Оглавление

Глава 1.
Общая методология нанотехнологии: определения и методы

1.1. Основные понятия и методы
1.1.1. Что такое нанотехнология?
1.1.2. Классификация наноструктур
1.1.3. Архитектура на наноуровне
1.2. Общие электронные свойства атомов и твердых тел
1.2.1. Изолированный атом
1.2.2. Связи между атомами
1.2.3. Конденсированные гигантские молекулы
1.2.4. Модель свободных электронов и энергетические зоны
1.2.5. Кристаллические твердые тела
1.2.6. Периодичность кристаллической решетки
1.2.7. Электронная проводимость
1.3. Эффекты на наноразмерах
1.3.1. Изменения энергетических уровней
1.3.2. Изменения структурных параметров
1.3.3. Как наноразмеры влияют на свойства
1.3.4. Упорядоченные наносистемы
1.4. Аспекты формирования систем, хранения и безопасности

Глава 2.
Общая методология нанотехнологии: методы изучения

2.1. Общая классификация методов изучения
2.1.1. Техника анализа свойств и определения изображений структуры
2.1.2. Немного о физике рассеяния
2.2. Техника микроскопии
2.2.1. Общие характеристики техники изображения структуры
2.2.2. Изменение изображений и разрешение
2.2.3. Другие соображения о изображениях
2.2.4. Оптическая микроскопия
2.3. Электронная микроскопия
2.3.1. Общие характеристики электронной оптики
2.3.2. Получение электронных пучков
2.3.3. Взаимодействие электронов с образцом
2.3.4. Растровая электронная микроскопия
2.3.5. Просвечивающая электронная микроскопия
2.3.6. Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия
2.4. Полевая ионная микроскопия
2.5. Сканирующая зондовая микроскопия
2.5.1. Сканирующая туннельная микроскопия
2.5.2. Атомно-силовая микроскопия
2.5.3. Другие методы сканирующей зондовой микроскопии
2.6. Дифракционная техника
2.6.1. Дифракционная техника для трехмерных образцов
2.6.2. Дифракционная техник для поверхностных структур
2.7. Спектроскопическая техника
2.7.1. Фотонная спектроскопия
2.7.2. Радиочастотная спектроскопия
2.7.3. Электронная спектроскопия
2.8. Анализ поверхности и поверхностных профилей
2.8.1. Электронная спектроскопия поверхности
2.8.2. Масс-спектрометрия поверхности
2.8.3. Ионно-пучковый анализ
2.8.4. Рефлектометрия
2.9. Методы измерения характеристик
2.9.1. Магнитные свойства.
2.9.2. Электронный транспорт
2.9.3. Магнитные свойства
2.9.4. Термические свойства

Глава 3.
Неорганические полупроводниковые наноструктуры

3.1. Введение.
3.2. Обзор необходимой физики полупроволников
3.2.1. Что такое полупроводник
3.2.2. Легирование
3.2.3. Концепция эффективной массы
3.2.4. Транспорт носителей, подвижность и электрическая проводимость
3.2.5. Оптические свойства полупроводников
3.2.6. Экситоны
3.2.7. pn переход
3.2.8. Фононы
3.2.9. Типы полупроводников
3.3. Квантовые ограничения в полупроводниковых наноструктурвх
3.3.1. Квантовые ограничения в одном измерении: квантовые ямы
3.3.2. Квантовые ограничения в двух измерениях: квантовые нити
3.3.3. Квантовые ограничения в трех измерениях: квантовые точки
3.3.4. Сверхрешетки
3.3.5. Зонные эффекты
3.4. Плотность электронных состояний
3.5. Техника формирования
3.5.1. Требования для идеальных полупроводниковых структур
3.5.2. Эпитаксиальное формирование квантовых ям
3.5.3. Литография и травление
3.5.4. Рост структур на сколах
3.5.5. Рост на зародышах
3.5.6. Точки и нити на основе напряженных структур
3.5.7. Электростатическое инициирование точек и нитей
3.5.8. Флюктуации ширины квантовых ям
3.5.9. Термически отожженные квантовые ямы
3.5.10. Полупроводниковые нанокристаллы
3.5.11. Коллоидные квантовые точки
3.5.12. Техника на основе самоорганизации
3.5.13. Основные возможности формирования структур
3.6. Физические процессы в полупроводниковых наноструктурах
3.6.1. Модулируемая имплантация
3.6.2. Квантовый эффект Холла
3.6.3. Резонансное туннелирование
3.6.4. Зарядовые эффекты
3.6.5. Транспорт баллистических носителей
3.6.6. Межзонное поглощение в полупроводниковых наноструктурах
3.6.7. Внутризонное поглощение в полупроводниковых наноструктурах
3.6.8. Процессы генерации света в в наноструктурах
3.6.9. Фотонные «пробки» в квантовых точках
3.6.10. Квантовые ограничения за счет эффекта Штарка
3.6.11. Нелинейные эффекты
3.6.12. Когерентность и дефазировка
3.7. Определение характеристик полупроводниковых наноструктур
3.7.1. Оптические и электрические методы
3.7.2. Определение структурных характеристик
3.8. Применения полупроводниковых наноструктур
3.8.1. Инжекционные лазеры
3.8.2. Квантовые каскадные лазеры
3.8.3. Одноэлектронные устройства
3.8.4. Биологическое тегирование
3.8.5. Оптическая память
3.8.6. Применения нанотехнологии в повседневной электронике
3.8.7. Устройства на основе кулоновской блокады
3.8.8. Фотонные структуры
3.8.9. Выводы и перспективы

Глава 4.
Наномагнитные материалы и устройства

4.1. Магнетизм
4.1.1. Магнетостатика
4.1.2. Диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм
4.1.3. Магнитная анизотропия
4.1.4. Домены и доменные стенки
4.1.5. Процессы магнетизации
4.2. Наномагнитые материалы
4.2.1. Специфические наномагниты
4.2.2. Геометрические наномагниты
4.3. Магнитосопротивление
4.3.1. Вклад в сопротивление металлов
4.3.2. Гигантское магнитосопротивление
4.3.3. Спиновые эффекты
4.3.4. Туннельное магнитосопротивлене
4.4. Контроль наномагнитных материалов
4.5. Проблемы, возникающие в наномагнетизме

Глава 5.
Формирование и свойства неорганических наноматериалов

5.1. Введение
5.1.1. Классификация
5.2. Термодинамика и кинетика фазовых превращений
5.2.1. Термодинамика
5.2.2. Гомогенная нуклеация
5.2.3. Гетерогенная нуклеация
5.2.4. Рост
5.2.5. Скорость превращения
5.3. Методы синтеза
5.3.1. Процессы быстрого отверждения из жидкого состояния
5.3.2. Расстеклование
5.3.3. Конденсация в инертном газе
5.3.4. Электроосаждение
5.3.5. Механические методы
5.4. Структура
5.4.1. Микроструктура
5.4.2. Структура границ зерен
5.4.3. Структурная метастабильность
5.5. Микроструктурная стабильность
5.5.1. Диффузия
5.5.2. Рост зерен
5.5.2. Зенеровский пиннинг
5.5.3. Сопротивление растворению
5.6. Укрупнение наночастиц
5.6.1. Слипание нанопорошков
5.6.2. Агломерация
5.6.3. Роль примесей
5.6.4. Пористость
5.6.5. Нестандартная обработка.
5.7. М6еханические свойства
5.7.1. Твердость и растяжение
5.7.2. Эластичность и твердость
5.7.3. Текувчесть и суперэластичность
5.8. Ферромагнитые свойства
5.8.1. Фундаментальные магнитные свойства
5.8.2. Нанокомпозитные мягкие магнитные материалы
5.8.3. Жесткие магнитные материалы
5.9.  Каталитические свойства
5.10. Сегодняшние и потенциальные применения наноматериалов
5.10.1. Поглотители ультрафиолетового излучения
5.10.2. Магнитные применения
5.10.3. Покрытия

Глава 6.
Электронные и электрооптические молекулярные материалы и устройства

6.1. Концепции и материалы
6.1.1. Конденсированное состояние: кристаллы и стекла
6.1.2. Химия углерода
6.1.3. Примеры органических полупроводников
6.1.4. Возбуждения в органических полупроводниках
6.1.5. Возбуждение и транспорт носителей заряда
6.1.6. Полимеры в сравнении с простыми молекулами
6.1.7. Органические металлы?
6.2. Применения и устройства
6.2.1. Синтетические металлы
6.2.2. Органические полевые транзисторы
6.2.3. Органические светоизлучающие кстройства
6.2.4. Органические световые источники тока
6.3. Углеродные нанотрубки
6.3.1. Структура
6.3.2. Синтез
6.3.3. Электронные свойства
6.3.4. Колебательные свойства
6.3.5. Механические свойства
6.3.6. Применения

Глава 7.
Самоорганизующиеся наноструктурированные молекулярные материалы и устройства

7.1. Введение
7.2. Строительные блоки
7.2.1. Синтетические
7.2.2. Биологические
7.3. Принципы самоорганизации
7.3.1. Нековалентные взаимодействия
7.3.2. Межмолекулярные взаимодействия
7.3.3. Биологическая самоорганизация
7.3.4. Наномоторы
7.4. Методы самоорганизации для формирования и визуализации наночастиц
7.4.1. Наночастицы в ходе мицеллярной и везикулярной полимеризации
7.4.2. Функциональные наночастицы
7.4.3. Коллоидные кристаллические наночастицы
7.4.4. Самоорганизующиеся неорганические наночастицы
7.4.5. Жидкокристаллические наноструктуры
7.4.6. Бионаночастицы
7.4.7. Нано-объекты
7.5. Модельные наноструктуры
7.5.1. Мезопористая двуокись кремния
7.5.2. Биоминерализация
7.5.3. Наноструктуры, формируемые блок-сополимеризацией
7.6. Жидкокристаллические мезофазы
7.6.1. Мицеллы и везикулы
7.6.2. Ламеллярные фазы
7.6.3. АВС блок-сополимеры
7.6.4. Смектические и нематические жидкие кристаллы
7.6.5. Дискотические жидкие кристаллы
7.7. Выводы и перспективы

Глава 8.
Макромолекулы на поверхностях раздела и структурированные
органические  пленки

8.1. Макромолекулы на поверхностях раздела
8.2. Принципы науки о поверхностях раздела
8.2.1. Энергии поверхности и поверхностей раздела
8.3. Анализ жидких поверхностей раздела
8.4. Модифицированные поверхности
8.4.1. Адсорбция и поверхностная активность
8.4.2. Адсорбция полимеров
8.4.3. Хемосорбция
8.4.4. Физические свойства привитых полимерных слоев
8.4.5.  Наноструктурированные органические покрытия, формируемые мягкой литографией и другими методами
8.5. Получение тонких органических пленок
8.5.1. Нанесение полимеров и коллоидов на вращающуюся подложку
8.5.2. Получение органических мультислоев
8.6. Влияние поверхностных эффектов на разделение фаз
8.6.1. Смеси полимеров
8.6.2. Блок сополимеры
8.7. Самоорганизующееся нанодекорирование поверхностей
8.7.1. Рельефы, формируемые на гетерогенных субстратах
8.7.2. Топографически декорируемые поверхности
8.7.3. Рельефы, полученные сушкой тонких плено
8.8. Практические наноустройства с макромолекулами на поверхностях раздела
8.8.1. Молекулярная и макромолекулярная электроника
8.8.2. Особенности гидродинамики в нанометровом диапазоне
8.8.3. Фильтрация и разделение

Глава 9.
Бионанотехнология

9.1. Новые средства для изучения биологических систем
9.1.1. Сканирующая зондовая микроскопия для визуализации биологических объектов
9.1.2. Силовые измерения в биологических системах
9.1.3. Миниатюризация и анализ
9.1.4. Формирование биомолекулярных структур в нанометровом диапазоне
9.2. Биометрическая нанотехнология
9.2.1. ДНК как нанотехнологический строительный блок
9.2.2. Молекулярные моторы
9.2.3. Искусственный фотосинтез
9.3. Заключение