1
УДК 539.1
Квантовые объекты нанотехнологий:
свойства, применения, перспективы
© Е.В. Смирнов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Россия
В статье дано подробное описание основных квантовых объектов нанотехнологий:
квантовых точек, углеродных нанотрубок и графена. Изучение квантовых явлений,
определяющих уникальные свойства этих объектов, приобретение навыков их ис-
следования и использования в практических целях составляет основную задачу под-
готовки студентов технических университетов к работе в наиболее перспективных
направлениях современной науки и техники. В статье описаны методы получения
квантовых точек, их физические свойства, а также свойства углеродных нано-
трубок и графена. Значительное внимание уделено анализу уже существующего
практического применения квантовых объектов нанотехнологий и обсуждению его
широких перспектив. Отмечается, что необходимым условием успешного освоения
нанотехнологий в нашей стране является изучение студентами квантовых явлений
в курсе физики технических учебных заведений.
Ключевые слова:
объекты нанотехнологии, квантовые точки, углеродные нано-
трубки, графен.
Введение.
Современное состояние науки и техники достигло тако-
го уровня, который позволяет оперировать (манипулировать) отдель-
ными молекулами, отдельными атомами и даже отдельными электро-
нами. Именно они составляют элементную базу нанотехнологий — но-
вых разделов высоких технологий, в которых изучаются и используют-
ся в практических целях процессы, происходящие в областях наноме-
тровых размеров. Цель нанотехнологий состоит в управлении поведе-
нием отдельных наночастиц — атомов, молекул, молекулярных сис-
тем — при создании новых наноструктур, наноустройств и материалов
со специальными физическими, химическими и биологическими свой-
ствами. Эти объекты обладают очень интересными физическими осо-
бенностями, связанными, в первую очередь, с проявлением квантовых
эффектов, и имеют очень широкие перспективы применения в радио-
электронике, лазерной технике, информационных технологиях, маши-
ностроении, биологии, медицине и т. д.
Расширяющееся с каждым годом практическое использование на-
ноструктур составляет суть происходящей в настоящее время нанотех-
нологической революции (см., например, [1–6]). По мнению специали-
стов, эта революция охватит все жизненно важные направления деятель-
