Пленки из нанотрубок больше не являются хрупким материалом – американские исследователи из Университета Вандербилта (Vanderbilt University), США научились делать их очень прочными и многослойными, не используя при этом никаких связующих веществ.

За последние 25 лет, начиная с того момента как были получены первые искусственные наночастицы, ученые разработали множество методов соединения их в тонкие пленки, которые сам по себе имеют множество интересных потенциальных приложений, включая полупроводниковые изделия, доставку лекарственных препаратов, компьютерные дисплеи и т.д. Вплоть до последнего времени все эти пленки имели одну общую проблему – низкую когезию. Типично наночастица состоит из неорганической сердцевины, покрытой тончайшим слоем органических молекул. Такие частицы не обладают свойством легко соединяться с другими, образуя однородную пленку. Для создания такой пленки их заключают в слой полимера или смешивают с молекулами связующего вещества, которое «склеивает» наночастицы. Тем не менее, такие покрытия остаются непрочными и легко деформируются.

Производство пленок такого рода всегда осложнял тот факт, что обычные наночастицы — неорганическое «ядро», покрытое тонким слоем органических молекул, — сами по себе не могут образовать сколько-нибудь устойчивой структуры, и их приходится покрывать дополнительным слоем полимера или смешивать со специальными «склеивающими» молекулами. По мнению адъюнкт-профессора Джеймса Дикерсона (James Dickerson), возглавившего исследование, использование дополнительных веществ в качестве наполнителей или связующих, усложняет и удорожает процесс изготовления пленок и негативно отражается на характеристиках конечного продукта.

Разрабатывая новую технологию, авторы взяли за основу метод электрофоретического осаждения (electrophoretic deposition), который широко применяется для нанесения покрытий на металлические образцы сложных форм. Покрытие в этом случае формируется на электродах, опущенных в коллоидный раствор, при пропускании тока, частицы, находящиеся в растворе перемещаются по направлению к электродам под действием электрического поля. Ученые модифицировали поверхность электродов, добавив «защитный» слой полимера, который упорядочивает размещение частиц при осаждении; после завершения процесса его растворяют, освобождая пленку. По словам исследователей, при осаждении таким методом наночастицы в структуре пленки располагаются достаточно плотно, и естественные силы взаимодействия между ними удерживают пленку от разрушения. Результаты исследований опубликованы в интернет-журнале Chemical Communications (Sacrificial layer electrophoretic deposition of free-standing multilayered nanoparticle films)

К настоящему моменту авторы завершили эксперименты по созданию пленок из двух типов наночастиц: оксида железа и селенида кадмия, однако саму технологию, как утверждается, можно считать универсальной.

Схема нового технологического процесса (Иллюстрация из научной публикации)

Говоря о возможных областях применения пленок, Джеймс Дикерсон отмечает производство полупроводников, а также гибких дисплеев для телевизоров и компьютерных мониторов.

Евгений Биргер