- Разработан новый метод синтеза функциональных нанокомпозитов, основанный на получении наноструктур в пористых матрицах методом химической модификации соединений переходных металлов, вводимых в упорядоченную систему нуль-, одно- или двумерных структурных пустот пористых матриц, выступающих в качестве твердофазных нанореакторов. Этот метод сочетает простоту химических способов матричной изоляции наночастиц с возможностью получения низкоразмерных и пространственно-упорядоченных наноструктур, характерной для синтеза в нанореакторах. Преимущества предложенного и успешно реализованного метода синтеза в твердофазных нанореакторах: контроль размера и формы наночастиц (0,5-200 нм); управление анизотропией наночастиц (коэффициент анизотропии до 1000); возможность получения упорядоченных массивов наночастиц (одно-, двух- и трехмерное упорядочение с периодом повторяемости 1-500 нм); предотвращение агрегации наночастиц и защита их от внешних воздействий; механическое закрепление наночастиц в матрице; отсутствие стадии внедрения наночастиц в матрицу.
- Предложен новый подход к созданию нанокомпозитов с заданным содержанием нанофазы, основанный на использовании матриц с контролируемым зарядом пор. Варьирование заряда позволяет управлять количеством противоионов (катионов или анионов, в т.ч. заряженных комплексов металлов), вводимых на стадии синтеза прекурсоров, и тем самым задавать содержание вещества в нанокристаллическом состоянии, образующегося при химической модификации прекурсоров. На базе такого подхода созданы различные классы нанокомпозитов (магнитные, полупроводниковые, оптически- и каталитически-активные) с использованием слоистых двойных гидроксидов (положительный заряд матрицы) и мезопористых алюмосиликатов (отрицательный заряд матрицы). Показано, что изменение заряда матрицы позволяет не только контролировать содержание нанофазы в композите, но и позволяет управлять размером и морфологией образующихся в ходе синтеза в матрице наноструктур.
- Разработан новый метод синтеза упорядоченных массивов одномерных наноструктур, основанный на использовании матриц с упорядоченной системой одномерных пор. Показано, что варьирование диаметра пор и параметров химической модификации позволяет управлять анизотропией получаемых в ходе синтеза наноструктур. Данный метод был с успехом использован для получения магнитных нанокомпозитов на основе нитевидных наночастиц металлов и оксидов в матрицах мезопористого диоксида кремния, пористого оксида алюминия и цеолитов. Полученные нанокомпозиты являются перспективными материалами для использования в качестве носителей информации со сверхвысокой плотностью записи.
- Предложен новый подход, позволяющий существенно повысить заполнение мезопористых матриц прекурсорами, заключающийся во введении комплексов металлов в гидрофобную или гидрофильную часть мицелл композита темплат/матрица. На примере синтеза никельсодержащего нанокомпозита на основе мезопористого диоксида кремния было показано, что анионные и нейтральные комплексы интеркалируются в гидрофильную часть мицелл, что ведет к последующему встраиванию никеля в стенки мезопористого диоксида кремния, в то время как катионные комплексы интеркалируются в гидрофобную часть мицелл, что приводит к образованию анизотропных нитевидных наночастиц. На примере железо-и кобальтсодержащих нанокомпозитов показано, что при получении анизотропных нитевидных наноструктур в матрице мезопористого диоксида кремния наилучшие результаты достигаются с использованием карбонилов металлов, интеркаляция которых происходит в гидрофобную часть мицелл.
- Впервые разработаны методы получения нанокомпозитов ZnO/SiO2 с высоким содержанием нанофазы ZnO (до 20 мас. %), основанные как на прямом введении гидрофобного комплекса цинка в гидрофобную часть мицеллы жидкокристаллического темплата на начальной стадии синтеза нанокомпозитов, так и на синтезе наночастиц оксида цинка в матрице мезопористого SiO2 путем пропитки системы "SiC^/темплат" раствором цинксодержащего комплекса. Полученные нанокомпозиты обладают высокой интенсивностью излучения в УФ-области.
- Предложен новый метод синтеза нанокомпозитов на основе мезопористого диоксида кремния, заключающийся во внедрении в поры наночастиц из коллоидного раствора. Такой подход позволяет получить нанокомпозиты на основе соединений, которые сложно синтезировать непосредственно в порах, и в то же время добиться пространственного упорядочения наночастиц в композите.
- Впервые показана возможность синтеза нанокомпозитов с использованием метода обратимой деструкции слоистых двойных гидроксидов на отдельные гидроксидные слои с последующей самосборкой, в процессе которой происходит захват наночастиц из коллоидного раствора в межслоевое пространство. Данный подход был использован для получения оптически-активных нанокомпозитов как на основе изотропных наночастиц PbS, так и на основе более сложных наноструктур EuF3/триоктилфосфиноксид типа "ядро/оболочка" в матрице слоистых двойных гидроксидов.
2.Лукашин А.В., Калинин С.В., Никифоров М.П., Привалов В.И., Елисеев А.А., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Влияние условий синтеза на структуру слоистых двойных гидроксидов // ДАН. 1999. Т.364. №1. С.77-79.
3.Калинин С.В., Лукашин А.В., Томашевич К.В., Кнотько А.В., Никифоров М.П., Стефанович С.Ю., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Синтез нанокомпозитов MS/SiO2 (M = Pb,Cd, Zn) с использованием метода криохимической
иммобилизации // ДАН. 1999. Т.364. №2. С.207-209.
4.Лукашин А.В., Калинин С.В., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Химическая модификация слоистых двойных гидроксидов - новый путь к получению функциональньгх нанокомпозитных материалов // ДАН. 1999. Т.369. №6. С.781-783.
5.Lukashin A.V., Kalinin S.V., Nikiforov M.P., Zhuravleva N.G., Zhirov A.I, Privalov V.I, Vertegel A.A. Influence of the preparation conditions on the structure of hydrotalcite layered double hydroxides // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1999. V.547. P.239-242.
6.Lukashin A.V., Kalinin S.V., Lee S.R., Knotko A.V., Vertegel A.A., Tretyakov Yu.D. Cationic and anionic substitution in layered double hydroxides as a way for the preparation of nanocomposite materials // NATO Sci. Ser. II Math. Phys. Chem. 2001. V.16. P.177-189.
7.Лукашин А.В., Елисеев А.А., Журавлева Н.Г., Калинин С.В., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Синтез наноструктур PbS/S с использованием химической модификации слоистых двойных гидроксидов // ДАН. 2002. Т.383. №4. С.504-508.
8.Лукашин А.В., Вячеславов А.С., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Синтез нанокомпозитов PbS/СДГ с использованием метода обратимой реструктуризации СДГ // ДАН. 2002. Т.385. №1. С.71-74.
9.Напольский К.С., Колесник И.В., Елисеев А.А., Лукашин А.В., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Синтез нитевидных наночастиц железа в матрице мезопористого диоксида кремния // ДАН. 2002. Т.386. №2. С.207-210.
10.Елисеев А.А., Лукашин А.В., Вертегел А.А., Тарасов В.П., Третьяков Ю.Д. Исследование процессов кристаллизации Mg-Al слоистых двойных гидроксидов // ДАН. 2002. Т.387. №6. С.777-781.
11.Lukashin A.V., Vertegel A.A., Eliseev A.A., Nikiforov M.P., Gornert P., Tretyakov Yu.D. Chemical design of magnetic nanocomposites based on layered double hydroxides // J. Nanopart. Res. 2003. V.5. N.5-6. P.455-464.
12.Лукашин А.В., Чернышева М.В., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Синтез нанокомпозитов Pt/СДГ методом химической модификации слоистых двойных гидроксидов // ДАН. 2003. Т.388. №2. С.200-204.
13.Никифоров М.П., Чернышева М.В., Лукашин А.В., Вертегел А.А., Максимов Ю.В., Новичихин С.В., Суздалев И.П., Третьяков Ю.Д. ^тез железосодержащих оксидных нанокомпозитов c использованием СДГ в качестве прекурсоров // ДАН. 2003. Т.391. №1. С.53-57.
14.Napolsky K.S., Eliseev A.A., Knotko A.V., Lukashin A.V., Vertegel A.A., Tretyakov Yu.D. Preparation of ordered magnetic iron nanowires in the mesoporous silica matrix // Mat. Sci. Eng. C. 2003. V.23. N.1-2, P.151-154.
15.Kelberg E.A., Grigoriev S.V., Okorokov A.I., Eckerlebe H., Grigorieva N.A., Kraan W.H., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Vertegel A.A., Napolskii K.S. SANS study of new magnetic nanocomposites embedded into the mesoporous silica // Physica B. 2003. V.335. p.123-126.
16.Eliseev A.A., Napolskii K.S., Gorozhankin D.F., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Grigorieva N.A., Grigoriev S.V., Vorobiev A.A., Goernert P. The use of mesoporous systems for preparation of one-dimensional ordered magnetic nanowires // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2003. V.788. P.25-36.
17.Третьяков Ю.Д., Лукашин А.В., Елисеев А.А. Синтез функциональных нанокомпозитов на основе твердофазных нанореакторов // Успехи химии. 2004. Т.73. №9. С.974-998.
18.Zhuravleva N.G., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Kynast U., Tretyakov Yu.D. Energy transfer study in luminescent Tb- and Eu-containing layered double hydroxides // Mendeleev Communications. 2004. V.4, P.176-178.
19.Колесник И.В., Елисеев А.А., Малахо A.^, Гаршев А.В., Тарасов В.П., Лукашин А.В., Третьяков Ю.Д. Синтез мезопористых алюмосиликатов с высоким содержанием алюминия // ДАН. 2004. Т.395. №6. С.776-779.
20.Lukashin A.V., Eliseev A.A., Zhuravleva N.G., Vertegel A.A., Tretyakov Yu.D., Lebedev O.I., Van Tendeloo G. One-step synthesis of shelled PbS nanoparticles in layered double hydroxide matrix // Mendeleev Commun. 2004. V.4. P.174-176.
21.Лукашин А.В., Лукашина Е.В., Елисеев А.А., Бадун Г.А., Третьяков Ю.Д. Исследование анионного обмена в слоистых двойных гидроксидах с использованием тритиевой метки // ДАН. 2004. Т.396. №2. С.208-211.
22.Колесник И.В., Елисеев А.А., Гаршев А.В., Лукашин А.В., Третьяков Ю.Д. Синтез наночастиц серебра в матрицах мезопористых алюмосиликатов с высоким содержанием алюминия // Изв. РАН Сер. хим. 2004. Т.53. №11. C.2391-2393.
23.Журавлева Н.Г., Елисеев А.А., Лукашин А.В., Кинаст У., Третьяков Ю.Д. Люминесцентные материалы на основе Tb, Eu-содержащих слоистых двойных гидроксидов // ДАН. 2004. Т.396. №1. С.60-64.
24.Nikiforov M.P., Chernysheva M.V., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Maksimov Yu.V., Suzdalev I.P., Goernert P. Synthesis of iron oxide nanocomposites using layered double hydroxides // Mat. Sci. Eng. B. 2004. V.109. N.1-3. P.226-231.
25.Eliseev A.A., Napolskii K.S., Kolesnik I.V., Kolenko Yu.V., Lukashin A.V., Goernert P., Tretyakov Yu.D. Mesoporous aluminosilicates as a host and reactor for preparation of ordered metal nanowires // NATO Sci. Ser. II Math. Phys. Chem. 2004, V.152, P.109-122.
26.Eliseev A.A., Kolesnik I.V., Lukashin A.V., Vasiliev R.B., Tretyakov Yu.D. Nanoparticles separation by mesoporous molecular sieves // Mendeleev Commun. 2004.V.4. P.173-174.
27.Kelberg E.A., Grigoriev S.V., Okorokov A.I., Eckerlebe H., Grigorieva N.A., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Vertegel A.A., Napolskii K.S. Magnetic properties of iron nanoparticles in mesoporous silica // Physica B. 2004. V.350. N.1-3. P.e305-e308.
28.Горожанкин Д.Ф., Елисеев А.А., Напольский К.С., Лукашин А.В., Кнотько А.В., Максимов Ю.В., Суздалев И.П., Гернерт П., Третьяков Ю.Д. Получение и свойства наночастиц оксидов железа в матрице мезопористого диоксида кремния // ДАН. 2004. Т.396, №6. C.784-787.
29.Eliseev A.A., Napolskii K.S., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D. Ordered iron nanowires in the mesoporous silica matrix // J. Magn. Magn. Mater. 2004. V.272-276. N.2. P.1609-1611.
30.Zhuravleva N.G., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Kynast U., Tretyakov Yu.D. Layered double hydroxides as a matrix for luminescent rare earth complexes // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2005. V.846. P.237-242.
31.Grigorieva N.A., Grigoriev S.V., Okorokov A.I., Eckerlebe H., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Napolskii K.S. Iron nanowires embedded in mesoporous silica: polarized neutron scattering study // Physica E. 2005. V.28. N.3. P.286-295.
32.Zhuravleva N.G., Eliseev A.A., Sapoletova N.A., Lukashin A.V., Kynast U., Tretyakov Yu.D. The synthesis of EuF3/TOPO nanoparticles // Mater. Sci. Eng. C. 2005.V.25. N.5-8. P.549-552.
33.Vyacheslavov A.S., Eliseev A.A., Kolesnik I.V., Lukashin A.V., Goernert P., Maksimov Yu.V., Suzdalev I.P., Tretyakov Yu.D. Iron-containing nanocomposites based on mesoporous aluminosilicates // Progr. in Solid State Chem. 2005. V.33. N.2-4. P.171-178.
34.Eliseev A.A., Gorozhankin D.F., Zaitsev D.D., Lukashin A.V., Knotko A.V., Tretyakov Y.D., Goernert P. Preparation of strontium hexaferrite nanowires in the mesoporous silica matrix MCM-41 // J. Magn. Magn. Mater. 2005. V.290. N.1. P.106-109.
35.Eliseev A.A., Kolesnik I.V., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D. Mesoporous systems for the preparation of ordered magnetic nanowire arrays // Adv. Eng. Mater. 2005. V.7. N.4, P.213-217.
36.Chernysheva M.V., Sapoletova N.A., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Goernert P. Formation of ordered cobalt nanowire arrays in the mesoporous silica channels // Pure Appl. Chem. 2006. V.78. N.9. P.1749-1757.
37.Grigorieva N.A., Grigoriev S.V., Eckerlebe H., Eliseev A.A., Napolskii K.S., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D. Magnetic properties of iron nanoparticles in mesoporous silica matrix // J. Magn. Magn. Mater. 2006. V.300. N.1. P.e342-e345.
38.Burova L.I., Petukhov D.I., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D. Preparation and properties of ZnO nanoparticles in the mesoporous silica matrix // Superlatt. Microstruct. 2006. V.39. N.1-4. P.257-266.
39.Chernysheva M.V., Eliseev A.A., Napolskii K.S., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Grigoryeva N.A., Grigoryev S.V., Wolff M. Ordered nanowire arrays in the mesoporous silica thin films // Thin Solid Films. 2006. V.495. N.1-2. P.73-77.
40.Eliseev A.A., Vyacheslavov A.S., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Suzdalev I.P., Maximov Yu.V., Goernert P. Iron-containing nanocomposites based on ZSM-5 zeolite // Int. J. Nanosci. 2006. V.5. N.4-5. P.459-463.
41.Zhuravleva N.G., Sapoletova N.A., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Kynast U. The synthesis of monodisperse trioctylphosphine oxide-capped EuF3 nanoparticles // Opt. Mater. 2006. V.28. N.6-7. P.606-609.
42.Vyacheslavov A.S., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Grigorieva N.A., Grigoriev S.V., Eckerlebe H. Ordered cobalt nanowires in mesoporous aluminosilicate. // J. Mat. Sci. Eng. C. 2007. V.27. N.5-8. P.1411-1414.
43.Grigorieva N.A., Grigoriev S.V., Eckerlebe H., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Vyacheslavov A.S. Polarized SANS study of spatially ordered magnetic nanowires // Physica B. 2007. V.397. N.1-2. P.82-84.
44.Харламова М.В., Саполетова Н.А., Елисеев А.А., Суздалев И.П., Максимов Ю.В., Лукашин А.В., Третьяков Ю.Д. Оптические свойства наноструктурированного у-оксида железа // ДАН. 2007. Т.415. №2. С.1-4.
45.Grigoryeva N.A., Grigoriev S.V., Eckerlebe H., Eliseev A.A., Lukashin A.V., Napolskii K.S. Polarized small-angle neutron scattering study of two-dimensional spatially ordered system of nickel nanowires // J. Appl. Cryst. 2007. V.40, P.s532-s536.
46.Napolskii K.S., Eliseev A.A., Yesin N.V., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Grigorieva N.A., Grigoriev S.V., Eckerlebe H. Ordered arrays of Ni magnetic nanowires: Synthesis and investigation // Physica E. 2007. V.37. N.1-2. P.178-183.
47.Харламова М.В., Саполетова Н.А., Елисеев А.А., Лукашин А.В. Магнитные свойства наночастиц у-оксида железа в матрице мезопористого оксида кремния // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т.85. №9. С.538-543.
48.Eliseev A.A., Kolesnik I.V., Napolskii K.S., Lukashin A.V., Tretyakov Yu.D., Goernert P. Preparation and magnetic properties of ordered iron nanowires in mesoporous silica matrix // Physica E. 2008.V.40. N.7. P.2531-2534.
49.Харламова М.В., Саполетова Н.А., Елисеев А.А., Лукашин А.В. Оптические свойства наночастиц у-оксида железа в матрице мезопористого оксида кремния // Письма в ЖТФ. 2008. Т.34. №7. С.36-43.
Патент по теме работы
1. Григорьева Н.А., Напольский К.С., Елисеев А.А., Лукашин А.В., Третьяков Ю.Д., Григорьев С.В.. "Способ получения магнитных нанокомпозитных материалов с упорядоченной структурой". Патент на изобретение No 2322284, 2008. // Официальный бюллетень Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Москва: ФИПС 20.04.2008. Бюллетень №11.