Физико-технические основы бионанотехнологий и наноиндустрии. Учебное пособие

Предисловие автора
Глава 1 Что такое нанотехнология
1.1. Определения и общие представления .
1.1.1. Общепринятые определения
1.1.2. К общим представлениям о
нанотехнологии
1.2. Наглядное определение нанотехнологии
1.3. Краткая история нанотехнологии
1.3.1. Ультрапрецизионное производство
1.3.2. Производство полупроводников и
микротехнология
1.3.3. Наночастицы
1.4. Биология как парадигма
1.5. Почему нанотехнология?
1.5.1. Новые комбинации свойств
1.5.2. Миниатюризация устройств: расширение
функциональных возможностей
1.5.3. Универсальная технология производства
1.6. Выводы
1.7. Дополнительные источники
Глава 2. Наношкала
2.1. Размер атомов
2.2. Молекулы и поверхности
2.3. Образование зародышей
2.4. Химическая реакционная способность
2.5. Электронные и оптические свойства
2.6. Магнитные и ферроэлектрические
свойства
2.7. Механические свойства
2.8. Значение и распространение малых
размеров
2.9. Выводы
2.10. Дополнительные источники ....
Глава 3. Силы, действующие в масштабе
наношкалы
3.1. Казимировы силы
3.2. Внутримолекулярные взаимодействия
3.2.1. Концепция поверхностного натяжения
3.2.2. Критика формализации поверхностного
натяжения
3.2.3. Экспериментальное определение
поверхностного натяжения отдельного вещества
3.2.4. Смачивание и несмачиваемость
3.2.5. Масштабы длины при определении
поверхностного натяжения
3.2.6. Условия изменения смачиваемости
3.3. Капиллярная сила
3.4. Гетерогенные поверхности
3.4.1. Смачивание на шероховатых и
химически негомогенных поверхностях
3.4.2. Тройное взаимодействие
3.5. Конкурирующие слабые взаимодействия
3.6. Кооперативный эффект
3.7. Перколяция
3.8. Структура воды
3.9. Выводы
3.10. Дополнительные источники
Глава 4. Нано/био интерфейс
4.1. "Физический интерфейс" нано/био
4.1.1. Организмы
4.1.2. Ткани
4.1.3. Клетки
4.1.4. Биомолекулы
4.2. Наномедицина
4.2.1. Концептуальная система для
наномедицины
4.2.2. Более широкое значение
4.3. Нанотоксикология
4.4. Выводы
4.5. Дополнительные источники
Глава 5. Нанометрология
5.1. Методы измерения рельефа поверхности
5.1.1. Контактные методы
5.1.2. Неконтактные (оптические) методы
5 2 Химическая структура поверхности
(хемография)
5 3. Метрология самосборки
5.4. Представление текстуры
5.4.1. Шероховатость
5.4.2. Одномерная текстура
5.4.3. Двухмерная текстура: лакунарность
5.5. Метрология нано/био интерфейса
5.5.1. Определение наноструктуры
протеиновых корон
5.5.2. Измерение адгезии клетки:
взаимодействие исчезающего поля с клеткой
5.5.3. Схемы оптических измерений
5.5.4. Волноводы обратной волны
5.5.5. Интерпретация изменений эффективного
индекса рефракции
5.5.6. Интерпретация изменений ширины
связанных максимумов
5.6. Выводы
5.7. Дополнительные источники
Глава 6. Наноматериалы и их производство
6.1. Наночастицы
6.1.1. Измельчение и дисперсия
6.1.2. Образование зародышей и их рост
6.2. Нановолокна
6.3. Нанопокрытия и ультратонкие покрытия
	
6.3.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ)
6.3.2. Пленки Ленгмюра
6.3.3. Самособирающиеся монослои (ССМ - 5АМз)
6.4. Кристаллизация и супрамолекулярная
химия
6.5. Композиты
6.5.1. Смеси полимеров с нанообъектами
6.5.2. Композиты металл-матрица
6.5.3. Саморемонтирующиеся композиты
6.5.4. Наножидкости для теплопереноса
6.5.5. Попеременное осаждение из
полиэлектролитов
66. Выводы
6.7. Дополнительные источники
лава 7. Наноустройства
'o1. Проблемы миниатюризации
7.2. Обработка цифровой информации
'?3. Квантовые вычисления
7-4. Электронные устройства
'o4.1, Баллистический транспорт
7.4.2. Обедненные слои
7.4.3. Одноэлектронные устройства
7.4.4. Молекулярные электронные устройства
7.4.5. Клеточные автоматы на квантовых
точках
7.5. Тенденции в миниатюризации
электронных устройств
7.6. Спинтроника (магнитные устройства)
7.6.1. Сверхчувствительные магнитные сенсоры
7.6.2. Другие устройства памяти
7.6.3. Спин-зависимые транзисторы
7.6.4. Логика одиночного спина
7.7. Фотонные устройства
7.8. Механические устройства
7.9. Жидкостные устройства
7.9.1. Миксеры и реакторы
7.9.2. Химические и биохимические сенсоры
7.9.3. Устройства преобразования энергии
7.10. Выводы
7.11. Дополнительные источники
Глава 8. Нанофактура устройств
8.1. Методы топ-даун (top-down)
8.1.1. Технология полупроводников
8.1.2. Эпитаксия с различными постоянными
,атп шллоянными кристаллических
решеток
1.3. Электростатическое осаждение
распылением (ЕSD)
1.4. Фелтинг
Электростатическое с
Фелтинг
5. Ультрапрецизионные технологии
8.2. Методы восходящей разработки (bottom-up)
8.2.1. Самосборка
8.2.2. Термодинамика самоорганизации
8.2.3. "Добротность" организации
8.2.4. Смеси частиц
8.2.5. Смешанные полимеры
8.2.6. Блок-сополимеры
8.2.7. Добавление частиц к границе раздела
"твердое/жидкое"
8.2.8. Программируемая самосборка
8.2.9. Суперсферы
8.2.10. Биологическая самосборка
8.2.11. Сворачивание (фолдинг) биополимеров
8.2.12. Биологический рост
8.2.13. Самосборка как производственный
процесс
8.3. Методы "bottom-to-bottom" (технология
механосинтеза)
8.3.1. Tip-basedанопроизводство
8.3.2. Наноблоки
8.3.3. Dip Pen нанолитография
8.4. Выводы
8.5. Дополнительные источники
Глаза 9. Наноматериалы и устройства на основе
углерода
9.1. Графен
9.2. Углеродные нанотрубки
9.3. Углеродные наночастицы (фуллерены)
9.4. Применение материалов
9.5. Устройства и их компоненты
9.6. Выводы
9.7. Дополнительные источники
Глава 10. Наносистемы и их конструирование
10.1. Системы
10.2. Выбор материалов
10.3. Дефекты в наночастицах
10.4. Пространственное распределение
дефектов
10.5. Стратегия преодоления отказов
компонентов
10.6. Компьютерное моделирование
10.7. "Эволюционное" конструирование
10.8. Критерии оценки рабочих характеристик
10.9. Увеличение масштабных размеров
10.10. Стандартизация
10.11. Творческое конструирование .
10.12. Технологичность
10.13. Выводы
10.14. Дополнительные источники
Глава 11. Бионанотехнология
11.1. Структурная природа биомолекул
Н.2. Некоторые основные характеристики
биологических молекул
П.З. Механизм биологических машин
П.3.1. Биологические моторы
11.3.2. Микротрубчатые сборки и разборки
11.3.3. Затраты на обеспечение контроля
П.4. ДНК как конструкционный материал
П.5. Биосенсоры
11.6. Биофотонные устройства
Ч-7. Выводы
11.8. Дополнительные источники
Глава 12. Воздействие нанотехнологии
12.1. Технические революции
12.2. Научное воздействие
12.3. Технические воздействия
12.3.1. Информационные технологии
12.3.2. Энергия
12.3.3. Здравоохранение
12.4. Вклад в промышленность и экономику
12.5. Вклад в защиту окружающей среды
12.6. Вклад в социальные аспекты
12.6.1. Регулирование
12.6.2. Вклад в военную сферу
12.6.3. Техническая грамотность
12.6.4. Образование
12.7. Вклад в индивидуальную психологи.
12.8. Некоторые вопросы этики
12.9. Выводы
12.10. Дополнительные источники
Приложение. Нано-неологизмы
Список сокращений
Список литературы