Нанотехнология и наноматериалы наряду с биотехнологией, информационными технологиями являются ключевыми технологиями 21 века. Это подтверждается и резким ростом финансирования данной отрасли в последние годы. Технологию Ленгмюра – Блоджетт (ЛБ) так же можно отнести к нанотехнологиям, так как она позволяет производить операции на уровне отдельных монослоев.

Мультислой, сформированный по ЛБ технологии, – принципиально новый объект современной физики, и потому любые их свойства (оптические, электрические, акустические и т.д.) совершенно необычны. Даже простейшие структуры, составленные из одинаковых монослоев, имеют ряд уникальных особенностей, не говоря уже о специально построенных молекулярных ансамблях.

Достаточно сравнить, например, двойные ленгмюровские слои (биослои) с биологическими мембранами. Благодаря этим обстоятельствам сегодня мы уже говорим о перспективах развития новой науки – молекулярной электроники. Эта наука своими первыми успехами обязана ленгмюровским пленкам, и прежде всего в том, что касается новых материалов. Уже созданы первые образцы высокопроводящих сверхтонких пленок на основе органических амфифильных молекул. Такие молекулы, как выяснилось [6], обладают донорными и акцепторными свойствами, то есть ведут себя фактически как миниатюрные полупроводники. Далее, полимеризация пленок Ленгмюра – Блоджетт, имеющих исключительно малую и к тому же калиброванную толщину (несколько монослоев), дает возможность вести филигранный литографический процесс с помощью электронного луча. Пространственное разрешение, которое ограничивает в электронной технологии минимальную толщину линий схемы, достигает в этом случае нескольких нанометров. Кроме того, ленгмюровские пленки предлагается использовать в качестве оптических волноводов со специально заданным по толщине профилем показателя преломления.

Еще один пример, демонстрирующий необычные физические свойства ленгмюровских пленок. Оказывается, на молекулярном уровне можно осуществить перенос информации от одного монослоя к другому, соседнему[7]. После этого соседний монослой можно отделить и, таким образом, получить копию того, что было «записано» в первом монослое. Такой копировальный процесс вполне аналогичен процессу репликации информации с молекул ДНК – хранителей генетического кода – на молекулы РНК, переносящие информацию к месту синтеза белков в клетках живых организмов.

Широкое развитие получают сейчас гибридные системы, где ленгмюровские пленки скомбинированы с традиционными транзисторными элементами. Высокая диэлектрическая прочность позволяет использовать такие пленки в полевых транзисторах[7]. Все это расширяет диапазон используемых полупроводниковых кристаллов. Диэлектрические монослои улучшают характеристики солнечных батарей и светоизлучающих (люминесцентных) диодов. Можно создать набор химических сенсоров – чувствительных датчиков.

Ну и, наконец, использование ориентированных молекулярных ансамблей позволяет на совершенно новой основе поставить вопрос о направленных электро- и фотохимических реакциях, таких, как фотосинтез, преобразование солнечной энергии или, скажем, фоторазложение воды[6]. Технология ленгмюровских пленок вскоре окажется замечательной основой для самой передовой области – молекулярной электроники.

Итак, мультислой обладает следующими полезными качествами: молекулярная ориентация в нем строго фиксирована; имеется резко выраженная зависимость от направления – структурная анизотропия – вдоль и поперек плоскостей монослоев, и, наконец, самое главное, – мультислой можно собрать из монослоев различных специально подобранных веществ. Каждому веществу (молекуле) можно поручить выполнение какой-то операции, и тогда можно получить многофункциональный мультислой.

Весьма перспективными материалами для технологии Ленгмюра-Блоджетт являются фуллерены и краун-эфиры. Фуллерены обладают интересными физическими свойствами, в частности полупроводниковыми и проводниковыми, а краун-эфиры могут использоваться не только для захвата ионов металлов, но и нейтральных молекул.

• Краун-эфиры
• Фуллерены
• Монослой на поверхности воды
• Монослой на основе фуллеренов и краун-эфиров
• Постановка задачи
• Аппаратура и методика эксперимента
• Получение монослоя
• Экспериментальные результаты и обсуждения
• Основные результаты и выводы