Реферат: Научный классификатор нанотехнологий Версия 4 (21. 12. 2011)

Научный классификатор нанотехнологий

Версия 4 (21.12.2011)


Раздел 1. Объекты, относящиеся к сфере нанотехнологий

(для предварительного отбора потенциальных экспертов и проектов)


1.01. Искусственные (синтетические) низкоразмерные объекты – элементы наноструктур и наноматериалов (элементами являются однородные по составу объекты с характерными размерами менее ~0.1 мкм в одном или более измерениях, если их свойства или свойства включающих их материалов (структур) существенно отличаются от свойств более крупных объектов того же состава).

1.01.01. Нанокристаллы и наночастицы ( в том числе квантовые точки).

1.01.02. Нанотрубки и нанопроволоки.

1.01.03. Двумерные нанообъекты с характерными толщинами порядка размеров молекул.


1.02. Наноструктуры – комбинации элементов (п.1.1), для которых наблюдаемые физические свойства (отклики) непосредственно определяются размерно-зависимыми свойствами элементов.

1.02.01. Упорядоченные ансамбли (многослойные и многополосные структуры и сетки) одинаковых твердых элементов на подложках.

1.02.02. Твердотельные гибридные и гетероструктуры на основе полупроводников, металлов и магнетиков (наноструктуры могут состоять и из естественных кристаллов).

1.02.03. Элементы или наборы элементов, контролируемо модифицированные функциональными молекулами, мицеллами или биологическими объектами субмикронных размеров.


1.03. Наноматериалы – полностью или частично состоящие из элементов (п.1.1) твердые или жидкие материалы, для которых какие-либо макроскопические свойства определяются размерами и/или взаимным расположением элементов.

1.03.01. Наночастицы в твердых, полимерных или жидкокристаллических матрицах.

1.03.02. Наночастицы на подложках.

1.03.03. Нанокапсулы.

1.03.04. Слоистые материалы с характерными размерами фрагментов порядка постоянной решетки.

1.03.05. Суперкристаллы на основе высокоупорядоченных наноэлементов.

1.03.06. Нанокристаллические композиции (керамики, специальные сплавы и т.п.).

1.03.07. Гранулированные наноразмерные материалы (в т.ч. т.н. «нанопорошки»).

1.03.08. Объекты традиционных технологий (нанопористые материалы, золи, гели, эмульсии, наногетерогенные полимеры и т.п.).

1.03.09. Бионаноматериалы и биофункционализированные наноматериалы.


Раздел 2. Получение, диагностика и сертификация наноразмерных систем

(при использовании комбинированных методов следует отмечать несколько пунктов).


2.01. Методы нанесения элементов наноструктур и наноматериалов

2.01.01. Физические методы (лазерные, электронно-лучевые, ионно-плазменные) осаждения слоев нанометровых толщин:

(а) поликристаллических;

(b) эпитаксиальных.

2.01.02. Химическое, термическое и электродуговое ocаждение из газовой фазы (в том числе CVD, EVD, MoCVD, PVD и аналоги):

(а) поликристаллические слои;

(b) эпитаксиальные слои.

2.01.03. Технология Лэнгмюра-Блоджетт.

2.01.04. Химическое осаждение из растворов.

2.01.05. Электроосаждение.

2.01.06. Использование наноманипуляторов и зондов.

2.01.07. Плазмохимическое, ионно- и электронно-лучевое модифицирование поверхности.

2.01.08. Методы, основанные на специфических взаимодействиях биологических молекул.


2.02. Управляемые методы формирования наноструктур.

2.02.01. Оптическая литография субмикронного разрешения.

2.02.02. Электронная литография.

2.02.03. Рентгеновская литография.

2.02.04. Наноимпринтинг и травление, анодирование

2.02.05. Фокусированная ионная резка.

2.02.06. Планиризация поверхности, полировка.

2.02.07. Поверхностная иммобилизация (химическая пришивка) молекул.

2.02.08. Локальные поверхностные химические реакции.

2.02.09. Нанокапсулирование.

2.02.10. Иммобилизация мицелл и биологических нанообъектов.


2.03. Методы формирования наноматериалов.

2.03.01. Золь-гель-технологии.

2.03.02. Механохимия.

2.03.03. Криохимия.

2.03.04. Темплейтные техники в жидких средах (химическое и электроосаждение).

2.03.05. Электрофорез.

2.03.06. Керамические методы (спекание, прессование, самораспространяющийся синтез и т.п.).

2.03.07. Формирование наноматериалов с использованием биологических систем и/или методов.

2.03.08. Спрей-пиролиз.

2.03.09. Вытягивание волокон

2.03.10. Плазменные методы (электродуговой разряд, тлеющий разряд, и т.д.).

2.03.11. Методы с использованием высокого давления

2.03.12. Анодирование и травление

2.04. Методы диагностики и исследования наноструктур и наноматериалов.

2.04.01. Зондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно-силовая, сканирующая туннельная, магнитно-силовая и др.

2.04.02. Сканирующая (растровая) электронная микроскопия и локальный анализ в конфигурации электронного микроскопа.

2.04.03. Просвечивающая электронная микроскопия, в том числе высокого разрешения.

2.04.04. Люминесцентная микроскопия.

2.04.05. Дифракционные методы (рентгеновские, электронные, нейтронные).

2.04.06. Рентгеновская спектроскопия (XAS, EXAFS и др.).

2.04.07. Электронная спектроскопия поглощения и люминесцентные методы

2.04.08. Наногравиметрия (QCN).

2.04.09. Магнитно-резонансные методы.

2.04.10. Методы локального и нелокального (Auger, XPS, SIMS) анализа поверхности.

2.04.11. Терагерцовая спектроскопия.

2.04.12. Масс-спектрометрия.

2.04.13. Нелинейно-оптические методы, в том числе рамановская спектроскопия.

2.04.14. Фемто- и наносекундная спектроскопия.

2.04.15. Биологические методы, основанные на амплификации.


2.05. Методы сертифицирования и контроля наноматериалов и дигностики их функциональных свойств.

2.05.01. Порометрия и определение истинной поверхности.

2.05.02. Оптический контроль (профилометрия, флуоресценция, эллипсометрия, конфокальная микроскопия).

2.05.03. Контроль физических свойств (резистометрия, магнитные измерения).

2.05.04. Светорассеяние, гранулометрия.

2.05.05. Тестирование функциональных свойств и их стабильности (указать: каталитических, деградационных, механических, трибологических, биологической активности и т.п.).

2.05.06. Аналитические методы (в том числе анализ поверхности).

2.05.07. Разработка нанометрологических принципов и методик.

2.05.08. Контроль и тестирование биосовместимости и безопасности наноматериалов.


Раздел 3. Продукты нанотехнологий


3.01. Функциональные наноматериалы.

3.01.01. Катализаторы на носителях.

3.01.02. Интеркаляционные материалы и твердые электролиты для химических источников тока, конденсаторов и т.д.

3.01.03. Сенсорные нанокомпозиты.

3.01.04. Водород-абсорбирующие наноматериалы (гидридообразующие интерметаллиды и аналоги).

3.01.05. Наноструктурированные металлы и сплавы с особыми механическими свойствами.

3.01.06. Слоистые магнитные материалы и сверхрешетки, другие магнитные материалы

3.01.07. Наноструктурированные керамические и композиционные материалы и покрытия, в том числе оптически прозрачная нанокерамика; пьезо- и сегнето-нанокерамика; конструкционная нанокерамика, биосовместимая нанокерамика и покрытия, наноматериалы с заданными ядерно-физическими свойствами; особо твердые режущие


3.02. Высокодисперсные, высокопористые и другие традиционные материалы, включающие субмикронные фрагменты.

3.02.01. Сорбенты на основе коллоидных систем.

3.02.02. Углеродные материалы.

3.02.03. Наноструктурированные полимеры, волокна и композиты на их основе.

3.02.04. Другие пористые материалы, в том числе фильтры.


3.03. Наноэлектроника: физические принципы и объекты новой цифровой наноэлектроники.

3.03.01. Полупроводниковые наногетероструктуры (квантовые точки и квантовые проволоки на основе двумерного электронного газа).

3.03.02. Низкоразмерные углеродные структуры (нанотрубки, графен, фуллерены).

3.03.03. Нанотрубки и двумерные слои на основе неуглеродных материалов.

3.03.04. Спинтронные устройства (на основе магнитных и немагнитных гетероструктур).

3.03.05. Криоэлектроника и флуксонные устройства на основе сверхпроводящих (джозефсоновских) наноструктур.

3.03.06. Одноэлектронные устройства (SET - транзисторы, нано-электрометры, микрокулеры, болометры).


3.04. Объекты для квантовых вычислений и квантовых телекоммуникаций.

3.04.01. Сверхпроводниковые квантовые логические устройства (кубиты).

3.04.02. Кубиты на основе электронных спинов в квантовых точках и фуллеренах.

3.04.03. Кубиты на основе электромагнитных ловушек для атомов и ионов.

3.04.04. Одноэлектронные (зарядовые) кубиты.

3.04.05. Считывающие и интерфейсные устройства к кубитам.

3.04.06. Устройства для квантовой криптографии.


3.05. Наноэлектронные источники и детекторы

3.05.01. Светодиоды на основе полупроводниковых гетероструктур.

3.05.02. Органические светодиоды.

3.05.03. Твердотельные и органические лазеры.

3.05.04. Элементы солнечной энергетики.

3.05.05. Полупроводниковые и сверхпроводниковые однофотонные детекторы, матричные детекторы электромагнитных сигналов, тепловизоры высокого разрешения.

3.05.06. Полупроводниковые и сверхпроводниковые источники и детекторы терагерцового диапазона.

3.05.07. Электронные эмиттеры на основе нанотрубок и других нано-объектов.

3.05.08. Детекторы и стандарты элекромагнитных сигналов; эталоны тока, напряжения, сопротивления на основе сеток наноэлементов.

3.05.09. Сверхчувствительные магнитные детекторы на основе SQUID.

3.05.10. Сверхчувствительные SET-электрометры.

3.05.11. Квантовые электронные насосы.


3.06. Нанофотоника и коротковолновая нелинейная оптика.

3.06.01. Нанообъекты и устройства близкопольной оптики.

3.06.02. Нелинейные оптические преобразователи и волноводы.

3.06.03. Рентгеновские линзы.

3.06.04. Фотонные кристаллы.

3.06.05. Искусственные среды с отрицательным коэффициентом преломления (метаматериалы).


3.07. Сенсоры на основе наноструктур и наноматериалов.

3.07.01. Резистометрические газовые сенсоры на основе нанокристаллических материалов.

3.07.02. Ферментные сенсоры и другие биосенсоры.

3.07.03. Сенсоры на основе каталитических и электрокаталитических процессов.

3.07.04. Оптические сенсоры.

3.07.05. Молекулярное распознавание c применением наноматериалов.


3.08. Бионанотехнологии.

3.08.01. Выделение и иммобилизация биологических веществ с применением наноматериалов.

3.08.02. Диагностические методы с применением фиксированных наноструктур.


3.09. Наномедицина и диагностика.

3.09.01. Лекарственные наноматериалы.

3.09.02. Биомиметические наноматериалы.

3.09.03. Вакцины на наноплатформах.

3.09.04. Диагностические методы на микро(нано)флюидной основе.

3.09.05. Нанокапсулирование лекарственных препаратов.


3.10. Микро- и нано-механика, нанотрибология и нанофлюидика

3.10.01. Микромеханические системы, наноприводы, наноманипуляторы.

3.10.02. Микро(нано) электромеханические системы (MEMS/NEMS).

3.10.03. Нанофлюидные теплоносители.

3.10.04. Молекулярные моторы.


Раздел 4. Вспомогательный

(создан для описания тематик фактически проинвестированных Роснано проектов, не относящихся непосредственно или вообще не относящихся к сфере нанотехнологий)


4.01. Материалы и комплектующие

4.01.01. Кремний поликристаллический

4.01.02. Кремний монокристаллический

4.01.03. Кремний аморфный

4.01.04. Диэлектрические монокристаллические материалы (ниобат стронция, титанат бария и т.п.)

4.01.05. Кварц

4.02. Молекулярные компоненты

4.02.01. Люминесцирующие молекулы и красители

4.02.02. Связующие, пластификаторы

4.02.03. Молекулярные реагенты для технологий материалов (например, трихлорсилан для производства кремния)

4.02.04. Молекулярные кристаллы (например, молекулярные магниты)

4.02.05. Макромолекулы (полимеры и «супрамолекулярные» образования), полимерные пленки микронных и более толщин.

4.03. Интегральные микросхемы и технологическое моделирование

4.04. Инфраструктура

4.04.01. Организация снабжения сырьем и комплектующими

4.04.02. Безопасность в помещениях и охрана труда


Раздел 5. Образовательный

Фундаментально-научные направления, к которым относятся учебные дисциплины в программах подготовки кадров для наноиндустрии [с указанием кодов научных классификаторов http://experts.itp.ac.ru/science/about]


5.01. Общеобразовательные курсы (для бакалавриата и послевузовского образования)

5.01.01. Математические дисциплины. [02,

5.01.02. Статистическая физика и кинетика (дополнительные главы). [05

5.01.03. Квантовая механика (дополнительные главы)

5.01.04. Электродинамика сплошных сред


5.02. Физические основы нанотехнологических процессов и метрологии.

5.02.01. Электронная, ионная и рентгеновская оптика [41, 42,

5.02.02. Cтолкновения и взаимодействия атомов и молекул в газовой фазе [34

5.02.03. Процессы в низкотемпературной плазме и газовом разряде, взаимодействие плазмы с твердым телом [54

5.02.04. Рентгеновская и нейтронная дифракция (физические основы методов)

5.02.05. Электронная дифракция и электронная микроскопия (физические основы методов)

5.02.06. Зондовая микроскопия и спектроскопия (физические основы методов)

5.02.07. Методы исследования поверхности (Auger, XPS, UPS, SIMS) (физические основы методов)


5.03. Химические и физико-химические основы нанотехнологических процессов.

5.03.01. Химические реакции в твердой фазе, [2032

5.03.02. Процессы полимеризации и поликонденсации [2061

5.03.03. Криохимические процессы [2081

5.03.04. Кинетика химических процессов в жидкостях и стеклах [2082

5.03.05. Стабилизация малых частиц и тонких пленок (коллоидная химия), самоорганизация в низкоразмерных системах [2091, 2094

5.03.06. Электрокинетические явления [2092

5.03.07. Электрокристаллизация и электроосаждение [2115

5.03.08. Фотохимические и фотокаталитические процессы [2122, 2123

5.03.09. Радиационно-химические процессы [2124


5.04. Физика твердого тела (в связи с принципами работы устройств – продуктов нанотехнологий).

5.04.01. Фазовые равновесия и фазовые переходы [64

5.04.02. Электронная структура твердых тел [71

5.04.03. Электронный транспорт в твердых телах [72

5.04.04. Электронная структура тонких низкоразмерных систем и поверхности твердых тел [73

5.04.05. Сверхпроводимость [74

5.04.06. Магнитные свойства твердых тел [75

5.04.07. Ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонанс, эффект Мёссбауэра [76

5.04.08. Диэлектрики, пьезо- и сегнетоэлектрики [77

5.04.09. Электронная и ионная эмиссия из твердых тел [79

5.04.10. Ионный транспорт в твердых телах [66


5.05. Оптика и плазмоника (в связи с принципами работы высокотехнологичных оптических устройств).

5.05.01. Электронная структура атомов и молекул, их взаимодействия с фотонами, фотохимические процессы [31, 32, 33, 2121].

5.05.02. Оптические свойства твердых тел [78

5.05.03. Люминесценция и люминесцентная спектроскопия

5.05.04. Терагерцовая генерация и спектроскопия

5.05.05. Нелинейно-оптические явления


5.06. Дисциплины, связанные с ключевыми функциональными свойствами наноматериалов [см. также в 5.4 и 5.5].

5.06.01. Структура твердых тел, кристаллохимия и кристаллография, фазовые диаграммы [61, 2033, 2034

5.06.02. Структура жидкости [61

5.06.03. Механические и акустические свойства конденсированных сред [43, 45, 46, 62

5.06.04. Гидродинамика, реология, макрокинетика в жидких и неупорядоченных средах [47,83, 2083, 2093, 2114

5.06.05. Термические свойства конденсированных сред [44, 65

5.06.06. Ионный транспорт в конденсированных средах, интеркаляция [2035, 2116

5.06.07. Химическое преобразование и хранение энергии [84

5.06.08. Строение и свойства полимеров и их растворов [2063, 2064

5.06.09. Адсорбция из газовой фазы и жидкости [2101, 2111

5.06.10. Каталитические процессы [2102, 2103


5.07. Инженерно-технические дисциплины.

5.07.01. Технологии радио- и микроволновых устройств [84].

5.07.02. Технологии традиционной микроэлектроники [84, 85].

5.07.03. Технологии магнитных устройств [85].