И СНОВА В «ШПРИНГЕР»

S.I. Sadovnikov, A.A. Rempel, A.I. Gusev. Nanostructured Lead, Cadmium and Silver Sulfides: Structure, Nonstoichiometry and Properties. Heidelberg: Springer, 2017. 331 p. (С.И. Садовников, А.А. Ремпель, А.И. Гусев. Наноструктурированные сульфиды свинца, кадмия и серебра: структура, нестехиометрия и свойства. Гейдельберг: «Шпрингер», 2017. 331 с.)

В канун 85-летия академической науки Урала в международном издательстве «Шпрингер» вышла монография ученых Института химии твердого тела УрО РАН С.И. Садовникова, А.А. Ремпеля и А.И. Гусева, посвященная наноструктурированным полупроводниковым сульфидам. Член-корреспондент А.А. Ремпель и доктор химических наук А.И. Гусев уже не раз становились авторами «Шпрингер».

Более двадцати лет нанокристаллические материалы находятся в центре внимания ученых разных специальностей — физиков, химиков, материаловедов, биологов, медиков, технологов, поскольку нанокристаллическое состояние вещества обусловливает целый комплекс новых свойств, благодаря которым эти материалы применяются в смежных областях знаний, на стыке многих наук. Особое внимание уделяется исследованиям в области химии наноструктурированных полупроводников, развитию методов синтеза наноструктурированных полупроводниковых соединений с контролируемыми геометрическими и морфологическими характеристиками, изучению их свойств и поиску новых областей применения.

Именно этой проблеме посвящена рецензируемая книга С.И. Садовникова, А.А. Ремпеля и А.И. Гусева. Появление такого издания неслучайно, ведь коллектив авторов уже на протяжении многих лет работает в области химии наноструктурированных полупроводниковых материалов. А.И. Гусев и А.А. Ремпель были авторами первой в России монографии по наноматериалам «Нанокристаллические материалы», ставшей для многих начинающих исследователей настольной книгой.

Монография «Наноструктурированные сульфиды свинца, кадмия и серебра: структура, нестехиометрия и свойства» содержит четыре главы, 167 рисунков и 27 таблиц, а также 639 ссылок. Более 80 % всех ссылок дано на работы, выполненные в последние 20 лет. Для удобства читателей книга снабжена авторским и предметным указателями.

Первая глава посвящена определению размера малых частиц — главного параметра, определяющего свойства наночастиц и чрезвычайно важного при работе с нанообъектами. Авторы рассматривают методы электронной и зондовой микроскопии, рентгеновского рассеяния, газовой адсорбции, седиментационного анализа и фотонной корреляционной спектроскопии, известной также как метод динамического лазерного светорассеяния.

В трех следующих главах последовательно обсуждаются получение, структура, свойства и применение сульфида свинца, сульфида кадмия и сульфида серебра в наноструктурированном состоянии.

Центральная проблема монографии — взаимосвязь малого размера полупроводниковых сульфидных наночастиц и нестехиометрии. Нестехиометрия в наноматериалах — новое перспективное направление, успешно развиваемое в лаборатории нестехиометрических соединений ИХТТ УрО РАН. В книге представлен всесторонний анализ влияния малого размера частиц сульфидов свинца, кадмия и серебра на их состав, структуру и свойства. Обсуждаются такие важные аспекты нестехиометрии в сульфидных наноструктурах, как распределение атомов серы в нанопленках, непериодическое чередование атомных плоскостей в наночастицах, взаимозависимые изменения размера структурных элементов и нестехиометрии. Рассмотрено влияние размера наночастиц и нестехиометрии на ширину запрещенной зоны, оптические и термические свойства наноструктурированных сульфидов.

Авторы показывают, что регулирование нестехиометрии позволяет достичь суперионной проводимости сульфида серебра и одновременно его высокой фотокаталитической активности. Благодаря комплексу функциональных свойств наноструктурированные сульфиды могут рассматриваться в качестве перспективных материалов для фотовольтаических устройств, что представляет несомненный интерес для электрохимиков.

Для химиков и материаловедов интересны разделы книги, в которых описаны различные способы получения наноструктурированных сульфидов. Выполненный в книге всесторонний анализ методов синтеза подводит к мысли о том, что универсальным методом синтеза сульфидов в виде нанопленок, стабильных коллоидных растворов, квантовых точек, изолированных наночастиц с защитной оболочкой и гетеронаноструктур является гидрохимическое осаждение. Этот метод отличается простотой, экологической безопасностью и позволяет использовать безвредные реагенты, что очень важно в связи с перспективами применения наноструктурированных сульфидов, особенно сульфида серебра, в качестве биомаркеров (биометок) в биологии и медицине.    

Прикладной интерес к сульфидным наноматериалам обусловлен возможностью заметной модификации и даже принципиального изменения свойств известных веществ и соединений при переходе в нанокристаллическое состояние, перспективами, которые открывает нанотехнология в создании материалов и изделий из структурных элементов нанометрового размера. Сфера применения наноматериалов огромна — более эффективные катализаторы, пленки и квантовые точки для микроэлектроники, новые магнитные материалы, защитные покрытия, функциональные материалы для электрохимических и фотохимических устройств. В ближайшие годы наноструктурные объекты будут функционировать в биологических и медицинских объектах. В микроэлектронике и компьютерной технике дальнейшая миниатюризация электронных устройств может быть достигнута благодаря использованию новых полупроводниковых сульфидных гетеронаноструктур. 

Рецензируемая книга по наноструктурированным сульфидам — результат  систематических исследований авторского коллектива в этом направлении. Они поддержаны лабораторным (РНФ 14-23-00025) и молодежным (РНФ 17-73-10104) проектами Российского научного фонда, несколькими проектами РФФИ.  Результаты собственных исследований авторов и их коллег представлены в монографии наряду с литературными данными. Рецензируемая монография, несомненно, внесет весомый вклад в науку о наноматериалах и будет способствовать еще более интенсивному исследованию полупроводниковых наноструктурированных сульфидов.