Разработка лабораторных технологий и оптимизация методов получения различных типов углеродных нанотрубок и новых наноструктур на основе одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных внедрением или кристаллизацией неуглеродных веществ внутри канала, для функциональных элементов наноэлектроники и автоэлектронных эмиттеров

1. Предмет и цель работы.
Предмет исследования – углеродные нанотрубки. Цель работы - Целью первого этапа работы является анализ научно-технической литературы и других материалов по разрабатываемой теме, проведение синтеза, очистки и исследования одностенных и многостенных углеродных нанотрубок (ОСНТ и МСНТ), а также одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (ОСНТ@ПУ), отработка методов открытия и отделения единичных нанотрубок из полученных пучков, анализ их структуры, разработка методики эмиссионных исследований планарных эмиттеров на основе углеродных нанотрубок в условиях сверхвысокого вакуума и проведение предварительных измерений.
2. Методология проведения работы.
Проведен синтез и отработана методика получения чистых одностенных углеродных нанотрубок (80-95 масс.%) электродуговым методом, для чего проведена оптимизация геометрии вакуумной камеры и скорости подачи графитового электрода. Контроль качества ОСНТ осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Для формирования планарных катодов и получения массивов МСНТ (с коническими стенками) методом CVD оптимизированы такие характеристики синтеза, как температурный интервал, скорость подачи углеводородов и материал подложки с катализатором роста.
Отработана технология получения новых композитов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (нанокомпозит ОСНТ@ПУ). Разработана методика выделения единичных нанотрубок и открытия концов нанотрубок с помощью ультразвуковой обработки. Методами растровой электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура полученных единичных МСНТ и ОСНТ@ПУ.
Новизна предлагаемого подхода состоит:
Предлагаемый подход к созданию нанокомпозитов является абсолютно новым, не имеющим анналов в мировой науке. Его потенциальная эффективность определяется результатами предварительных исследований.
3. Результаты работы.
Отработана технология получения новых композитов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, модифицированных пироуглеродным покрытием (нанокомпозит ОСНТ@ПУ). Разработана методика выделения единичных нанотрубок и открытия концов нанотрубок с помощью ультразвуковой обработки. Методами растровой электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована структура полученных единичных МСНТ и ОСНТ@ПУ.
4. Область применения результатов.
Изготовление на основе массивов одностенных углеродных нанотрубок, точеченые катоды на основе нанокомпозитов и зонды для атомно-силовой микроскопии.
5. Выводы.
Создан необходимый задел для дальнейшего создания полевых эмиттеров, точечных катодов и зондов для атомно-силовой микроскопии на основе углеродных нанотрубок.

1. Разработаны общие подходы к заполнению ОСНТ различными соединениями. Разработаны способы кристаллизации полупроводников, ионных соединений, диэлектриков и т.д. во внутренних каналах ОСНТ.
2. Сформированы нанокомпозиты «1Dкристалл@ОСНТ» и исследованы их микроструктуры.
3. Разработаны методы формирования подложек для планарных автоэмиссионных эмиттеров с пространственно-упорядоченным расположением частиц катализатора в порах инертной матрицы
4. Разработаны методы формирования планарных автоэмиссионных эмиттеров.
5. Исследованы эмиссионные характеристики планарных автоэмиссионных эмиттеров в условиях сверхвысокого вакуума.
6. Исследованы in-situ методом РЭМ планарные эмиттеры.
7. Разработаны методы формирования атомно-острых зондов для атомно-силовой микроскопии и тестирование работы устройств.
8. Разработаны методики эмиссионных исследований точеных автоэмиссионных катодов и проведены предварительные измерения.
9. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
10. Исследованана атомная структура одномерных нанокристаллов и динамики их поведения под пучком.
11. Составлен промежуточный отчет.

Созданы полевые эмиттеры на основе покрытий из углеродных нанотрубок и точечные катоды на основе нанокомпозита ОСНТ@ПУ,
  создан необходимый задел для изготовления изделий на основе из углеродных нанотрубок нанокомпозита ОСНТ@ПУ.
  Проведены исследования физических свойств 1D кристалл@ОСНТ, которые необходимы при дальнейшем использовании их в качестве функциональных элементов наноэлектроники.
  Получены тройные нанокомпозиты 1D кристалл@ОСНТ@ПУ, которые также предполагается использовать в качестве функциональных элементов наноэлектроники.

Разработаны прототипы вакуумных рентгеновских микротрубок с автоэлектронными эмиттерами на основе углеродных нанотрубок,
  Прототипы туннельных диодов на основе композитов ОСНТ@пироуглеродное покрытие, а также АСМ кантелеверы для атомно-силовой микроскопии.
  Изготовлен прототип рентгеновской микротрубки.
  На отчетном этапе объекты интеллектуальной собственности не
создавались.