Нанотехнологии. Правда и вымысел

При этом из указанных полупроводниковых соединений получают гетероструктуры, оптические характеристики которых отличаются от исходных свойств «материнских» соединений. Наиболее распространенной технологией является эпитаксия (наращивание) оболочки более широкозонного полупроводника (например, ZnS) на ядро из узкозонного (например, CdSe).

Указанные уникальные свойства, наряду с более высокой яркостью и лучшей фотостабильностью по сравнению с традиционными флуоресцирующими материалами, обеспечивают прекрасные возможности широкого использования квантовых точек в различных оптических и электронных устройствах будущего. Наиболее прогрессивными и многообещающими отраслями могут стать производство сверхминиатюрных светодиодов (возможно, дисплеев) и оптических сенсоров, одноэлектронных транзисторов и нелинейно-оптических устройств, фотодетекторов в инфракрасной области, солнечных батарей, генераторов белого света, флуоресцирующих маркеров и фотосенсибилизаторов в медицине и многие-многие другие.

Несколько слов стоит сказать о различных свойствах аэрогелей, потенциально востребованных промышленностью.

В обычном состоянии аэрогели полупрозрачны, но за счет рассеяния видимого света (аналогично протекающему рассеянию земной атмосферы) на древовидных структурах они выглядят голубоватыми в отраженном свете и светло-желтыми в проходящем свете.

Наиболее распространены кварцевые аэрогели, которые при высокой гигроскопичности (возможности поглощения и удержания излишков влаги) являются хорошими теплоизоляторами. Они свободно пропускают видимый солнечный свет, но эффективно поглощают его инфракрасное (тепловое) излучение.

Кварцевый аэрогель обладает самой малой плотностью из всех известных в настоящее время твердых тел – 1,9 кг/м3, что всего в 1,5 раза выше плотности воздуха и в 500 раз ниже плотности воды. К тому же аэрогели обладают достаточно высокой температурой плавления – 1200 °C.

При чрезвычайно низкой теплопроводности (0,003 Вт/(м-К)), все эти свойства позволили уже сейчас успешно применять аэрогели в качестве теплоизолирующих и теплоудерживающих материалов в строительных конструкциях.

Углеродные аэрогели состоят из наночастиц, ковалентно связанных друг с другом, и обладают электропроводностью. За счет этого, а также огромной площади внутренней поверхности (до 800 м2/г), они уже используются в изготовлении суперконденсаторов значительной емкости (104 Ф/г и 77 Ф/см3).

В отличие от кварцевых, углеродные аэрогели поглощают до 99,7 % падающего на них излучения (в диапазоне длин волн от 0,25 до 14,3 мкм), что делает их эффективными поглотителями солнечного света для применения в солнечных коллекторах.

Основные функциональные свойства различных материалов, которые можно улучшить за счет применения наноматериалов и нанотехнологий, представлены в табл. 9.