The object of research, development or design (in Russian) : кремниевые наноструктуры, декорированные углеродными наночастицами и их свойства

The object of research, development or design (in Kazakh) : көміртекті нанобөлшектермен безендірілген кремнийнаноқұрылымдары жəне олардың қасиеттері

Aim of work (in Russian) : Цель проекта: получение и изучение структурных, оптических, люминесцентных и сенсорных свойств гибридных наноматериалов на основе наночастиц кремния, декорированных углеродными наноструктурами, для выявления закономерностей влияния химического типа и структурно-морфологических параметров углеродных наночастиц, на физические свойства гибридов для их дальнейшего применения в оптоэлектронных и сенсорных устройствах.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты: көміртекті наноқұрылымдармен безендірілген кремний нанобөлшектері негізіндегі гибридті наноматериалдарды алу жəне олардың құрылымдық, оптикалық, люминесценттік жəне сенсорлық қасиеттерін зерттеу, көміртекті нанобөлшектердің химиялық түрі мен құрылымдық-морфологиялық параметрлерінің гибридтердің физикалық қасиеттеріне əсер ету заңдылықтарын оларды одан əрі оптоэлектрондық жəне сенсорлық құрылғыларда қолдану үшін анықтау.

Методы исследования (на русском) : Для получения порошков с кремниевыми наночастицами был использован метод электрохимического травления, синтез кремниевых нанонитей проводился методом метал-стимулированного химического травления монокристаллических пластин кремния. Структурные свойства кремниевых наноструктур, углеродных наночастиц и их гибридов исследовались с помощью сканирующей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, рентгенодифракщионной спектроскопии. Элементный состав определяли методом энерго-дисперсионного анализа. Для исследования оптических свойств кремниевых наноструктур до и после модификации использовались методы спектрофотомерии, флуоресцентной спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, ИК спектроскопии. Для теоретического описания оптических свойств наногибридных материалов использовался метод конечных элементов и среда моделирования Lumerical.

Методы исследования (на казахском) : Кремний нанобөлшектері бар ұнтақтарды алу үшін электрохимиялық жеміру əдісі қолданылды, кремний наноталшықтарының синтезі монокристалды кремний пластиналарын метал енгізілген химиялық жеміру əдісі арқылы жүргізілді. Кремний наноқұрылымдарының, көміртекті нанобөлшектердің жəне олардың гибридтерінің құрылымдық қасиеттері жоғары ажыратымды сканерлеуші электрондық микроскопия жəне жарықтандырушы микроскопия, рентгендифракциялық спетроскопия әдістерімен зерттелді. Гибридтердің элементтік құрамы энергия-дисперсиялық талдау арқылы анықталды. Спектрофотометрия, флуоресценттік спектроскопия, Раман спектроскопиясы және ИК-спектроскопиясы кремний наноқұрылымдарының модификацияға дейінгі және одан кейінгі оптикалық қасиеттерін зерттеу үшін қолданылды. Наногибридті материалдардың оптикалық қасиеттерін теориялық сипаттау үшін соңғы элементтер әдісі және Lumerical модельдеу ортасы пайдаланылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Новизна проекта: Принципиальное отличие идеи данного проекта от предыдущих исследований, известных из литературы, заключается в разработке новых, очень мало изученных гибридных наноструктур на основе кремниевых наночастиц и нанонитей и углеродных наночастиц. Краткое описание конечного результата: Показана возможность синтеза нанопорошков углерод-кремниевых гибридов на основе структурированного кремния с размером частиц 7–20 нм химико-термическим методом. Детально изучены структурные, оптические и сенсорные свойства кремний углеродных наногибридных материалов. Предложен теоретический подход для объяснения оптических свойств кремниевых наноструктур, декорированных наночастицами углерода. Показана возможность применения предложенных гибридных наноструктур для создания адсорбционно-полупроводниковых устройств сенсорного типа, принцип работы которых предполагает использования электрических и каталитических откликов при определении присутствия H2 и СН4 в газ-воздушных смесях, а также детектирования глюкозы и перекиси водорода в биорастворах, определения рН, температуры и др. параметров влияющих на интенсивность спектрального отклика фотолюминесценции и хемилюминесценции.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаның жаңалығы: бұл жоба идеясының əдебиеттен белгілі алдыңғы зерттеулерден түбегейлі айырмашылығы кремний нанобөлшектері мен наноталшықтары жəне көміртекті нанобөлшектер негізіндегі жаңа, өте аз зерттелген гибридті наноқұрылымдарды жасауда. Соңғы нəтиженің қысқаша сипаттамасы: Бөлшектерінің өлшемдері 7-20 нм болатын көміртекті-кремнийлі гибридтердің наноұнтақтарын арзан жəне қол жетімді кремний наноқұшақтарын қолдана отырып химиялық жəне термиялық əдіспен синтездеу мүмкіндігі көрсетілген. Кремний-көміртекті наногибридті материалдардың құрылымдық, оптикалық және сенсорлық қасиеттері жан-жақты зерттелді. Көміртекті нанобөлшектермен безендірілген кремний наноқұрылымдарының оптикалық қасиеттерін түсіндіру үшін теориялық тәсіл ұсынылады. Жұмыс істеу принципі газ-ауа қоспаларында H2 және CH4 болуын анықтауда электрлік және каталитикалық реакцияларды қолдануды көздейтін сенсорлық типтегі адсорбциялық-жартылай өткізгіш құрылғыларды жасау үшін ұсынылған гибридті наноқұрылымдарды пайдалану мүмкіндігі көрсетілген. Сондай-ақ, биоерітінділерде глюкоза мен сутегі асқын тотығының болуын, рН, температураның өзгеруі және фотолюминесценция мен хемилюминесценцияның спектрлік реакциясының қарқындылығына әсер ететін басқа да параметрлерін анықтау мүмкіндігі көрсетілген.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработана и оптимизирована технология получения кремниевых наночастиц и нанонитей с хорошо контролируемыми размерами малозатратными методами химического травления. Показана возможность декорирования кремниевых наноструктур углеродными частицами. Экспериментально показана возможность использования гибридных наноструктур на основе крмния и углерода в качестве сенсоров для определения водорода и метана в газ-воздушных смесях, а также присутствие глюкозы и перекиси водорода в растворах.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жақсы бақыланатын өлшемдерге ие болатын кремний нанобөлшектері мен наноталшықтарын арзан химиялық жеміру əдісімен өндіру технологиясы ұсынылды жəне оңтайландырылды. Кремний наноқұрылымдарын көміртегі бөлшектерімен безендіру мүмкіндігі көрсетілген. Газ-ауа қоспаларындағы сутегі мен метанды, сондай-ақ ерітінділерде глюкоза мен сутегі асқын тотығының болуын анықтау үшін сенсорлар ретінде кремний мен көміртегі негізіндегі гибридті наноқұрылымдарды қолдану мүмкіндігі тәжірибе жүзінде көрсетілді.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Эффективность выполнения проекта оценивается в 100%, поскольку все запланированные работы были выполненны.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның орындалуының тиімділігі 100% бағаланды, себебі жоспарланған барлық жұмыстар толығымен орындалған.

Field of application (in Russian) : фотоника, сенсорика

Field of application (in Kazakh) : фотоника, сенсорика