​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

  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    413
  • 10/09/2018

    Ученые реконструировали 3D-модель еды по двумерному изображению ее структуры

    ​Ученые показали, что на основе двумерного изображения продуктов питания можно создать трехмерную модель их внутреннего строения. Опираясь на нее, можно предсказать физические свойства пищевого продукта и смоделировать процессы, происходящие внутри него.
    435
  • 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.
    675
  • 09/04/2019

    Российские ученые уточнили, как космические лучи действуют на мозг

    ​Нейрофизиологи из МФТИ, НИИ Анохина и Курчатовского института проследили за действием нейтронов на мозг мышей и пришли к выводу, что они не ухудшают интеллектуальные способности грызунов, но подавляют формирование новых клеток в центре памяти.
    142
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    908
  • 09/01/2019

    Создано новое алмазное окно для флюорографии

    ​Ученые Института общей физики имени А.М. Прохорова (ИОФ) РАН совместно с российскими коллегами создали двухслойную алмазную пластину для источников рентгеновского излучения. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
    721
  • 20/11/2018

    Российские ученые смоделировали образование активного кислорода на стенке клетки

    Удалось изучить активность веществ, образующихся во время лечения опухоли на оболочке раковых клеток и окисляющих их. Исследование провели сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А.Н.
    310
  • 14/05/2018

    Ученые знают, как заставить проводник из графена лучше работать

    ​Графен – очень хороший проводник и перспективный материал, обладающий необычными свойствами. Сегодня ученые могут изготавливать уникально чистые образцы графена, которые содержат всего несколько примесей, мешающих его работе.
    430
  • 15/08/2018

    Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

    ​Ученые описали, как можно увеличить энергию электронов в ходе химических реакций. Принципы этого процесса используются в химическом синтезе, однако детально их ранее не исследовали. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале Angewandte Chemie.
    843
  • 06/11/2018

    Российские физики разработали новую микроволновую антенну

    ​Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предложили новую микроволновую антенну, которая создает однородное магнитное поле в большом объеме и позволяет синхронизировать электронные спины группы дефектов в структуре наноалмаза.
    416