location and size are determined randomly, and the formation takes place over a sufficiently long time and is nonlinear, ambiguous, caused by the dynamic self-organization that underlies the shaping process.

В соответствии с другим способом /2/ для формирования упорядоченных одномерных проводящих наноструктур без радиуса изгиба используется монокристаллическая подложка, имеющая ступени скола и/или другие линейные дефекты. Способ включает вакуумную конденсацию, осуществляемую в заданном диапазоне температур подложки, скоростей конденсации и в течение времени формирования, при которых на линейных дефектах подложки образуется как минимум одна нанопроволока, а на остальной части подложки коэффициент заполнения подложки должен иметь значение, исключающее коалесценцию островков.In accordance with another method / 2 /, a single-crystal substrate having cleavage steps and / or other linear defects is used to form ordered one-dimensional conductive nanostructures without a bending radius. The method includes vacuum condensation carried out in a predetermined range of substrate temperatures, condensation rates and during the formation time at which at least one nanowire is formed on the linear defects of the substrate, and the fill factor of the substrate on the rest of the substrate must be exclusive of island coalescence.

Недостатки данного способа заключаются в том, что оптимальное расстояние между ступенями, исключающее образование островков на бездефектных участках подложки, необходимо устанавливать экспериментально. С помощью данного способа сложно создать нанопроволоку с заданной регулярной структурой, так как поверхность подложки специально не обрабатывается: сколы носят случайный характер, возможно присутствие различных линейных дефектов.The disadvantages of this method are that the optimal distance between the steps, excluding the formation of islands on defect-free areas of the substrate, must be established experimentally. Using this method, it is difficult to create a nanowire with a given regular structure, since the surface of the substrate is not specially processed: chips are random in nature, various linear defects may be present.

Наиболее близким по технической сущности и решаемым задачам является способ управления формой синтезируемых частиц и получения материалов и устройств, содержащих ориентированные анизотропные частицы и наноструктуры /3/. В данном способе многостадийно с использованием как электрических, так и магнитных полей производится синтез наночастиц в реакционной смеси из металлосодержащих или лигандных соединений, формируются ленгмюровские монослои, которые затем управляемо и с заданной ориентацией переносятся на магнитомягкую подложку и покрываются защитным слоем.The closest in technical essence and the problems to be solved is a way to control the shape of the synthesized particles and obtain materials and devices containing oriented anisotropic particles and nanostructures / 3 /. In this method, the synthesis of nanoparticles in the reaction mixture from metal-containing or ligand compounds is multistage using both electric and magnetic fields, Langmuir monolayers are formed, which are then transferred to the magnetically soft substrate in a controlled and predetermined orientation and coated with a protective layer.

Недостатками данного способа является многостадийность и сложность как процесса управления формой и расположением синтезируемых из реакционной смеси частиц в виде ленгмюровских полимеризованных монослоев из металлосодержащих или лигандных соединений, так и синтеза материалов и создания устройств, построенных переносом на магнитомягкую подложку ориентированных анизотропных частиц и наноструктур, для стабилизации обязательно покрываемых защитным слоем, с использованием на всех этапах и электрических, и магнитных полей.The disadvantages of this method are the multi-stage and complexity of the process of controlling the shape and location of the particles synthesized from the reaction mixture in the form of Langmuir polymerized monolayers from metal-containing or ligand compounds, and the synthesis of materials and the creation of devices constructed by transferring oriented anisotropic particles and nanostructures onto a magnetically soft substrate to stabilize necessarily covered with a protective layer, using at all stages both electric and magnetic fields.

Решение технической задачи устранения выявленных недостатков прототипа достигается путем помещения коллоидного естественно-природного углеродсодержащего материала, в виде ансамбля наночастиц с от 30 нм до 70 нм, обеспечивающего формирование в течение не более 3 минут линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур со строго заданной ориентацией под действием только электрического постоянного поля с напряженностью не более 5×103 В/м, что позволяет осуществлять как подключение отдельных микро- и наноэлектронных элементов, так и формировать нанокомпонентную элементную базу для создания электронных устройств новых поколений.The solution to the technical problem of eliminating the identified disadvantages of the prototype is achieved by placing a colloidal natural carbon-containing material in the form of an ensemble of nanoparticles from 30 nm to 70 nm, which ensures the formation of linearly ordered nanoscale conductive structures with a strictly specified orientation for only 3 minutes under the influence of only DC electric field with a strength of not more than 5 × 10 3 V / m, which allows for the connection of individual micro and nanoelectronics elements r and to generate nanokomponentnuyu element base for the creation of electronic devices of new generation.

В результате проведенных испытаний способа формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала в электрических постоянных полях с напряженностью не более 5×103 В/м установлена совокупность существенных отличий от прототипа /3/, заключающихся в том, что линейно-упорядоченные наноразмерные токопроводящие структуры со строго заданной ориентацией, для соединения отдельных микро- и наноэлектронных элементов и/или формирования нанокомпонентов электронной элементной базы, отличающиеся тем, что формирование структур и/или элементов происходит в одном процессе в течение не более 3 минут под действием только электрического постоянного поля с напряженностью не более 5×103 В/м, конфигурация которого непосредственно задает как размеры и формы, так и ориентацию наноразмерных токопроводящих углеродных структур, которые стабильно сохраняются без нанесения каких-либо защитных слоев на подложке из любого материала, в том числе содержащей отдельные микро- и наноэлектронные элементы для их соединения и/или для формирования нанокомпонентов электронной элементной базы.As a result of the tests of the method of forming nanowires from colloidal natural material in electric constant fields with an intensity of not more than 5 × 10 3 V / m, a set of significant differences from the prototype / 3 / is established, namely, that linearly ordered nanoscale conductive structures with strictly specified orientation, for connecting individual micro- and nanoelectronic elements and / or the formation of nanocomponents of the electronic element base, characterized in that the formation of structures and / or elements occurs in one process for no more than 3 minutes under the action of only an electric constant field with an intensity of no more than 5 × 10 3 V / m, the configuration of which directly determines both the sizes and shapes, and the orientation of nanoscale conductive carbon structures that are stable saved without applying any protective layers on a substrate of any material, including those containing separate micro- and nanoelectronic elements for their connection and / or for the formation of nanocomponents of electronic elemental th base.

Для формирования линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур из коллоидного естественно-природного углеродсодержащего материала применена конструкция, представленная на Фиг.1, с расстоянием между электродами: 0.1, 0.25, 0.5 и 1.0 мм. Происходящие процессы упорядочения иллюстрируются схемами, представленными на Фиг.2 - для иллюстрации первого этапа и на Фиг.3 - для иллюстрации второго этапа. На Фиг.1-3 и Фиг.6: 1 - коллоидный естественно-природный углеродсодержащий материал, 2 - электроды, 3 - подложка; на Фиг.3: 4 - дипольно-поляризованные частицы, 5 - заряженные цепочки из наночастиц. Создание отдельных электронных нанокомпонентов производится согласно схеме, представленной на Фиг.6: 9 - система остроконечных катодов, 10 - подложка-анод, 11 - сформированный нанокомпонент, изображение которого приведено на Фиг.7. Коллоидный естественно-природный углеродсодержащий материал наносится методом из капли на поверхность подложки, содержащей отдельные микро- и наноэлектронные элементы и/или без них с целью формирования нанокомпонентов электронной элементной базы. Далее, в соответствии с решаемой задачей по формированию нанокомпонентов и/или соединений между отдельными микро- и наноэлектронными элементами на схему, представленную на Фиг.2 и/или Фиг.6, подается электрическое постоянное поле с напряженностью не более 5×103 Вт/м. Продолжительность процесса формирования составляет не более 3 минут.To form linearly ordered nanoscale conductive structures from colloidal natural carbon-containing material, the design shown in Fig. 1 was used with the distance between the electrodes: 0.1, 0.25, 0.5, and 1.0 mm. The ongoing sequencing processes are illustrated in the diagrams shown in FIG. 2 to illustrate the first step and FIG. 3 to illustrate the second step. In Fig.1-3 and Fig.6: 1 - colloidal natural carbon-containing material, 2 - electrodes, 3 - substrate; figure 3: 4 - dipole-polarized particles, 5 - charged chains of nanoparticles. The creation of individual electronic nanocomponents is carried out according to the scheme shown in Fig.6: 9 is a system of pointed cathodes, 10 is a substrate-anode, 11 is a formed nanocomponent, the image of which is shown in Fig.7. A colloidal, naturally-occurring carbon-containing material is applied by a drop method onto a surface of a substrate containing and / or without separate micro- and nanoelectronic elements in order to form nanocomponents of the electronic element base. Further, in accordance with the task to be solved for the formation of nanocomponents and / or compounds between individual micro- and nanoelectronic elements, an electric constant field with a voltage of not more than 5 × 10 3 W / is applied to the circuit shown in FIG. 2 and / or FIG. 6 m The duration of the formation process is no more than 3 minutes.

В основе качественной физической модели способа формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала, структур и/или элементов, соединяющих отдельные микро- и наноэлектронные элементы, учтены выводы о том, что именно наносистемы с органическими включениями являются идеальным материалом /5/ для изучения процессов как самоорганизации - в диффузионно-ограниченных условиях, когда поток частиц, поступающих в систему, превышает величину их диффузии, так и самосборки - при выполнении условия: Eb>Einter≥Ekin>Ed - энергия связи частиц с подложкой превышает энергию межмолекулярного взаимодействия и кинетическую, а также энергию их диффузии. При этом наносистемы с доминирующим органическим составом склонны к процессам самосборки, тогда как для неорганических наночастиц характерны процессы самоорганизации с формированием дендритных наноструктур. Линейно-упорядоченные наноразмерные токопроводящие структуры, ориентируемые преимущественно вдоль направления, заданного электрическим постоянным полем, формируются под действием электрофоретической силы, величина которой, согласно /6/, пропорциональна квадрату градиента амплитуды электрического поля - ∇E2 и кубу радиуса частицы - R3 (объем частицы):The basis of a qualitative physical model of the method of forming nanowires from colloidal natural materials, structures and / or elements connecting individual micro- and nanoelectronic elements takes into account the conclusions that nanosystems with organic inclusions are the ideal material / 5 / for studying processes as self-organization - in diffusion-limited conditions, when the flow of particles entering the system exceeds their diffusion, and self-assembly - when the condition: E b > E inter ≥ E kin > E d is the binding energy particles with a substrate exceeds the energy of intermolecular interaction and kinetic, as well as the energy of their diffusion. In this case, nanosystems with a dominant organic composition are prone to self-assembly processes, while inorganic nanoparticles are characterized by self-organization processes with the formation of dendritic nanostructures. Linearly ordered nanoscale conductive structures oriented mainly along the direction specified by the electric constant field are formed under the action of an electrophoretic force, the value of which, according to / 6 /, is proportional to the square of the gradient of the electric field amplitude - ∇E 2 and the cube of the particle radius - R 3 (volume particles):

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

Re|K(ω)|=[(ε21)/(ε2+2ε1)]+{3(ε1σ22σ1/[τMW2+2σ1)2(1+ω2τMW2)]} - реальная часть функции Клаусиса-Массоти; ε1 и σ1, а также ε2 и σ2 - диэлектрическая проницаемость и проводимость среды и частиц соответственно, ω - частота переменного электрического поля. Важной является величина времени перезарядки в переменных электрических полях: τMW=(ε2+2ε1)/(σ2+2σ1) - время релаксации зарядов Максвелла-Вагнера. В соответствии с (1), на первом этапе /6/, действие FЭФС вызывает перераспределение коллоидных частиц в электрическом поле (Фиг.1), так как FЭФС~∇Е2. Как показывают проведенные исследования /4/ на коллоидном естественно-природном углеродсодержащем материале формирование линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих наноструктур начинается через примерно 15 с, что по аналогии с /6/ соответствует второму этапу (Фиг.3), когда наночастицы 4 в электрическом поле дипольно-поляризуются и под действием сил взаимодействия кулоновской природы:Re | K (ω) | = [(ε 21 ) / (ε 2 + 2ε 1 )] + {3 (ε 1 σ 22 σ 1 / [τ MW2 + 2σ 1 ) 2 (1 + ω 2 τ MW 2 )]} is the real part of the Clausis-Massoti function; ε 1 and σ 1 , as well as ε 2 and σ 2 are the dielectric constant and conductivity of the medium and particles, respectively, ω is the frequency of the alternating electric field. is the recharge time in alternating electric fields: τ MW = (ε 2 + 2ε 1 ) / (σ 2 + 2σ 1 ) is the relaxation time of Maxwell-Wagner charges. In accordance with (1), at the first stage / 6 /, the action FEFS causes redistribution of colloidal particles in an electric field (1), since F ~ EFS ∇E 2. As have carried out studies / 4 / on a colloidal natural carbon-containing material, the formation of linearly ordered nanoscale conductive nanostructures begins after about 15 s, which, by analogy with / 6 /, corresponds to the second stage (Figure 3), when nanoparticles 4 in an electric field are dipole polarized under the influence of the interaction forces of Coulomb nature:

F В Ч = C π ε 1 ( K R E ) 2 ,                ( 2 )

Figure 00000002
F AT H = C π ε one ( K R E ) 2 , ( 2 )
Figure 00000002

выстраиваются в самоорганизованные токопроводящие структуры 5. Здесь С - числовой коэффициент, зависящий от расстояний между частицами 4 и длины цепочек из них 5. Из (2) следует, что дипольно-поляризованные частицы одного размера ориентируются вдоль линий напряженности электрического поля 6, которые видны на фотографии Фиг.4. Наряду с этим недостаточно поляризованные частицы 7, в частности имеющие большие размеры или другой фазовый состав, могут выстраиваться перпендикулярно к линиям напряженности электрического поля 6, как это демонстрирует Фиг.4, а, тогда как дипольно-поляризованные частицы одного малого размера ориентируются вдоль линий напряженности электрического поля, образуя дендритные структуры 7 (Фиг.4, б), что согласуется с выводами /6/.line up in self-organized conductive structures 5. Here C is a numerical coefficient depending on the distances between particles 4 and the length of chains of them 5. From (2) it follows that dipole-polarized particles of the same size are oriented along the lines of electric field 6, which are visible on Photos of Fig. 4. Along with this, insufficiently polarized particles 7, in particular having large sizes or a different phase composition, can line up perpendicular to the lines of electric field 6, as shown in Figure 4, but, while dipole-polarized particles of the same small size are oriented along the lines of tension electric field, forming dendritic structures 7 (Figure 4, b), which is consistent with the conclusions / 6 /.

Таким образом, формируются заряженные цепочки 5, схематично изображенные на Фиг.3, что опытно подтверждено их конфокальными микроскопическими изображениями 8, представленными на Фиг.5.Thus, charged chains 5 are formed, schematically depicted in FIG. 3, which is experimentally confirmed by their confocal microscopic images 8, presented in FIG. 5.

Пример 1.Example 1

Определение характеристик способа формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур выполнено в 4 конструкциях, вид которых схематично изображен на Фиг.1 без предлагаемого материала и с ним Фиг.2 и 3. Расстояние между электродами («+/-» и «-/+») - l, обозначенных на Фиг.1-3 цифрой 2, составляет: 0.1, 0.25, 0.5 и 1.0 мм. Возникающие микро- и наноразмерные структуры из коллоидного естественно-природного углеродсодержащего материала представлены на фотографиях Фиг.4, а-б и Фиг.5.Determination of the characteristics of the method of forming nanowires from a colloidal natural material of linearly ordered nanoscale conductive structures was performed in 4 designs, the view of which is schematically depicted in Fig. 1 without the proposed material and with it Figs. 2 and 3. The distance between the electrodes ("+/- "And" - / + ") - l, indicated in Figure 1-3 by the number 2, is: 0.1, 0.25, 0.5 and 1.0 mm. The resulting micro- and nanoscale structures of colloidal natural carbonaceous material are presented in the photographs of FIG. 4, a-b and FIG. 5.

Время начала формирования линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур от момента включения электрического поля и до начала формирования структур τ практически пропорционально расстоянию между электродами, как это подтверждается полученной зависимостью τ(l), представленной на Фиг.8. Так для расстояния 0.5 мм это время составляет 15 с.The start time of the formation of linearly ordered nanoscale conductive structures from the moment the electric field is turned on and before the start of the formation of structures τ is almost proportional to the distance between the electrodes, as is confirmed by the obtained dependence τ (l) shown in Fig. 8. So for a distance of 0.5 mm, this time is 15 s.

На Фиг.9 приведена временная зависимость формирования дендритных структур S(t) под действием постоянного электрического поля с напряженностью более 4×104 В/м, построенная на основе анализа фотографий дендритных структур из коллоидного естественно-природного углеродсодержащего материала, представленных на Фиг.4, а-б. Анализ показывает, что S(t) состоит из двух участков: на первом с незначительным изменением размеров дендритов с постоянной скоростью 10-5 м/с, когда происходит их поляризация, а на втором отмечается быстрый рост дендритных структур с ускорением 6×10-5 м/с2. На этой основе установлена напряженность постоянного электрического поля 5×103 В/м, при которой происходит формирование линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур из коллоидного естественно-природного углеродсодержащего материала.Figure 9 shows the time dependence of the formation of dendritic structures S (t) under the influence of a constant electric field with a strength of more than 4 × 10 4 V / m, based on the analysis of photographs of dendritic structures from the colloidal natural carbon-containing material shown in Figure 4 , a-b. The analysis shows that S (t) consists of two sections: on the first, with a slight change in the size of dendrites at a constant speed of 10 -5 m / s, when they are polarized, and on the second, a rapid growth of dendritic structures with acceleration of 6 × 10 -5 m / s 2 . On this basis, a constant electric field strength of 5 × 10 3 V / m was established at which linearly ordered nanoscale conductive structures are formed from colloidal naturally-occurring carbon-containing material.

Пример 2.Example 2

В способе формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала он наносится методом из капли на поверхность подложки, содержащей отдельные микро- и наноэлектронные элементы. На Фиг.1-3 показаны: 1 - коллоидный естественно-природный углеродсодержащий материал, 2 - электроды, 3 - подложка; на Фиг.3: 4 - дипольно-поляризованные частицы, 5 - заряженные цепочки из наночастиц. На Фиг.1 расстояние между электродами («+/-» и «-/+») - 2, обозначенное l, равняется 0.1, 0.25, 0.5 или 1.0 мм соответственно. Это позволяет после включения постоянного электрического поля с напряженностью не более 5×103 В/м через 15 с структурировать коллоидный естественно-природный углеродсодержащий материал, как это показано на Фиг.2, что соответствует первому этапу. После этого начинается формирование линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур в виде заряженных цепочек разных размеров из наночастиц 5, микрофотографические конфокальные изображения которых приведены на Фиг.5, что соответствует второму этапу. Таким образом, происходит формообразование линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур в виде заряженных цепочек разных размеров при постоянном электрическом поле с напряженностью не более 5×103 B/м, которое продолжается порядка 3 минут.In the method of forming nanowires from a colloidal natural material, it is applied by a drop method onto the surface of a substrate containing individual micro- and nanoelectronic elements. Figure 1-3 shows: 1 - colloidal natural carbon-containing material, 2 - electrodes, 3 - substrate; figure 3: 4 - dipole-polarized particles, 5 - charged chains of nanoparticles. In Fig.1, the distance between the electrodes ("+/-" and "- / +") - 2, denoted by l, is 0.1, 0.25, 0.5 or 1.0 mm, respectively. This allows after the inclusion of a constant electric field with an intensity of not more than 5 × 10 3 V / m after 15 s to structure the colloidal natural carbon-containing material, as shown in Figure 2, which corresponds to the first stage. After that, the formation of linearly ordered nanoscale conductive structures in the form of charged chains of different sizes from nanoparticles 5 begins, the microphotographic confocal images of which are shown in FIG. 5, which corresponds to the second stage. Thus, linearly ordered nanoscale conductive structures are shaped in the form of charged chains of different sizes with a constant electric field with an intensity of not more than 5 × 10 3 V / m, which lasts about 3 minutes.

Пример 3.Example 3

В способе формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала он наносится методом из капли на поверхность подложки с целью формирования нанокомпонентов электронной элементной базы. Создание отдельных электронных нанокомпонентов производится согласно схеме, представленной на Фиг.6. Для этого к системе из остроконечных катодов, один из которых для иллюстрации представлен на Фиг.6, прикладывается постоянное электрическое поле с напряженностью не более 5×103 В/м. На ней 9 - система остроконечных катодов, 10 - подложка-анод, 11 - сформированный нанокомпонент. Его микрофотографическое конфокальное изображение представлено на Фиг.7. На Фиг.6-7 показаны: 1 - коллоидный естественно-природный углеродсодержащий материал, 2 - электроды, 3 - подложка; на Фиг.3: 4 - дипольно-поляризованные частицы, 5 - заряженные цепочки из наночастиц. Таким образом, происходит формообразование системы точечных микро- и нанокомпонентов под действием постоянного электрического поля с напряженностью не более 5×103 В/м.In the method of forming nanowires from a colloidal natural material, it is applied by a drop method to the surface of a substrate in order to form nanocomponents of an electronic element base. The creation of individual electronic nanocomponents is carried out according to the scheme shown in Fig.6. For this, a constant electric field with a voltage of not more than 5 × 10 3 V / m is applied to a system of pointed cathodes, one of which is shown in FIG. 6. On it, 9 is a system of pointed cathodes, 10 is a substrate-anode, 11 is a formed nanocomponent. Its microphotographic confocal image is presented in Fig.7. Figure 6-7 shows: 1 - colloidal natural carbon-containing material, 2 - electrodes, 3 - substrate; figure 3: 4 - dipole-polarized particles, 5 - charged chains of nanoparticles. Thus, the formation of a system of point micro- and nanocomponents under the influence of a constant electric field with a strength of not more than 5 × 10 3 V / m occurs.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Мордвинцев В.М., Кудрявцев С.Е., Левин В.Л. / Способ формирования проводящего элемента нанометровых размеров // Патент РФ №2194334, опубл. 10.12.2002.1. Mordvintsev V.M., Kudryavtsev S.E., Levin V.L. / The method of forming a conductive element of nanometer sizes // RF Patent No. 2194334, publ. 12/10/2002.

2. Омороков Д.Б., Козленко Н.И., Шведов Е.В. / Способ формирования проводящего элемента нанометрового размера // Патент РФ №2401246, опубл. 10.10.2010.2. Omorokov DB, Kozlenko NI, Shvedov EV / The method of forming a conductive element of nanometer size // RF Patent No. 2401246, publ. 10/10/2010.

3. Губин С.П., Обыденов А.Ю., Солдатов Е.С., Трифонов А.С., Ханин В.В., Хомутов Г.Б. / Способ управления формой синтезируемых частиц и получения материалов и устройств, содержащих ориентированные анизотропные частицы и наноструктуры (варианты) // Патент РФ №2160697, опубл. 20.12.2000.3. Gubin SP, Obydenov A.Yu., Soldatov ES, Trifonov AS, Khanin VV, Khomutov GB / The way to control the shape of synthesized particles and obtain materials and devices containing oriented anisotropic particles and nanostructures (options) // RF Patent No. 2160697, publ. 12/20/2000.

4. Кузьменко А.П., Добрица В.П., Чан Ньйен Аунг, Абакумов П.В., Тимаков Д.И. / Процессы формирования фракталов в диффузионно-ограниченных условиях на примере торфов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. №6(39). Ч.2. С.17-24.4. Kuzmenko A.P., Dobritsa V.P., Chan Nyen Aung, Abakumov P.V., Timakov D.I. / The processes of fractal formation in diffusion-limited conditions on the example of peat // Bulletin of the South-West State University. 2011. No6 (39). Part 2. S.17-24.

5. Jrlin D. Velev and Ketan H. Bhatt / On-chip micromanipulation and assembly of colloidal particles by electric fields // Soft Matter. 2006. №2. P.738-750.5. Jrlin D. Velev and Ketan H. Bhatt / On-chip micromanipulation and assembly of colloidal particles by electric fields // Soft Matter. 2006. No2. P.738-750.

6. Angelika Kiihnie / Self-assembly of organic molecules at metal surfaces // Current Opinion in Colloid and Interface Science 2009. №14. P.157-168.6. Angelika Kiihnie / Self-assembly of organic molecules at metal surfaces // Current Opinion in Colloid and Interface Science 2009. No. 14. P.157-168.

Claims (1)

Способ формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала, основанный на самоорганизованном формировании линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур со строго заданной ориентацией для соединения отдельных микро- и наноэлектронных элементов и/или формирования нанокомпонентов электронной элементной базы, отличающийся тем, что формирование структур и/или элементов происходит в одном процессе в течение не более 3 минут под действием только электрического постоянного поля с напряженностью не более 5×103 В/м, конфигурация которого непосредственно задает как размеры и формы, так и ориентацию наноразмерных токопроводящих углеродных структур, которые стабильно сохраняются без нанесения каких-либо защитных слоев на подложке из любого материала, в том числе содержащей отдельные микро- и наноэлектронные элементы для их соединения и/или для формирования нанокомпонентов электронной элементной базы. A method of forming nanowires from a colloidal natural material based on the self-organized formation of linearly ordered nanoscale conductive structures with a strictly defined orientation for connecting individual micro- and nanoelectronic elements and / or the formation of nanocomponents of an electronic element base, characterized in that the formation of structures and / or of elements occurs in one process for no more than 3 minutes under the action of only an electric constant field with an intensity not greater its 5 × 10 3 V / m, a configuration which directly specifies both the dimensions and the shape and orientation of conductive nanosize carbon structures are stably preserved without causing any protective layers on a substrate of any material, including some containing micro and nanoelectronic elements for their connection and / or for the formation of nanocomponents of the electronic element base.
RU2013117085/28A 2013-04-15 2013-04-15 Method of forming nanowires from colloidal natural material RU2533330C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117085/28A RU2533330C1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Method of forming nanowires from colloidal natural material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117085/28A RU2533330C1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Method of forming nanowires from colloidal natural material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013117085A RU2013117085A (en) 2014-10-20
RU2533330C1 true RU2533330C1 (en) 2014-11-20

Family

ID=53380286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013117085/28A RU2533330C1 (en) 2013-04-15 2013-04-15 Method of forming nanowires from colloidal natural material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533330C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160697C2 (en) * 1998-09-11 2000-12-20 Акционерное общество закрытого типа "Тетра" Method for controlling shape of synthesized particles and producing materials and devices containing oriented anisotropic particles and nanostructures (alternatives)
KR20100036447A (en) * 2008-09-30 2010-04-08 연세대학교 산학협력단 Method for growing nanowires by adjusting surface energy on substrate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160697C2 (en) * 1998-09-11 2000-12-20 Акционерное общество закрытого типа "Тетра" Method for controlling shape of synthesized particles and producing materials and devices containing oriented anisotropic particles and nanostructures (alternatives)
KR20100036447A (en) * 2008-09-30 2010-04-08 연세대학교 산학협력단 Method for growing nanowires by adjusting surface energy on substrate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013117085A (en) 2014-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10233559B2 (en) High rate electric field driven nanoelement assembly on an insulated surface
Zhang et al. Self-assembly of colloidal one-dimensional nanocrystals
Zhang et al. Controlled placement of CdSe nanoparticles in diblock copolymer templates by electrophoretic deposition
Loget et al. Versatile procedure for synthesis of Janus-type carbon tubes
US7829352B2 (en) Fabrication of nano-object array
Ganapathi et al. Anodic aluminum oxide template assisted synthesis of copper nanowires using a galvanic displacement process for electrochemical denitrification
Zhu et al. Induced coiling action: exploring the intrinsic defects in five-fold twinned silver nanowires
Nerowski et al. Bottom-up synthesis of ultrathin straight platinum nanowires: Electric field impact
Yang et al. From nanoparticles to nanoplates: preferential oriented connection of Ag colloids during electrophoretic deposition
Kang et al. Solvent-induced charge formation and electrophoretic deposition of colloidal iron oxide nanoparticles
US9702507B2 (en) Device for controlling particles
Chai et al. Directed assembly-based printing of homogeneous and hybrid nanorods using dielectrophoresis
RU2533330C1 (en) Method of forming nanowires from colloidal natural material
Lee et al. Simple and rapid preparation of vertically aligned gold nanoparticle arrays and fused nanorods in pores of alumina membrane based on positive dielectrophoresis
Duan et al. Metal nanoparticle wires formed by an integrated nanomolding− chemical assembly process: fabrication and properties
US9691849B2 (en) Ultra-long silicon nanostructures, and methods of forming and transferring the same
dos Santos et al. Electrical manipulation of a single nanowire by dielectrophoresis
Boehm et al. Reconfigurable Positioning of Vertically-Oriented Nanowires Around Topographical Features in an AC Electric Field
Liu et al. A novel ‘leadless’ dielectrophoresis chip with dot matrix electrodes for patterning nanowires
Roper et al. Single crystal silicon nanopillars, nanoneedles and nanoblades with precise positioning for massively parallel nanoscale device integration
Kim et al. Enabling Localized Surface Plasmon Emission from InGaN/GaN Nano-LEDs Integrated with Ag/SiO2 Nanoparticles
Bazin et al. Arrays of copper rings with tunable dimensions via electro-colloidal lithography
Zhou et al. Silver-enhanced conductivity of magnetoplasmonic nanochains
Palazon et al. NANOTRAPS: different approaches for the precise placement of micro and nano-objects from a colloidal dispersion onto nanometric scale sites of a patterned macroscopic surface
Muys et al. Biochip: cellular analysis by atomic force microscopy using dielectrophoretic manipulation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150416