​При производстве кремниевых наноструктур, востребованных в разных областях промышленности, обычно используется достаточно токсичная плавиковая кислота. Сотрудники МГУ имени М. В. Ломоносова нашли способ, как избежать её применения. Открытие учёных МГУ может найти применение в промышленном производстве основанных на нанокремнии антиотражающих покрытий для солнечных батарей, оптических сенсоров для обнаружения различных молекул, наноконтейнеров для доставки лекарств. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ), его результаты опубликованы в престижном международном журнале Frontiers in Chemistry.

Наноструктуры на основе кремния востребованы и применяются крайне широко: их используют в электронике, биомедицине, оптоволоконной оптике, солнечной энергетике и многих других областях. Особый интерес сейчас вызывают кремниевые нанонити диаметром около 100 нм. Такие нанонити находят применение в производстве транзисторов, чувствительных сенсорных элементов, в солнечных батареях, и как носители для таргетированной доставки лекарств.

Для получения массивов таких нанонитей обычно используют метод металл-стимулированного химического травления пластин монокристаллического кремния в растворе плавиковой кислоты. Но плавиковая кислота токсична для окружающей среды и человека, а симптомы отравления ею тяжело распознать. Для масштабного промышленного производства кремниевых нанонитей необходимо найти менее токсичные способы их получения, и команда учёных МГУ имени М.В. Ломоносова предложила вариант решения этой проблемы.

«В данной работе был модифицирован метод металл-стимулированного химического травления для получения кремниевых нанонитей, где плавиковая кислота (HF) была заменена на гораздо менее токсичный фторид аммония (NH4F). Электрохимическими методами исследован механизм образования нанонитей на поверхности подложек монокристаллического кремния, — рассказывает ведущий автор исследования, младший научный сотрудник физического факультета МГУ Кирилл Гончар. — Исследованы структурные и оптические свойства полученных кремниевых нанонитей, также и в зависимости от рН растворов, которые использовались для изготовления наноструктур. Было показано, что форма нанонитей изменяется от вертикальной к пирамидальной с увеличением рН травящего раствора».

 

Картинка: микрофотографии разных форм кремниевых нанотией, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Источник: Кирилл Гончар, МГУ

Полученные образцы обладают крайне низкой отражающей способностью (вплоть до 5%) в видимом диапазоне светового спектра. Эта особенность более выражена для образцов с пирамидальной структурой. Она позволяет использовать такие нанонити для создания антиотражающего покрытия для солнечных батарей. Учёные также отмечают, что в произведённых их методом кремниевых нанонитях наблюдается усиление локализации света. Это свойство может быть также использовано для создания чувствительного элемента оптического сенсора на различные молекулы.

Исследование выполнено в новой Лаборатории физических методов биосенсорики и нанотераностики под руководством Любови Осминкиной на физическом факультете МГУ. Эта лаборатория учреждена в рамках Программы по созданию новых лабораторий под руководством молодых ученых в МГУ «Зелёный свет». В исследовании также принимали участие учёные химического факультета, факультета наук о материалах МГУ, а также сотрудники Института биологического приборостроения РАН.

Источники

Российские ученые нашли безопасный способ получения кремниевых нанонитей
Российский научный фонд (рнф.рф), 15/02/2019

Похожие новости

  • 15/05/2018

    Российские ученые обнаружили аномалии в изменении теплоемкости кристаллов

    ​Российские ученые из МГТУ им. Н.Э. Баумана и Института физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН исследовали необычное увеличение теплоемкости кристаллов, которое проявляется, если между частицами действуют силы с ограниченным радиусом действия.
    840
  • 15/01/2018

    Российские ученые выяснили, как способ обработки полипропилена влияет на механические свойства конечного изделия

    ​Коллектив учёных, в том числе из Института синтетических полимерных материалов РАН и МФТИ, выяснил, как «правильность» молекул полипропилена и способ обработки влияют на механические свойства конечного изделия.
    993
  • 20/08/2018

    Ученые установили, что на результат химиотерапии влияет процесс разрушения митохондрий

    ​Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, пределяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия.
    941
  • 15/04/2019

    Лекторий РНФ прошел на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»

    ​С 9 по 11 апреля участники и держатели грантов РНФ рассказывали о своих научных исследованиях в рамках Лектория РНФ. Более 300 студентов, аспирантов и молодых ученых – участников Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019» – узнали о том, какие научные прорывы уже совершены и еще будут сделаны в ближайшее время российскими учеными в области материаловедения, фотоники, иммунологии, неврологии и химии.
    508
  • 05/09/2017

    Терагерцовый лазер помог изучить нагревание кристаллов

    ​Ученые исследовали тепловые и световые искажения в кристалле при его взаимодействии с высокочастотным терагерцовым излучением. В результате было установлено, как в кристалле изменяется температура. Работа опубликована в журнале Laser Physics Letters.
    823
  • 28/09/2018

    Физики обнаружили новый механизм генерации звука в жидкой комплексной плазме

    ​Физики из МГТУ имени Н.Э. Баумана совместно с российскими и зарубежными коллегами впервые исследовали термоакустическую неустойчивость, приводящую к генерации звука в жидкой комплексной плазме. Результаты показывают, что это новая неустойчивость в комплексной плазме, и аналогичные неустойчивости могут существовать во многих открытых и химически реактивных системах.
    472
  • 14/12/2018

    Российские физики раскрыли новый механизм образования железо-углеродных наночастиц

    ​Российские физики установили, как под действием высокой температуры и большого давления формируются покрытые углеродной оболочкой наночастицы из соединений железа с углеродом — карбидов. Эти данные помогут разработать методы синтеза нанокомпозитов с заданными свойствами для медицины, электроники и других областей.
    941
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    1250
  • 14/10/2017

    Российские ученые разработали компактный детектор фотонов

    ​Сотрудники Московского педагогического государственного университета создали компактную микросхему, которая детектирует одиночные фотоны - кванты света - и определяет состав света. Такие детекторы могут применяться в медицине и в системах безопасности.
    790
  • 15/12/2017

    Российские ученые исследовали взаимодействия одиночных импульсов

    ​Российские ученые изучили поведение одиночных импульсов волн - однократных возмущений, распространяющихся в пространстве или в среде, - при их столкновении в нелинейных средах. Результаты работы ученых из России и Швеции опубликованы в журнале Nonlinear Dynamics.
    1427