Нанотехнологи я Джаманбалин К. К. Нанотехнологии: состояние, направления и тенденции развития. Костанай, 2010
|
| н  а н о т е х н о л о г и яДжаманбалин К.К. НАНОТЕХНОЛОГИИ: СОСТОЯНИЕ, НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ.  Костанай, 2010 УДК 681.54 Рецензент: Доктор технических наук, профессор Баймухамедов М.Ф. Джаманбалин К.К. Нанотехнологии: состояние, направления и тенденции развития: учебное пособие./ Костанай , Костанайкий социально-технический университет имени академика Зулкарнай Алдамжар, 2010. - стр. ISBN В книге даются основные понятия о нанотехнологии, физические основы наноэлектроники. В нем рассмотрены фундаментальные физические явления, такие как квантово-размерные эффекты имеющие место в полупроводниковых наноструктурах, самоорганизованные квантовые точки в полупроводиковых структурах. Описаны свойства углеродных нанотрубок и рассмотрены основные методы исследования поверхности наноструктур. Содержание. Глава I. Основные понятия нанотехнологии.
1.2. Современное представление о нанотехнологии. 1.3.Нанотехнологии в будущем. 1.4. Квантовая нанотехнология. ^ Глава II. Наноматериалы. 2.1 Фуллерены и углеродные нанотрубки. 2.2 Практическое применение углеродных нанотрубок. 2.3 Хризотил – асбест Казахстана (АО «Костанайские минералы») Глава III. Формирование квантово-размерных структур в системе Si-Ge. ^ 3.2 Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) ^ 3.4 Электросиловая микроскопия (ЭСМ) 3.5 Самоорганизованные квантовые точки в системе Si-Ge полученные методом ионного синтеза. Введение Окружающий нас мир вещей и механизмов в своем преобладающем большинстве является продуктом метровой технологии. Переход к широкомасштабной миллиметровой технологии состоялся в середине ХХ в. и был обусловлен возникновением промышленной электроники. Примером настоящего чуда миллиметровой технологии явилась вакуумная лампа. Последующее сокращение размеров оперируемого пространства в 1000 раз привело нас в мир твердотельной микротехнологии. Несмотря на столь разительный успех микротехнологии, несмотря на практически полное отличие как микропродуктов, так и способов их изготовления от изделий метровой технологии, обе промышленные схемы объединяет общность классических законов, определяющих их работу, таких, например, как закон Ома, который одинаково справедлив и для бытового электронагревателя, и для интегральной микросхемы. Таким образом, все технологии – от метровой до микрометровой – могут быть объединены одним словом классические. Это «золотое правило» начинает нарушаться при размерах, составляющих десятые доли микрометра. За этой гранью начинается территория, подвластная квантовым законам, в которых проявляет себя волновая природа электрона. И это именно та территория, на которой предстоит осуществляться нанотехнологии. Что же нас ожидает, когда микронный размер будет уменьшен в 1000 раз? Первый ответ можно дать сразу: в этой области не работают законы классических технологий, обсужденные выше. И с этой точки зрения нанотехнология является квантовой. Второй ответ тоже очевиден: мы переходим от сплошных веществ классических технологий к атомно-структурным веществам квантовой нанотехнологии. Третий ответ: человечество вступает в «производственную» область, в которой исчезает грань между живой и неживой природой. Задача уменьшения линейных размеров используемых элементов микросхем – одна из основных в микроэлектронике. Создание элементов схем с характерными размерами порядка единиц и десятков нанометров качественно меняет электронику и переводит ее в новую область – наноэлектронику. ^ Под термином «нанотехнология» понимают создание и использование материалов, устройств и систем, структура которых реализуется в нанометровом масштабе, т.е. в диапазоне размеров атомов и молекул. Нанотехнологию можно также определить как набор технологий или методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами в масштабах (1- 100) нм. Наноэлектроника – это область науки и техники, занимающаяся созданием, исследованием и применением электронных приборов с нанометровыми размерами элементов. В основе функционирования таких приборов лежат квантовые эффекты. ^ История развития направления нанотехнологии начинается с начала 20 века. 1905 год. Швейцарский физик Альберт Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказывал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нанометр(Рисунок 1.1). 1931 год. Немецкие физики Макс Кнолл и Эрнст Руска создали электронный микроскоп, который впервые позволил исследовать нанообъекты. [1] 1959 год. Американский физик Ричард Фейнман впервые прочел лекцию на годичном собрании Американского физического общества, которая называлась «Полно игрушек на полу комнаты». Он обратил внимание на проблемы миниатюризации, которая в то время была актуальна и в физической электронике, и в машиностроении, и в информатике. Эта работа считается некоторыми основополагающей в нанотехнологии, но некоторые пункты этой лекции противоречат физическим законам.[2]  Рисунок 1.1 1968 год. Альфред Чо и Джон Артур, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы нанотехнологии при обработке поверхностей. 1974 год. Японский физик Норио Танигучи на международной конференции по промышленному производству в Токио ввел в научный оборот слово "нанотехнологии". Танигучи использовал это слово для описания сверхтонкой обработки материалов с нанометровой точностью, предложил называть ним механизмы, размером менее одного микрона. При этом были рассмотрены не только механическая, но и ультразвуковая обработка, а также пучки различного рода (электронные, ионные и т.п.).[3] 1982 год. Германские физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали специальный микроскоп для изучения объектов наномира. Ему дали обозначение СЗМ (Сканирующий зондовый микроскоп). Это открытие имело огромное значение для развития нанотехнологий, так как это был первый микроскоп, способный показывать отдельные атомы (СЗМ). 1985 год. Американский физики Роберт Керл, Хэрольд Крото и Ричард Смэйли создали технологию, позволяющую точно измерять предметы, диаметром в один нанометр. [4] 1986 год. Нанотехнология стала известна широкой публике. Американский футуролог Эрк Дрекслер, пионер молекулярной нанотехнологии, опубликовал книгу «Двигатели созидания», в которой предсказывал, что нанотехнология в скором времени начнет активно развиваться, постулировал возможность использовать наноразмерные молекулы для синтеза больших молекул, но при этом глубоко отразил все технические проблемы, стоящие сейчас перед нанотехнологией. Чтение этой работы необходимо для ясного понимания того, что могут делать наномашины, как они будут работать и как их построить. В 1986 году Бинниг и Рорер получили нобелевскую премию за разработку «сканирующего туннельного микроскопа» (СТМ). 1989 год. Дональд Эйглер, сотрудник компании IBM, выложил название своей фирмы атомами ксенона. [5] 1998 год. Голландский физик Сеез Деккер создал транзистор на основе нанотехнологий. ^ Эдуард Теллер сказал: « Тот, кто раньше овладеет нанотехнологией, займет ведущее место в техносфере следующего столетия». Нанотехнология не должна становиться предметом соперничества. Она обладает столь мощным потенциалом, что нужно вести разработки в этой области полностью открыто, с тщательным контролем, исключающим создание оружия. Эрик Дрекслер пишет: «Но мощь новых технологий можно обратить и на создание военной силы. Перспектива создания новых вооружений и их быстрого производства является причиной для серьезного беспокойства. Это ведет к идее установления тщательного контроля даже для тех из нас, кто является убежденным сторонником свободного развития технологии». Нанотехнологии, которые могут убить цивилизацию, с другой стороны обладают большим потенциалом созидания, чем разрушения. В этом их отличие, скажем, от ядерной энергии, неудержимая мощь которой гораздо больше подходит для разрушения. В этом смысле прорыв человека в микромир очень похож на изобретение колеса, которое имеет гораздо большее применение в мирных целях, чем при создании оружия, где оно обычно работает лишь косвенно. Остается опасность непредсказуемого поведения наносистем, их выхода из-под контроля человека. Сколько статей и рассказов было написано, где компьютер взбунтовался против человека. Но практика развития компьютерных систем показывает, что ничего подобного не происходит и не собирается происходить. Опасность такого рода возникает только тогда, когда система осознает саму себя и у нее появятся собственные цели. Сейчас видим наступление нанореволюции: это компьютерные чипы по 65-нм техпроцессу, и ткань, на которой не остается пятен, и наночастицы в медицинской диагностике. На современном этапе развития поведение компьютерных систем слишком жестко ограничивается алгоритмическими программами. Кроме того, эти алгоритмы слабо связаны с окружающей средой, у компьютеров только сейчас появляется слух и зрение в виде микрофонов и видеокамер, а органов воздействия на окружающие предметы практически нет. Развитие нанотехнологии даст возможность тщательно изучить процессы, протекающие внутри клеток организма. Есть большие основания полагать, что точное знание того, как функционируют клетки, позволит создать наномашины ликвидирующие негативные изменения, происходящие в клетках и тканях живого организма с течением времени. Возможно, удастся переделать программу, записанную в ДНК, так, чтобы «выключить» старение и улучшить генетические параметры организма. Тогда функции регулирующих наномашин возьмут на себя органеллы клетки . Сегодня многие государства, частные организации и отдельные люди вкладывают миллиарды долларов в эту быстро развивающуюся отрасль технологий. Нанотехнологии перестроят все материалы заново. Все материалы, полученные с помощью молекулярного производства, будут новыми, так как до сих пор у человечества не было возможности разрабатывать и производить наноструктуры. Сейчас мы используем в промышленности только то, что нам дает природа. Из деревьев мы делаем стволы; из проводящего металла - проволоку. Нанотехнологический подход состоит в том, что мы будем перерабатывать практически все природные ресурсы в так называемые “строительные блоки”, которые составят основу будущей промышленности. Даже косметическая индустрия заинтересована в наноматериалах. Они могут создать в косметике много нестандартных направлений, которых не было раньше. ^ Нанотехнологии могут привести мир к новой технологической революции и полностью изменить не только экономику, но и среду обитания человека. Нанотехнологии имеют блестящее военное будущее. Военные исследования в мире ведутся в шести сферах, технологии создания и противодействия “невидимости” (самолеты – невидимки), энергетические ресурсы, самовосстанавливающиеся системы (позволяющие автоматически чинить поврежденную поверхность танка или самолета), связь, а также устройства обнаружения химических и биологических загрязнений. Нанотехнологии пророчат будущее во всех областях науки: электронике, биологии, химии, сельском хозяйстве и т. д. Мечта человечества о жизни, где все за него делают роботы, осталась – с трансформацией последних в нанороботов. Эдаких трудолюбивых карликов в стране великанов. Эти техногномы будут очищать организм человека, лечить, снабжать пищей, водой, синтезировать необходимые материалы. К чему, например, огромный завод по переработке целлюлозы? К чему огромные молочные фермы? Ведь все умещается на кончике иглы. Добавив сюда наноэлектронику, мы получим человека, напичканного нанокомпьютерами, средствами связи и прочими информационно-коммуникационными наноэлементами. Ожидается, что уже в 2025 году появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий. Теоретически возможно, что они будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет. Нанотехнологии способны произвести революцию в сельском хозяйстве. Молекулярные роботы способны будут производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. Теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя промежуточное звено – корову. Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Новые виды промышленности не будут производить отходов, отравляющих планету, а нанороботы смогут уничтожать последствия старых загрязнений. Невероятные перспективы открываются также в области информационных технологий. Нанороботы способны воплотить в жизнь мечту фантастов о колонизации иных планет – эти устройства смогут создать на них среду обитания, необходимую для жизни человека. Услышав о том, чем занимаются сейчас в Национальной лаборатории Сандиии *, можно подумать, что ученые впустую тратят время, вновь изобретая колесо. И в самом деле, кого могут удивить роботы, умеющие передвигаться, загружать и доставлять грузы? В то время, когда даже Марс исследуют полностью автоматизированные аппараты, такие устройства вряд ли могут кого-нибудь поразить. Но только в том случае, если не знать, что разрабатываемый в Сандиии робот - это всего лишь молекула. Названная моторным белком, она имеет две миниатюрные «ноги» на одном конце и «хвост», который может захватывать «грузы», - на другом. Как только в раствор, в котором она находится, добавляется специальный химикат, белок начинает двигаться вдоль прядей волокна толщиной в одну пятую диаметра человеческого волоса. Руководитель этой работы Брюс Банкер утверждает, что его эксперимент знаменует приход новой технической эры, отличающейся от существующего производства так же, как отличаются сегодняшние сборочные конвейеры от технологий каменного века. «В этом новом мире атомы и молекулы будут притягиваться друг к другу и самостоятельно собираться в непростые компоненты, а затем, возможно, - в компьютеры или искусственные органы», - говорит исследователь Бенджамин Миллер из университета Рочестера в штате Нью-Йорк. ^ Новые термины – квантовые точки, квантовые проволоки, квантовые стенки – становятся главными терминами квантовых интегральных схем наноразмерных квантовых компьютеров ближайшего будущего. Одиночные квантовые точки, образованные группой атомов и локализованные в заданном месте основной матрицы, могут быть собраны, образуя проволоку. Элементы проволоки, в свою очередь сгруппированные заданным образом, образуют уже работающие элементы квантовых компьютеров в виде полевых транзисторов и простейших интегральных схем – нейронов. В настоящее время структуры с квантово-размерными эффектами можно разделить наследующие типы:
В гетероструктурах с пространственным ограничением носителей зарядов во всех трех измерениях (квантовые точки) реализуется предельный случай размерного квантования в полупроводниках, когда модификация электронных свойств наиболее выражена. Электронный спектр идеального квантового объекта представляет собой набор дискретных уровней, разделенных областями запрещенных состояний, и соответствует электронному спектру одиночного атома. Квантовые точки – это наночастицы полупроводников (например, селенид кадмия Cd-Si) , ведущие себя как отдельные атомы. Они могут поглощать световые волны, перемещая электроны на более высокий энергетический уровень, и выделять свет при переходе электронов на низкоэнергетический уровень. Благодаря этому свойству их и используют в качестве флуоресцентных меток. С помощью оптического микроскопа мы не можем проследить за перемещением отдельных молекул внутри живой клетки, а с помощью электронного микроскопа отдельные молекулы видны, но для этого клетку приходиться умертвить. Однако если снабдить квантовые точки специальными маркерами, то можно прикрепить эти наносистемы к отдельным типам молекул. Для клетки это не представляет вреда, и, что самое главное, результаты видны в оптический микроскоп благодаря флуоресценции маркеров. Поэтому исследователи используют квантовые точки в биологических исследованиях. ^ Свободный электрон, движущийся в трехмерной системе (3D), имеет кинетическую энергию, величина которой, в соответствии с пространственными компонентами его импульса pх , ру, рz, составляет  или, в волновом представлении,  (1.1)где m  — эффективная масса электрона (в твердых телах она обычно меньше, чем масса покоя электрона т ); ħ — приведенная постояннаяПланка (ħ = h/2  ); kx, ky, kz — пространственные компоненты волнового вектора. Плотность электронных состояний при этом является непрерывной функцией энергии:  (1.2)В низкоразмерной структуре свободное движение электрона ограничено по крайней мере в одном направлении. В данном направлении (пусть это будет направление вдоль оси х) потенциальная энергия электрона может быть представлена в виде бесконечно глубокой потенциальной ямы, как это показано на рис. 1.1. Если ширина ямы вдоль оси х равна а, то в области 0 < х < а электрон имеет нулевую потенциальную энергию. Бесконечно высокий потенциальный барьер делает невозможным нахождение электрона за границами этой области. Таким образом, волновая функция электрона должна обращаться в нуль на границах потенциальной ямы, т. е. при х = 0 и х = а. Такому условию отвечает лишь ограниченный набор волновых функций. Это — стоячие волны с длиной  , определяемой соотношением (1.3)Соответствующие разрешенные значения волнового вектора дискретны и равны  (1.4) Рис.1.1. Потенциальная яма и волновые функции электронов в ней. Как следствие, энергии разрешенных энергетических состояний электрона в яме тоже оказываются дискретными. Спектр этих состояний имеет вид  (1.5)Целое число п является квантовым числом, обозначающим квантовое состояние. Таким Образом, электрон, помещенный в ограниченную область пространства, может занимать только дискретные энергетические уровни. Самое низкое состояние имеет энергию  (1.6)которая всегда больше нуля. Ненулевая минимальная энергия отличает квантово-механическую систему от классической, для которой энергия частицы, находящейся на дне потенциальной ямы, тождественно равна нулю. Кроме того, разрешенные значения энергии для электрона оказываются квантованными и пропорциональны п  .Для того чтобы удовлетворить принципу неопределенности  (в нашем случае  х = а), неопределенность импульса электрона должна быть  что отвечает минимальному изменению энергии  которое (с точностью до множителя  )соответствует приведенному выше выражению для  . Таким образом, принцип неопределенности также приводит нас к выводу о ненулевом значении минимальной энергии электрона в потенциальной яме.Ограничение движения электронов (дырок) в низкоразмерной структуре, приводящее (вследствие их квантово-волновой природы) к ненулевому минимальному значению их энергии и к дискретности энергий разрешенных состояний, называют квантовым ограничением. В твердых телах квантовое ограничение может быть реализовано в трех пространственных направлениях. Количество направлений, в которых эффект квантового ограничения отсутствует, используется в качестве критерия для классификации элементарных низкоразмерных структур по трем группам: квантовые пленки, квантовые шнуры и квантовые точки. Схематически они показаны на рис. 1.2. Квантовые пленки представляют собой двумерные (2D) структуры, в которых квантовое ограничение действует только в одном направлении — перпендикулярно пленке (направление z на рис. 1.2) Носители заряда в таких структурах могут свободно двигаться в плоскости ху. Их энергия складывается из квантованных значений, определяемых эффектом квантового ограничения в направлении z (в соответствии с толщиной пленки lz), и непрерывных составляющих в направлениях х и у:  (1.7)В k-пространстве энергетическая диаграмма квантовой пленки представляет собой семейство параболических зон, которые, пере-крываясь, образуют подзоны. Минимальная энергия электрона в n-й подзоне задается соотношением (1.5). Электрон с такой энергией неподвижен в плоскости пленки. Зависимость плотности электронных состояний от энергии в квантовой пленке имеет ступенчатый вид (вместо параболической зависимости в трехмерных структурах):  (1.8)где  — ступенчатая функция.Электроны в квантовых пленках обычно называют двумерным электронным газом. Квантовые шнуры — это одномерные (ID) структуры. В отличие от квантовых пленок, они имеют не один, а два манометровых размера, в направлении которых и действует эффект квантового ограничения. Носители заряда могут свободно двигаться только в одном направлении — вдоль оси шнура. Таким образом, и вклад в энергию носителя заряда дают кинетическая составляющая вдоль одного направления и квантованные значения в двух других направлениях:  Рис. 1.2. Элементарные низкоразмерные структуры, их энергетические диаграммы и плотности состояний N(E) в сравнении с трехмерной структурой  (1.9)Для каждой пары дискретных уровней в направлениях квантового ограничения плотность электронных состояний в квантовом шнуре чависит от энергии по закону Е   (1.10)^ — это нуль-мерные (0D) структуры, в которых движение носителей заряда ограничено во всех трех направлениях. В каждом из этих направлений энергия электрона оказывается квантованной в соответствии с формулой (1.5), а плотность состояний представляет собой набор острых пиков, описываемых  -функциями: (1.11)Из-за сходства энергетических характеристик атомов и квантовых точек последние иногда называют «искусственными атомами». Квантовые точки состоят из сравнительно небольшого количества атомов. В этом отношении к ним близки атомные кластеры и нанокристал-литы (кристаллиты нанометровых размеров), где также имеет место эффект квантового ограничения. Рассмотренные элементарные низкоразмерные структуры в определенном смысле являются идеализированными объектами. Очевидно, что низкоразмерные структуры, представляющие практический интерес, должны располагаться на какой-либо подложке и иметь контакт с другими структурами и функциональными элементами. Более того, приборные применения требуют комбинации нескольких элементарных структур. Но, несмотря на появление в сложных комбинированных структурах новых квантово-механических эффектов, определяющую роль в них продолжает играть квантовое ограничение. ^ Туннелирование означает перенос частицы через область, ограниченную потенциальным барьером, высота которой больше полной энергии данной частицы. Такой эффект невозможен с точки зрения классической механики, однако имеет место для квантовых частиц, которым присущ корпускулярно-волновой дуализм. Рассмотрим поведение частицы, встречающей на своем пути потенциальный барьер (рис.1.3).  X 0 a Рис. 1.3 Прохождение частицы через прямоугольный потенциальный барьер высотой U0. Согласно классической механике, частицы с энергией Е < U0 , движущаяся слева направо, то есть приближающаяся к потенциальному барьеру, отразится от него и начнет двигаться в обратном направлении. Если же Е >U0, то частица продолжит движение в прежнем направлении. Рассмотрение этого процесса с позиций квантовой механики дает иные результаты. С точки зрения квантовой механики движение частицы в одномерном потенциальном поле U(x) описывается уравнением Шредингера: - (ћ2/2m) (d2ψ(x)/dx2) + U(x)ψ(x) = Eψ(x), (1.11) где m- масса частицы, ψ(x) – ее волновая функция. Если энергия квантовой частицы больше высоты потенциального барьера (Е> U0), то в областях I и III, где U(х) =0, решение уравнения Шредингера для частицы с импульсом k1=2π/λ=p/ћ=(1/ћ)√2mE (волновое число) имеет вид суперпозиции двух волн: ΨI(х) = А1exp(ik1x) + B1exp(-ik1x), (1.12) ΨIII(х)= А3exp(ik1x), (1.13) где i – мнимая единица, А1,В1,А3 – постоянные, определяющие соответственно амплитуды падающей, отраженной и прошедшей барьер волн. Первый член в (1.12) соответствует падающей на барьер волне, движущейся вдоль х слева направо. Второй член описывает отраженную волну, движущуюся вдоль оси х в противоположном направлении. Для области II (область потенциального барьера) решение уравнения Шредингера выглядит следующим образом: ΨII(х) = А2exp(ik2x) + B2exp(-ik2x), (1.14) где k2=(1/ћ)√2m(E- U0), А2,В2 – постоянные, определяющие амплитуды волн, движущихся в противоположных направлениях. При х →∞ волновая функция прошедшей над потенциальным барьером частицы имеет асимптотический вид: ΨII(х) = А2exp(ik2x), (1.15) Тогда отсутствует область III, и в барьере нет волны, движущей в обратном направлении (В2=0). На основании условий непрерывности волновой функции и ее первой производной в точке х=0 ΨI(0) = ΨII(0); Ψ′I(0)= Ψ′II(0) (1.16) можно получить отношение В1/А1=(k1-k2)/ (k1+k2). Коэффициент отражения R частицы равен отношению интенсивности отраженной Iот и падающей Iпад волн, интенсивности R= Iот / Iпад =| В1|2/| А1|2=((k1-k2)/ (k1+k2))2 . (1.17) Так как k1 ≠ k2 , то R >0, а это значит, что даже в случае низкого барьера ( E U0 U0), когда по законам классической физики частица должна пройти над ним, имеется вероятность ее отражения. Коэффициент прохождения D (коэффициент прозрачности), определяющий часть потока частиц, прошедшего сквозь потенциальный барьер, связан с коэффициентом отражения очевидным соотношением: D=1-R. (1.18) Рассмотрим теперь случай когда квантовая частица взаимодействует с прямоугольным потенциальным барьером, высота которого больше ее энергии (E< U0 ). Классическая частица не может пройти через такой барьер. Она будет отражаться в так называемых классических точках попорота. Точка поворота – это точка с координатой х, в которой кинетическая энергия частицы обращается в нуль, то есть ее полная энергия Е равна U(x). Достигнув точки поворота, частица меняет направление своего движения и начинает двигаться в обратном направлении. Учитывая, как и раньше, что выполняется условие непрерывности ψ – функции и ее производной на границах I, II, III и что теперь k2=i k =(1/ћ)√2m(E- U0), а также полагая В2=0 (отражением от второй границы барьера можно пренебречь при условии достаточно высокого и широкого потенциального барьера), получаем для коэффициента прозрачности в случае прямоугольного потенциального барьера: D = |A3|2/|A1|2=16k12k2/( k12 + k2)2exp(-2ka)=D0exp(-(2a/ћ)√2m(E- U0)), (1/19) Таким образом, для высокого (E< U0 ) потенциального барьера коэффициент прозрачности D>0, то есть имеется вероятность проникновения частицы сквозь такой барьер. Частица как бы просачивается («туннелирует») через область потенциального барьера, не изменяя свою энергию. Это явление называется туннельным эффектом. Таким образом, для высокого (E< U0 ) потенциального барьера коэффициент прозрачности D>0, то есть имеется вероятность проникновения частицы сквозь такой барьер. Частица как бы просачивается («туннелирует») через область потенциального барьера, не изменяя свою энергию. Это явление называется туннельным эффектом. Глава II. Наноматериалы. Наноматериалы - материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых, хотя бы в одном измерении, не превышают 100 нм, и, вследствие чего, обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками. К настоящему времени установилась следующая классификация наноматериалов:
В нанотехнологиях применяются два принципиально разных подхода к обработке вещества и созданию наноизделий и наноструктур: технологии «сверху-вниз» (top-down) и «снизу-вверх» (bottom-up). Подход «сверху-вниз», т.е. обработка вещества с последовательным уменьшением размеров до требуемых (нанометровых) размеров. Наноструктура создается в объемном материале, как это принято в классических технологиях интегральных схем на основе кремния (планарная технология с использованием фотолитографии, рентгенолитографии и др.) Процесс формирования наноструктур по принципу «сверху-вниз» предусматривает обработку макромасштабного объекта или структуры и постепенное уменьшение их размеров, вплоть до получения изделий с нанометровыми параметрами, методами литографии и нанолитографии. Технология «снизу-вверх» заключается в том, что при создании наноструктур набирают и выстраивают отдельные атомы и молекулы в упорядоченную структуру. Этот подход также осуществляется с помощью самосборки или некоторой последовательности каталитических химических реакций с участием углеродных нанотрубок, электропроводящих полимеров, биологических клеток и белковых структур. Нанотехнология - совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать объекты и материалы из отдельных атомов, молекул и компонентов с размерами от 1 до 100 нм, хотя бы в одном измерении. Нанотехнологии стали востребованы после того, как появились инструменты, позволяющие видеть, измерять и манипулировать веществом на наноскопическом уровне. Определяющую роль для развития и становления Нанотехнологии сыграли два события:
^ Значительный прогресс в получении и исследовании нанообъектов, возникновении новых наноматериалов привело к выделению таких понятий как наноклатер, наноструктура. Клатеры углерода относятся к категории кластеров с сильной атомной связью. Атомы углерода формируют кластеры легче, чем какой-либо элемент периодической системы, что подтверждается, например, повсеместным образованием сажи в процессах горения. Известно, что звезды красные гиганты испускают в межзвездное пространство огромное количество углерода и, вероятно, звездная пыль состоит из углеродных кластеров. Кластеры углерода в лабораторных условиях получают лазерным или дуговым испарением и разделяют по массам с помощью масс-спектрометра. Получающий при этом масс-спектр носит бимодальный характер с числом атомов : n < 24 – малые углеродные кластеры, и n > 24 - фуллерены. Первые большие углеродные клатеры-фуллерены были обнаружены в 1985 году Крото, Смоли и Керлом. Инициатором поиска был Крото, который вначале занимался изучением лазерного испарения и массспектроскопией малых углеродных кластеров, однако затем обратил внимание на одиночный пик в спектре при определенных условиях получения углеродных кластеров. При этом было замечено, как при определенных условиях синтеза в масс-спектре наблюдается интенсивная линия, соответствующая стабильным кластерам С60, название которых пошло от имени архитектора и изобретателя Бакминстера Фуллера сконструировавшего геодезический свод, напоминающий структуру C60. Таким образом, были получены структуры, содержащие 3,11,15,19,23,…,60 и более атомов углерода. Молекула, состоящая из 60 атомов углерода C60 , оказалась похожей на футбольный мяч. Она имеет 12 пятиугольных и 20 шестиугольных симметрично расположенных граней, имеющих форму, близкую к шару. (Рисунок 2.3). Принципиально новые углеродные соединения – фуллерены, каркасные сферические многогранники (С60), составленные из правильных пяти- и шестиугольников с атомами углерода в вершинах, были открыты в 1985 году (ри.2.1).  ^ 60. В 1991 году были открыты углеродные нанотрубки – макромолекулы, представляющие собой полые цилиндрические структуры длиной до сотен микрометров и диаметром около нанометра. Были получены нанотрубки разной геометрии – как однослойные (одностенные), так и многослойные (многостенные) (рис.2.2).  ^ определяемыми значениями n и m ( 1- кресельная структура, 2- зигзагообразная структура, 3- хиральная структура). В 2004 году появился еще один принципиально новый класс наноматериалов – сверхтонкие углеродные пленки – графены ( полые цилиндрические структуры – длиной до сотен микрометров и диаметром около нанометра.  Графен – слой атомов углерода, соединенных в шестигранную кристаллическую решетку и представляющих собой графеновую пленку толщиной всего в один атом углерода, который получил название углеродных нанострубок(УНТ). УНТ образуются в результате химических превращений углерода при высоких температурах. Можно выделить три основных способа их получения:
Нанотрубки могут быть однослойными и многослойными. Однослойные углеродные нанотрубки – только первая ступень в развитии наноэлектроники, а конечная будет базироваться на графене. Идеальная однослойная нанотрубка образуется путем сворачивания плоскости графита, состоящей из правильных шестиугольников, в цилиндрическую поверхность. Способы организации нанотрубок или их структура зависят от хиральности и угла сворачивания. Отсюда вытекют свойства однослойных нанотрубок, которые могут обладать металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами. Уникальные свойства нанотрубок позволяют использовать их как основные элементы наноустройств в электронных и световых устройствах, такие как диоды, полевые транзисторы, холодные катоды и дисплеи  ^ Углеродные нанотрубки получают лазерным испарением в углеродной дуге и химическим осаждением паров. Нанотрубки можно представить как лист графита, свернутый в цилиндр. Обычно нанотрубки бывают закрытыми с обоих концов фуллереноподобными структурами.[6] Известны вложенные или многослойный нанотрубки, в которых одна трубка находится внутри другой. Однослойная нанотрубка может иметь очень маленький диаметр 2 нм и длину 100мкм. (Рисунок 2.4)  Рисунок 2.4. Однослойные и многослойные нанотрубки. Взаимная ориентация гексагональной сетки графита и продольной оси нанотрубки определяет очень важную структурную характеристику нанотрубки, которая получила название хиральности. Хиральность характеризуется двумя целыми числами (m, n), которые указывают местонахождение того шестиугольника сетки, который в результате свертывания должен совпасть с шестиугольником, находящимся в начале координат. Сказанное иллюстрирует Рисунок 2.5, где показана часть гексагональной графитовой сетки, свертывание которой в цилиндр приводит к образованию однослойных нанотрубок с различной хиральностью.  ^ Хиральность нанотрубки может быть также однозначно определена углом a, образованным направлением сворачивания нанотрубки и направлением, в котором соседние шестиугольники имеют общую сторону. Имеется очень много вариантов свертывания нанотрубок, но среди них выделяются те, в результате реализации которых не происходит искажения структуры гексагональной сетки. Этим направлениям отвечают углы a = 0 и a = 300, что соответствует хиральности (m, 0) и (2n, n).Индексы хиральности однослойной трубки определяют ее диаметр D: где d0 = 0,142 нм - расстояние между атомами углерода в гексагональной сетке графита. Приведенное выше выражение позволяет по диаметру нанотрубки определить ее хиральность. Среди однослойных нанотрубок особый интерес представляют нанотрубки с хиральностью (10, 10). Проведенные расчеты показали, что нанотрубки с подобной структурой должны обладать металлическим типом проводимости, а также иметь повышенную стабильность и устойчивость по сравнению с трубками других хиральностей. Справедливость этих утверждений была экспериментально подтверждена в 1996 году, когда впервые был осуществлен синтез нанотрубок с D = 1,36 нм, что соответствует хиральности (10, 10).Многослойные нанотрубки углерода отличаются от однослойных более широким разнообразием форм и конфигураций. Русская матрешка представляет собой коаксиально вложенные друг в друга однослойные цилиндрические нанотрубки. Структуранапоминает скатанный рулон или свиток. Для всех рассмотренных структур среднее расстояние между соседними слоями, как и в графите, равно 0,34 нм.По мере увеличения числа слоев все в большей степени проявляются отклонения от идеальной цилиндрической формы. В некоторых случаях внешняя оболочка приобретает форму многогранника. Иногда поверхностный слой представляет собой структуру с неупорядоченным расположением атомов углерода. В других случаях на идеальной гексагональной сетке внешнего слоя нанотрубки образуются дефекты в виде пятиугольников и семиугольников, приводящие к нарушению цилиндрической формы. Наличие пятиугольника вызывает выпуклый, а семиугольника - вогнутый изгиб цилиндрической поверхности нанотрубки. Подобные дефекты ведут к появлению изогнутых и спиралевидных нанотрубок, которые в процессе роста извиваются, скручиваются между собой, образуя петли и другие сложные по форме протяженные структуры. ^ Углеродные трубки отличаются различной атомной структурой, причем трубки с разной структурой имеют разные свойства. Самое интересное свойство углеродных нанотрубок заключается в том, что в зависимости от атомной структуры они могут обладать свойствами металлов (проводников) и полупроводников. В металлическом состоянии проводимость нанотрубок очень высока. Они способны пропускать миллиард ампер на квадратный сантиметр. Медный провод выходит из строя при плотности тока в тысячу раз меньше. Углеродные нанотрубки еще и очень прочны. Модуль Юнга углеродной нанотрубки почти в 10 раз больше, чем у стали, а предел прочности даже в 20 раз. При положении небольшого электрического поля вдоль оси нанотрубки с ее концов происходит интенсивная эмиссия электронов. Разрабатываются плоские дисплеи, использующие электронную эмиссию углеродных нанотрубок. Полевые транзисторы, изготовленные на базе полупроводниковых углеродных нанотрубок, могут быть использованы, как сверхчувствительные газовые сенсоры. Углеродные нанотрубки можно использовать в конструкциях топливных элементов – источников электрической энергии для автомобилей будущего. Высокая электрическая проводимость нанотрубок может быть использована для создания композиционных полимерных материалов, способных экранировать электромагнитное излучение.[7] Из-за прочности на разрыв и большого отношения длина/диаметр углеродные нанотрубки могут быть использованы в качестве упрочняющих материалов для металлов и пластиков. Потенциальные возможности применения нанотрубок поистине безграничны. К сожалению, за многими возможными применениями пока стоит одно большое но. Для реализации громадного потенциала необходимо разработать технологии крупномасштабного производства относительно дешевых углеродных нанотрубок.[8] В 1991 году японский исследователь Иджима занимался изучением осадка, образующегося на катоде при распылении графита в электрической дуге. Его внимание привлекла необычная структура осадка, состоящего из микроскопических нитей и волокон. Измерения, выполненные с помощью электронного микроскопа, показали, что диаметр таких нитей не превышает нескольких нанометров, а длина от одного до нескольких микрон. Сумев разрезать тонкую трубочку вдоль продольной оси, ученые обнаружили, что она состоит из одного или нескольких слоев, каждый из которых представляет собой гексагональную сетку графита, основу которой составляют шестиугольники с расположенными в вершинах углов атомами углерода. Во всех случаях расстояние между слоями равно 0,34 нм, то есть такое же, как и между слоями в кристаллическом графите. Как правило, верхние концы трубочек закрыты многослойными полусферическими крышечками, каждый слой которых составлен из шестиугольников и пятиугольников, напоминающих структуру половинки молекулы фуллерена. Протяженные структуры, состоящие из свернутых гексагональных сеток с атомами углерода в узлах, получили название нанотрубок. Открытие нанотрубок вызвало большой интерес у исследователей, занимающихся созданием материалов и структур с необычными физико-химическими свойствами.[9] В настоящее время наиболее распространенным является метод термического распыления графитовых электродов в плазме дугового разряда. Процесс синтеза осуществляется в камере, заполненной гелием под давлением около 500 торр (Рисунок 2.6 ). При горении плазмы происходит интенсивное термическое испарение анода, при этом на торцевой поверхности катода образуется осадок, в котором формируются нанотрубки углерода. Наибольшее количество нанотрубок образуется тогда, когда ток плазмы минимален и его плотность составляет около 100 А/см2. В экспериментальных установках напряжение между электродами обычно составляет около 15-25 В, ток разряда несколько десятков ампер, расстояние между концами графитовых электродов 1-2 мм.  Рисунок 2.6 Синтез в плазме дугового разряда между графитовыми электродами в атмосфере гелия. Дуговой разряд в камере с охлаждаемыми водой стенками при давлении буферного газа (гелий или аргон) 500 Торр. Межэлектродное расстояние 1–2 мм, ток дуги 65–75 А, напряжение — 20–22 В, температура плазмы — 4000 К. В процессе синтеза около 90% массы анода осаждается на катоде. Образующиеся многочисленные нанотрубки имеют длину порядка 40 мкм. Они нарастают на катоде перпендикулярно плоской поверхности его торца и собраны в цилиндрические пучки диаметром около 50 мкм. Пучки нанотрубок регулярно покрывают поверхность катода, образуя сотовую структуру. Ее можно обнаружить, рассматривая осадок на катоде невооруженным глазом. Пространство между пучками нанотрубок заполнено смесью неупорядоченных наночастиц и одиночных нанотрубок. Содержание нанотрубок в углеродном осадке (депозите) может приближаться к 60%.Для разделения компонентов полученного осадка используется ультразвуковое диспергирование. Катодный депозит помещают в метанол и обрабатывают ультразвуком. В результате получается суспензия, которая (после добавления воды) подвергается разделению на центрифуге. Крупные частицы сажи прилипают к стенкам центрифуги, а нанотрубки остаются плавающими в суспензии. Затем нанотрубки промывают в азотной кислоте и просушивают в газообразном потоке кислорода и водорода в соотношении 1: 4 при температуре 7500C в течение 5 мин. В результате такой обработки получается достаточно легкий и пористый материал, состоящий из многослойных нанотрубок со средним диаметром 20 нм и длиной около 10 мкм. Известно, что нанотрубчатые материалы обладают экстремальной сорбционной способностью, что привлекает внимание разработчиков, прежде всего в области создания фильтров разного назначения. В этой связи большое внимание привлекает возможность создания и широкого применения дешевых фильтров для очистки жидкостных и газовых сред, прежде всего для нужд городского коммунального хозяйства, очистки промышленных стоков и атмосферных выбросов, возможностей введения в сельскохозяйственный оборот почв с большой степенью засоленности. ^ Термин <асбест> объединяет различные по своему составу и свойствам минералы: хризотил, крокидолит, амозит, антофиллит, иногда тремолит, актинолит, режикит (близок магнезиорибекиту и магнезиоарфведсониту), родусит (разновидность магнезиорибекита) и др., обладающие способностью разделяться на тонкие волокна. Последние отличаются весьма высокой прочностью, эластичностью и прядильными свойствами, термостойкостью, низкой электропроводностью, кислото- и щелочестойкостью. По своей атомной структуре хризотил принадлежит к минеральной группе серпентина, а все остальные - к группе амфиболов Амфибол-асбесты обладают более грубым волокном: диаметр их волокон измеряется десятыми-сотыми долями мкм. Длина волокон от десятых долей до 160 мм и более, наиболее часто она составляет 2-6 мм. Хризотил (<белый асбест>) - волокнистая разновидность водного силиката магния - серпентина, состав которого отвечает формуле Mg6[Si2O5](OH)8 или 3MgO.2SiO2.2H2O. В природном хризотил-асбесте содержатся примеси Fe2O3, FeO, Al2O3, Cr2O3, NiO, МnО, CaO, Na2O и H2O. Он слагает жилки в темно-зеленых серпентинитах, обнаруживая обычно поперечно-волокнистую структуру. В плотном куске хризотил-асбест обладает зеленой или желтовато-зеленой окраской и перламутровым блеском, но после расщепления (фибризации) на отдельные волокна превращается в белую пухоподобную массу. Хризотил-асбест имеет весьма высокую температуру плавления (1521C), приблизительно при 700C теряет кристаллизационную воду и становится хрупким. Это самый термостойкий из всех асбестов. По сравнению с амфибол-асбестами менее устойчив к воздействию кислот (разлагается в соляной кислоте); однако он щелочеустойчив, отличается высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. Крокидолит (<голубой асбест>) представляет волокнистую разновидность рибекита. Его химический состав выражается формулой: Na2Fe5[Si4O11]2(OH)2 или Na2O.3FeO.Fe2O3.8SiO2.Н2О. Он встречается в поперечно-волокнистых жилках и имеет серо-голубой цвет, сохраняющийся после расщепления. Обладая несколько меньшей температурой плавления (1193C), крокидолит превосходит хризотил своей устойчивостью к кислотам и щелочам, а также прочностными свойствами. Амозит (<коричневый асбест>), являющийся волокнистой разновидностью грюнерита, имеет состав MgFe6[Si4O11]2(ОН)2 или МgО.6FeO.8SiO2.Н2О. Встречается в жилках поперечно-волокнистого строения. Пепельно-серый до коричневого, после извлечения из породы становится белым. Амозит устойчив к действию кислот и щелочей. Имеет сравнительно невысокие температуру плавления (1000-1200С) и прочностные свойства. Антофиллит-асбест имеет состав (Mg,Fe)7[Si4O11]2(ОН)2, характеризуясь переменным содержанием железа. Цвет светло-серый до белого и коричневато-серого. Чаще всего встречается в виде продольно-волокнистых выделений, звездчатых или радиально-лучистых агрегатов. Обладая высокой температурой плавления (1468C) и устойчивостью к кислотам и щелочам, он имеет короткое твердое волокно относительно невысокой прочности. Наиболее крупные из разрабатываемых мировых месторождений хризотил-асбеста: в России - Баженовское (Средний Урал), Ак-Довуракское (Тувинская область), , Киембаевское (Оренбургская область), а за рубежом - Джетыгаринское (Костанайская область, Казахстан), Канадское (Канада) и в Зимбабве (Южная Африка). Россия - крупнейший производитель асбеста в мире. Горную породу, содержащую асбест, добывают открытым способом и подвергают обогащению на асбестовых фабриках для выделения хризотил-асбеста. Товарный хризотил-асбест состоит из смеси волокон различной длины и их агрегатов (Рис.2.7).   ^ Агрегаты асбеста с недеформированными волокнами размером в поперечнике более 2 мм называют "кусковым асбестом", а менее 2 мм - "иголками". "Распушенным" называют асбест, в котором волокна тонки, деформированы и перепутаны. Частицы сопутствующей породы и асбестовое волокно, прошедшее через сито с размерами стороны ячейки в свету 0.25 мм, называют "пылью". Асбест хризотиловый в зависимости от длины волокон подразделяется на восемь сортов [10] В данное работе приведены результаты исследование возможности использования хризотилового волокна, как наноматериала в виде нанострубок, добываемого АО «Костанайские минералы» г Житигара, Костанайская область (Казахстан). АО “КМ” ( ранее - ОАО “Джетыгаринский асбестовый горно – обогатительный комбинат ” “Кустанай асбест”) проектной мощностью 200 тыс.т. сортового асбеста в год принят в эксплуатацию в октябре 1965 года. Сырьевой базой предприятия является джетыгаринское месторождение руд хризотил асбеста , разведанные запасы. Асбестовые нанотрубки являются природным материалом, продуктом образования горных пород и обладают уникальными механическими свойствами (огромная энергия на разрыв вдоль волокна 400 кг/мм2), что нашло применение в строительстве, химической стойкостью, малой теплопроводностью и способностью адсорбировать различные вещества. Асбестовые нанотрубки в отличие от углеродных жестче и не извиваются при попытках препарировать их, лежат в природном материалле с четким преимущественным направлением, образуются в результате образования двух решеток MgO и SiO2. Вследствии различия упругих констант слойка скручивается в трубку определенного диаметра и никаких дефектов в полученной трубке не образуется, имеются типы конус в конусе, цилиндр в цилиндре и трубка с полостью и заполненная аморфным веществом (смесь MgO и SiO2). На Джетагаринском месторождении добываются следующие виды асбеста:
 Рисунок 2.7. Крупносетчатый тип асбестоносности в белесозеленом апоргарцбургитовом лизардит-хризотиловом серпентините.  Рисунок 2.8 Мелкосетчатый тип асбестоносности в темно-зеленом апоргарцбургитовом серпентините с хромшпинелидами и магнетитом  ^ Глубина отработки карьера составляет 265 м. Предприятие имеет в своем составе современные ремонтные цеха, жд депо, ремонтно-механический завод и ремонто–строительный цех, энергетическое хозяйство, полностью удовлетворяющее потребности комбината энергоносителях. Джетыгаринское месторождение разрабатывается открытым способом уже 40 лет. В настоящее время геометрические параметры карьера следующие: длина – 4 км., ширина – 1,3 км., глубина – 265 м. Вскрытие карьерного поля выполнено двумя траншеями: северной полу траншеей внутреннего заложения с выходом на станцию “Северная”, расположенную на севера- восточном борту карьера, и южной траншеей с входом на станцию “Предотвальная”. Система разработки – транспортная с внешним отвала образованием. Высота рабочих уступов – 15м. ширина рабочих площадок в зоне ЖДТ – 45м, в зоне работы автомобильного транспорта – 35 м, ширина транспортных берм – 25 м. Технология ведения горных работ циклическая с применением буровзрывных работ. Бурение скважин осуществляется буровыми станками СБШ – 250 МН с диаметром скважин 244,5 мм, экскавация производиться экскаваторами ЭКГ – 8И, ЭКГ – 10, ЭКГ – 63у. Для транспортировки горной массы, применяется комбинированный автономно ж.д.т. Горные работы на горизонтах +185 м, +170 м. производятся с нагрузкой на ждт на горизонтах + 155 м, +140,+125м. применяется комбинированной автомобильной ждт, а нижеуказанных горизонтов с погрузкой в автотранспорт. Проведено исследование хризотиловых нанотрубок на растровом электронном микроскопе CamScan S4. Исследование проводилось при ускоряющем напряжении 30 кВ. Результат исследования показал наличие тонких наноразмерных стержней (нанотрубок). В ходе исследования был проведён структурный микроанализ породы (при ускоряющем напряжении 30 кВ) на микроанализаторе фирмы Link ANALYTICAL AN 10/55S/. Исследования структуры хризотиловых нанотрубок также проводились: с помощью сканирующего электронного микроскопа без выделения из исходного материала (порода) и хризотилового волокна после выделения из начального материала (породы). Асбест напоминает маломощные жилы и прожилки, причем ориентировка его волокон может быть различной: если волокна располагаются перпендикулярно стенкам жилок (наиболее распространенный случай), то это - поперечно-волокнистый асбест, если вдоль стенок, то это - продольно-волокнистый асбест или так называемые волокна скольжения. Для некоторых видов асбеста характерно разноориентированное, иногда радиальное расположение волокон. Индивидуальные волокна под электронным микроскопом выглядят как тончайшие трубочки с наружными и внутренними диаметрами в сотые-тысячные доли микронов (мкм). Индивидуальные волокна под электронным микроскопом выглядят как тончайшие трубочки с наружными и внутренними диаметрами в сотые-тысячные доли микронов (мкм). Амфибол-асбесты обладают более грубым волокном: диаметр их волокон измеряется десятыми-сотыми долями мкм. Длина волокон от десятых долей до 160 мм и более, наиболее часто она составляет 2-6 мм. Человечество использует природные материала на протяжении всей истории, такие материалы используются обычно с минимальной обработкой, которая лишь усиливает нужные человеку свойства. Впервые в качестве фильтров асбестовые трубки применила компания 'P. Lorillard' в 1952 году для своей марки сигарет 'Kent' с фильтром. Сорбционные свойства были высокие у фильтров с асбестом, но без использования предфильтра курильщик вдыхал и асбест. Производство таких сигарет остановлено в 1956 году. До сих пор во многих производствах для фильтрации вина тоже используют асбест. В медицине применяемый фильтр Зейтца задерживает бактерии и примеси и используется в качестве холодной стерилизации для различных жидкостей. При этом волокно не является питательной средой для микроорганизмов. Ни один из известных материалов заменителей асбеста не имеет всей гаммы полезных свойств, котрыми обладает хризотил-асбест: — прочность на разрыв более 3000 Мпа — плотность от 2.4 до 2.6 г/см3 — температура плавления от 1450 до 1500 oC — коэффициент трения 0.8 единиц — щелочестойкость от 9.1 до 10.3 pH — удельная поверхность 20 м2/г Все методы пока осуществленные в виде поисковых исследований были направлены на изучение новых синтетических материалов, однако с момента получения изображения первой углеродной нанотрубки и до разработки промышленно выгодных методов их получения прошел немалый период, выявивший множество поблем: получение нанотрубок с заданными размерами неустойчиво, выход годного невелик, что повышает цену материала, неизучено воздействие на организм человека при длительном контакте и в различных концентрациях. |
