МАТЕРИАЛИЗАЦИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ
В течение трех лет неформальный научный коллектив, в который
входят представители нескольких институтов Сибирского отделения
РАН -- неорганической химии, катализа, органической химии,
химической кинетики и горения, Иркутского института химии СО РАН
работают по интеграционному проекту "Летучие координационные и
элементоорганические соединения и гетерофазные процессы их
превращения" (научный руководитель - профессор, доктор химических
наук И.Игуменов). Фактически получение гранта по интеграционному
проекту закрепило неформальное сотрудничество химиков различных
специальностей, работавших вместе уже в течение десяти лет. В
ходе выполнения проекта получены результаты, к которым с большим
вниманием относятся коллеги сибиряков в нашей стране и за ее
пределами.
В чем суть данной научной проблемы, как далеко продвинулись
специалисты в решении поставленных задач и что объединяет химиков
из разных НИИ -- об этом наш корреспондент Л.Юдина попросила
рассказать участников проекта докторов химических наук из
Института неорганической химии СО РАН (головной коллектив)
Станислава Васильевича Ларионова и Тамару Павловну Смирнову.
С.В.: -- Чем прежде всего интересны летучие элементоорганические
соединения? Они могут являться основой, предшественниками ряда
ценных неорганических материалов, в особенности -- тонкопленочных.
Последние имеют широкую сферу применения -- электроника и
оптоэлектроника, лазерные устройства, защитные и упрочняющие
покрытия. Используют их для получения фоточувствительных
элементов, фотодетекторов, люминесцентных экранов.
Тонкопленочные материалы получают разными способами, включая
физические методы. В Институте неорганической химии подход к
проблеме, можно сказать, специфический. Для достижения цели мы
используем летучие вещества -- молекулярные предшественники
неорганических материалов. Иными словами, молекулы, в составе
которых имеются фрагменты тех материалов, которые мы и желаем
получить -- например, сульфид кадмия, сульфид цинка, нитрид бора и
т.д. Чтобы результат был желаемый, а функциональный материал
соответствовал предъявляемым требованиям, следует прежде всего
правильно организовать процесс превращения находящихся в работе
соединений.
Т.П.: -- Молекулярные предшественники при определенных
температурах возгоняются или испаряются -- в зависимости от их
свойств, поступают на нагретую подложку, где и происходит их
разложение. "Детали", осаждаемые на подложке, образуют требуемую
пленку.
С.В.: -- Какие преимущества имеет данный способ? Химические
процессы зачастую протекают при более низких температурах, чем
процессы, основанные на использовании физических методов, не
требуют особо дорогостоящей аппаратуры.
Т.П.: -- Чтобы успешно справиться со стоящей перед коллективом
задачей -- получением ценных неорганических материалов различного
функционального назначения из летучих соединений -- требовалось
решить целый комплекс довольно сложных вопросов, которые одному
институту просто не под силу. В своей работе химики чаще всего
используют координационные соединения, соединения между металлами
и сложными органическими молекулами, где есть связи металл-сера,
металл-кислород, и элементоорганические соединения, в которых
присутствует связь элемент-углерод. Чтобы получить комплексные
соединения необходимо иметь соли металлов и соответствующие
органические реагенты. Часть необходимых органических реагентов
предоставляют ИНХу Новосибирский институт органической химии,
Институт химической кинетики и горения. Элементоорганические
соединения, особенно те, что в первую очередь требуются для
получения слоев и покрытий на основе кремния, синтезируются в
Иркутском институте химии.
С.В.: -- Идем дальше. Чтобы полученное соединение стало возможным
использовать для нанесения покрытий, следует количественно
изучить его летучесть. В Институте неорганической химии
проводятся фундаментальные исследования по изучению летучести.
Прежде всего определяют, какова упругость пара (то есть, сколько
вещества находится в газовой фазе), ибо ход процесса в первую
очередь зависит от давления пара; какую температуру следует
создать, чтобы пар имел требуемую концентрацию. При этом весьма
важно теоретически предсказать течение процесса. Разрабатываются
модели взаимосвязи строения вещества с предполагаемой упругостью
пара. В общем, тратится немало усилий для получения
фундаментальных характеристик, ибо только в этом случае можно
ожидать грамотно организованного хода процесса.
Т.П.: -- Немаловажный момент -- процесс превращения вещества на
подложке. Здесь могут проходить самые разнообразные процессы в
зависимости от температуры, химической природы
подложки,концентрации летучего вещества-предшественника в газовой
фазе. В рамках интеграционного проекта развиваются исследования,
связанные с познанием самого механизма распада этих сложных
соединений.
С.В.: -- Итак, основные моменты организации работы в рамках
проекта: синтез необходимых соединений, проводимый в нескольких
институтах Сибирского отделения; изучение особенностей строения и
свойств синтезированных веществ, изучение процессов распада на
нагретой подложке, характеризация пленочных материалов.
Цель проведения данных работ -- создание соответствующих
технологий. И можно сказать, что она достигнута. Есть
прогрессивные технологии, получены патенты. Результаты
исследований не раз докладывались на российских и международных
симпозиумах (они вызывают живейший интерес), появляется довольно
много публикаций.
Работа в рамках интеграционного проекта продолжается. В
исследование вовлекаются все новые "объекты". Например, для
создания молекулярных предшественников, в том числе, для
получения нитрида и карбонитрида кремния, очень важно
использование ряда исходных органических реагентов, которые до
настоящих времен использовались только в оборонной
промышленности. В частности, диметилгидразин, ракетное топливо. В
стране накоплены довольно значительные его запасы.
То есть, я еще раз хочу подчеркнуть, что объединение усилий
разных научных коллективов для решения конкретной задачи большой
значимости позволяет работать много быстрее, производительнее и с
меньшими потерями.
На снимке: ведется исследование фотостимулированных процессов
химического
осаждения из газовой фазы.
стр.
|
