Нанокомпозити на основі вуглецевих наноструктур та нанодисперсного апатиту кальцію

Abstract

Якісний прорив наукового пізнання за останні десятиріччя полягає у зміні мікрооб`єкта дослідження з атома, молекули - природного походження на кластер, фулерен, надгратку, квантову точку і т.д. штучно створених, що надає більш широкі передумови науково-обгрунтованого пошуку та проектування матеріалів з комплексом заданих властивостей. Таким чином відбулося становлення нової парадигми наукового пізнання знизу - вгору і, як наслідок, народження нового напрямку - нанонауки. В останні роки досягнуто значних успіхів у розвитку фундаментальних досліджень і розробки технологій створення 2D- і наноструктурованих металевих структур. На сьогодні значимість таких матеріалів позначилася в багатьох сферах, зокрема, в електроніці, в науці про поверхню, освоєнні космосу, біології, наномедицині та інш. Актуальність наукового пошуку обумовлена зростаючим спектром практичного застосування наноматеріалів. Проблеми екологічної безпеки та здоров'я людини, подовження життя і поширення його за межі планети стають для людства головними питаннями початку третього тисячоліття. При цьому одним з принципових завдань на цьому шляху є дослідження та розробка технологій отримання матеріалів медико-біологічного та екологічного призначення. За рівнем публікацій та об`ємом проведених досліджень у цьому напрямку апатити і апатитоподібні сполуки займають одне з перших місць [28, 286-289, 290-294]. До ізоструктурних сполук під загальною назвою – апатити відноситься велике сімейство: М10(XO4)6Y2 (М = Са, Sr, Ва, Рb, Nа, Мn, Сd, Fе, К, Li, рідкісноземельні елементи (РЗЕ); X = Р, Si, Ge, As, Сr, N, V, S; Y = F, Сl, ОН, О, Вr, J, СО3). Значна толерантність таких речовин до живих тканин і великий відсоток в літосфері Землі поряд з особливостями електронної та кристалічної структури визначають їх безпосередній вплив на різноманітні аспекти технічного, екологічного та біологічного застосування. Матеріали на основі апатитоподібних сполук, окрім традиційного застосування в електроніці, в науці про поверхню, при створенні квантових генераторів, в медицині, можуть знайти застосування в обчислювальній техніці, в області комунікаційних засобів та smart biosensors і bioelectronic devices, у космічних дослідженнях, в енергетиці, в наномедицині, мати чільне місце в нанобіоніці. За умови вирішення ряду наукових і технічних проблем зі створення апатитоподібних матеріалів з необхідними параметрами, їх використання в науці і практиці обіцяє революційні зміни. Космічним агенством NASA нещодавно прийнята програма Advanced Life Support в рамках якої комплексні дослідження апатитоподібних сполук проводяться з метою використання їх, як джерела грунтового фосфору і кисню, для довгострокових космічних місій і поселень на Місяці та Марсі. Сьогодні з упевненістю можна сказати, що у сучасному матеріалознавстві сформувався новий напрям - апатитознавство. Поява в останні десятиліття нових зондових методів дослідження локальної атомної та електронної будови – зондової тунельної мікроскопії та спектроскопії, зондової атомно-силової мікроскопії формують новий підхід до вивчення речовин в нанометровому діапазоні.