Органические и неорганические наноматериалы: получение, свойства и применение

Наноматериалы и наночастицы представляют собой активно развивающуюся область исследований и быстро расширяющийся технологический сектор, охватывающий широкий спектр прикладных направлений. Наноматериалы достигли экспоненциального прогресса благодаря многочисленным применениям в различных областях, особенно в инженерных технологиях. Наночастицы подразделяют на различные группы в зависимости от размера, формы и структурной морфологии их составляющих. Определяющей особенностью наночастиц в XXI веке является их применение при проектировании и производстве полупроводниковых устройств на основе металлов, оксидов металлов, аллотропных форм углерода и халькогенидов. Эти материалы открыли для исследователей новые возможности в таких областях, как накопление энергии, катализ, биосенсоры, устройства преобразования энергии и медицинские применения. Для химических и термических применений ZnO является одним из наиболее стабильных доступных полупроводниковых материалов n-типа. Он используется в широком спектре изделий — от люминесцентных материалов и аккумуляторов до суперконденсаторов, солнечных элементов и биомедицинских фотокаталитических сенсоров, — и может быть получен в различных формах, включая гранулы, наночастицы, массивные кристаллы и тонкие пленки. Эти применения в первую очередь обусловлены характерными физико-химическими свойствами полупроводниковых оксидов металлов. Наноструктуры ZnO различаются в зависимости от условий синтеза, метода роста, процесса роста и типа подложки. Описано множество стратегий выращивания наноструктур ZnO, включая химические, физические и биологические методы. Эти наноструктуры можно синтезировать достаточно просто при очень низких температурах. В данном обзоре рассматриваются и обобщаются последние достижения в создании полупроводниковых устройств на основе наноструктурированных материалов, включая двумерные материалы и быстро развивающиеся гибридные структуры. Кроме того, обсуждаются проблемы и перспективные направления исследований в этой области.