ИСТИНА

Проект направлен на создание новых полупроводниковых материалов на основе производных фуллеренов и углеродных нанотрубок и их композитов с полимерными матрицами для газосенсорных приложений. Ключевой идеей проекта является возможность p-легирования углеродных нанотрубок галогенпроизводными фуллеренов с повышенными электроноакцепторными свойствами для повышения работы выхода и концентрации носителей заряда гибридного материала при сохранении их высокой подвижности. Использование гибридного материала в качестве чувствительного слоя в газовых сенсорах, позволит повысить их чувствительность к слабодонорным компонентам газовой фазы. В проекте будут разработаны методы получения, определены состав, строение, морфологические особенности и электрофизические свойства тонких пленок гибридных углеродных материалов и их композитов в полимерной матрице. На их основе будут сконструированы и протестированы тонкопленочные газовые сенсоры. Для устройств будут зарегистрированы вольтамперные характеристики, измерены удельное сопротивление, эффект Холла, адсорбционно-резестивный эффект в присутствии различных газов. На основании полученных данных будут определены характеристики сенсоров (селективность, пределы обнаружения, время отклика, время восстановления, стабильность). Будет осуществлена оптимизация электрического дизайна газовых сенсоров; на основе материалов, продемонстрировавших лучшие характеристики в ходе тестовых испытаний, будет создан прототип газового сенсора и проведена оценка его пригодности для массового производства.

1) Впервые будет исследован эффект легирования полупроводниковых нанотрубок представительным рядом галогенпроизводных фуллеренов (F, Cl, Br, CF2 и CF3 производными). Будут разработаны методы получения гибридных наноструктур УНТ/галогенпроизводное фуллерена и установлены особенности их строения. Будет установлена связь между свойствами галогенпроизводных фуллерена (электроноакцепторность, природа галогена, тип связывания с УНТ) и электрофизическими характеристиками гибридных наноструктур. 2) Впервые будут апробированы гибридные полупроводниковые материалы на основе углеродных нанотрубок и галогенпроизводных фуллеренов в качестве чувствительных материалов для газовых сенсоров, функционирующих на основе адсорбционно-резистивного эффекта. Ожидается, что легирование высокоакцепторными производными фуллерена позволит повысить чувствительность сенсора к слабодонорным компонентам газовой фазы. Будут впервые сконструированы тонкопленочные газовые сенсоры на основе созданных гибридных материалов и их композитов в полимерной матрице, проведены тестовые испытания и определены характеристики.

Российская группа имеет большой опыт в разработке методов синтеза, спектральной и структурной идентификации, а также исследовании физико-химических и электронных свойств фуллеренов и их производных. Разработаны методы региоселективной функционализации трифторметилпроизводных фуллеренов, позволяющих варьировать электроноакцепторные свойства и управлять связностью пи-сопряженной системы фуллеренового каркаса при помощи зарядового состояния молекулы. Показано, что фторпроизводные фуллеренов являются эффективными добавками для легирования полупроводниковых полимеров, и на их основе сконструированы тонкопленочные светоизлучающие диоды и фотовольтаические устройства на органической основе. Предложена простая сухая технология легирования одностенных углеродных нанотрубок с использованием озона для получения тонких оптически прозрачных пленок ОСУНТ с низким удельным электрическим сопротивлением. Зарубежная научная группа имеет необходимый опыт по синтезу многостенных углеродных нанотрубок методом аэрозольного осаждения из газовой фазы, их очистке и функционализации, а также изготовлению на их основе наноструктурированных полимерных композитов. Впервые было налажено производство МУНТ из фракций азербайджанской нефти. Была разработана оригинальная методика изготовления наноструктурированных композитов МУНТ в полимерной матрице, позволяющая эффективно диспергировать в различных полимерных матрицах не только функционализированные МУНТ, но и нефункционализированные. В лабораторном масштабе отработана вся технологическая цепочка по изготовлению композитов МУНТ/полимер, начиная с синтеза МУНТ, их очистки, функционализации, диспергирования в жидких полимерах и полимеризации в твердый композит.