Основы технологии наноматериалов

Fundamentals 
oF nanomaterial technology

laboratory practical course

Stavropol
Publisher
North Caucasus Federal University
2022

UDC  620.22 (075.8)
BBК  22.383.5 в7 я73

О 75

Published by the decision 
of the Editorial and Publishing Council 
North Caucasus 
Federal University

© North Caucasus 
Federal University, 2022

О 75 
Fundamentals of nanomaterials technology: textbook (laboratory 
workshop) / I. M. Shevchenko, M. A. Yasnaya, A.V. Blinov, etc. – 
Stavropol: Publisher NCFU, 2022. – 62 p.

The manual is compiled in accordance with the requirements of the 
Federal State Educational Standard of Higher Education (FGOS VO 3++), 
in accordance with the working curriculum and the work program of the 
discipline; it presents laboratory work containing brief theoretical information 
on the topics of work, methodological guidelines for their implementation, 
plans for the preparation of a report, control questions and tasks on the studied 
topic, recommended literature, test tasks for the control of the studied material. 
It is intended for students studying in the bachelor’s degree program 
28.03.02 Nanoengineering, directions (profiles) «Diagnostics of materials 
and nanosystems in industry»; «Nanotechnology and nanomaterials».

UDC 620.22 (075.8)
BBК 22.383.5 в7 я73

Authors-compilers :
Ph. D., Assoc. Prof. I. M. Shevchenko, 
Ph. D., Assoc. Prof. M. A. Yasnaya, 
Ph. D., Assoc. Prof. A.V. Blinov,
Ph. D., Assoc. Prof. A. A. Blinova, 
Ph. D., Assoc. Prof. A. G. Ispiryan

Reviewers:
Ph. D., Assoc. Prof. S. A. Kunikin 
Ph. D., Assoc. Prof. O. A. Dyudyun 
(Stavropol State Medical University)

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 
НАНОМАТЕРИАЛОВ 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 

Ставрополь
Издательство
Северо-Кавказского федерального университета
2022

УДК  620.22 (075.8)
ББК  22.383.5 в7 я73

О 75

Печатается по решению 
редакционно-издательского совета 
Северо-Кавказского 
федерального университета

© Северо-Кавказский 
федеральный университет, 2022

О 75    Основы технологии наноматериалов: учебное пособие (лабора-

торный практикум) / И. М. Шевченко, М. А. Ясная, А. В. Блинов 
и др. – Ставрополь: Из-во СКФУ, 2022. – 62 с.

Пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального 
государственного образовательного стандарта высшего образования 
(ФГОС ВО 3++), в соответствии с рабочим учебным планом и рабочей 
программой дисциплины; в нем представлены лабораторные работы, 
содержащиe краткие теоретические сведения по темам работ, методические 
указания по их выполнению, планы составления отчета, контрольные 
вопросы и задания по изучаемой теме, рекомендуемую литературу, 
тестовые задания для контроля изучаемого материала.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
бакалавров 28.03.02 Наноинженерия, направленностям (профилям) «
Диагностика материалов и наносистем в промышленности»; 
«Нанотехнологии и наноматериалы».

УДК 620.22 (075.8)
ББК 22.383.5 в7 я73

Составители:
канд. техн. наук доцент И. М. Шевченко, 
канд. хим. наук доцент М. А. Ясная, 
канд. техн. наук доцент А. В. Блинов, 
канд. техн. наук доцент А. А. Блинова, 
канд. физ.-мат. наук доцент А. Г. Испирян

Рецензенты:
канд. физ.-мат. наук доцент С. А. Куникин,
канд. хим. наук доцент О. А. Дюдюн
(Ставропольский государственный медицинский университет МЗ РФ)

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ........................................................................................................6

 
1. Введение в лабораторный практикум по технике 
 
 
безопасности в помещении лабораторий 
 
 
тонкопленочных технологий  .........................................................7

 
2. Синтез тонких (нано-размерных) пленок методом 
 
 
мономолекулярного наслаивания  ..............................................12

 
3. Получение ультратонких пленок кремния методом 
 
 
вакуумного лазерного испарения  ...............................................23

 
4. Технология нанесения тонких пленок методом 
 
 
ионно-лучевым распылением, для создания 
 
 
сложных наногетеростуктур  ........................................................32

Тестовые задания для контроля изученного материала  ........................49

- 6 -

Основы технологии наноматериалов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум к выполнению лабораторных работ 
составлен в соответствии с требованиями ФГОС ВО, рабочих 
учебных планов по программе бакалавриата, программы 
дисциплины «Основы технологии наноматериалов». 
Лабораторный практикум включают в себя теоретическое 
обоснование, методику и порядок выполнения лабораторных 
работ, указание по технике безопасности (ТБ), перечень контрольных 
вопросов, список рекомендованной литературы.
Основной целью изучения данной дисциплины является 
формирование у обучающихся набора компетенций ПК-3 и 
соответствующие индикаторы ИД-1 ПК-3; ИД-2 ПК-3; ИД-3 
ПК-3; ИД-4 ПК-3 через формирование теоретической основы 
для понимания процессов комплексных современных знаний 
в области нанотехнологии, а именно освоения теоретической и 
практической основы дисциплины «Основы технологии нано-
материалов», для понимания процессов синтеза и исследования 
физико-химических свойств материалов и явлений, протекающих 
в них, а также ознакомление с современными проблемами 
и достижениями нанотехнологии (синтез и исследование нано-
частиц, наноструктур и наноматериалов на их основе). 
Основной задачей изучения дисциплины является создать условия 
для освоения профессиональных компетенций и соответствующих 
индикаторов, овладение глубокими теоретическими 
знаниями, касающимися методов синтеза современных материалов 
с заданными свойствами, технологических особенностей и 
исследования свойств и диагностики перспективных наномате-
риалов и наноструктур. 

- 7 -

Лабораторная работа 1

1. ВВЕДЕНИЕ В ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 
 
ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ 
 
В ПОМЕЩЕНИИ ЛАБОРАТОРИЙ 
 
ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 

Цель работы: получить знания, теоретических и практических 
основ безопасной работы в научно-исследовательских лабораториях, 
а также уметь оценивать и контролировать риски 
уменьшать их либо полностью устранять. 
В результате выполнения лабораторной работы студенты 
должны:
• 
знать: теоретические основы правил безопасной работы 
в научно-исследовательских лабораториях, а также 
правила безопасной работы с различными химическими 
веществами;
• 
уметь: организовывать безопасную работу в соответствии 
с проведенным инструктажем;
• 
владеть: навыками безопасной работы в научно-исследовательской 
лаборатории; способностью демонстрировать 
знания в данной области и готовностью использовать 
их в чрезвычайной ситуации.

Теоретическая часть
Студенты, начавшие изучать дисциплину «Основы технологии 
наноматериалов» допускаются к выполнению лабораторных 
только после прохождения вводного инструктажа о соблюдении 
мер безопасности и после собеседования по вопросам техники 
безопасности. Проведение всех видов инструктажа регистрируется 
в журнале. 
Проведение вводного инструктажа, контроль выполнения правил 
техники безопасности во всей лаборатории и ведение журнала 
инструктажа осуществляет преподавателем или инженером 
(лаборантом), которые прикреплены к данной лаборатории.
Все студенты, работающие в лаборатории, должны находится 
в ней в необходимой спецодежде: белом халате из хлопчатобумажной 
ткани; при необходимости применять фартуки, 

- 8 -

Основы технологии наноматериалов

средства индивидуальной защиты глаз и рук. Для защиты рук от 
действия кислот, щелочей, солей, растворителей применять резиновые 
перчатки, на которых не должно быть порезов, проколов 
и других повреждений. Надевая перчатки, следует посыпать 
их изнутри тальком.

Требование в соответствии с инструкцией 
перед началом работы 
Перед началом работы необходимо соблюдать следующие 
правило:
• 
привести в порядок спецодежду, а именно халат и рукава 
на нем застегнуть волосы убрать под облегающий головной 
убор;
• 
проверить и убедиться в исправности приточно-вытяжной 
вентиляции;
• 
проверить исправность приборов на рабочем месте и наличие 
четких надписей на бутылях и склянках с реактивами;
• 
проверить освещение рабочего места. 
При работе с вредными и токсичными веществами необходимо 
за 15 –20 минут до начала работы включить приточно-вытяжную 
вентиляцию и выключить ее через 20–30 минут после 
окончания работы с ними.
Перед работой с электроприборами и электрооборудованием 
необходимо проверить:
• 
диэлектрические коврики – внешний вид которых не имеет 
дефектов в виде проколов, надрывов и трещин. Ди- 
электрические коврики должны быть чистыми и сухими;
• 
целостность изолирующих рукояток инструментов;
• 
наличие и целостность заземления (зануления) электрооборудования;
• 

наличие ограждений токоведущих частей электроустановки.
• 

Требование в соответствии с инструкцией 
во время работы 
• 
во время работы необходимо выполнять только те задачи, 
которые поставлены преподавателем в соответствии 
с учебным планом;

- 9 -

• 
соблюдать правило перемещения в помещении;
• 
использовать лабораторное оборудование только по назначению;
• 

знать химические и физические свойства анализируемого 
материала, продуктов реакции, химических реактивов, 
особенно их токсичность, огнеопасность и взрывоопасность; 
• 

уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения; 
• 

не приступать к работе с неизвестными веществами и химическими 
реактивами (на всех емкостях с химическими 
реактивами и химическими растворами должны быть 
этикетки с четкими надписями).
При работе с электрооборудованием в лабораториях студенту 
запрещается:
• 
прикасаться к открытым токоведущим частям и корпусам 
электрооборудования, кабелям, проводам;
• 
класть на электрические щитки, пульты управления, электрические 
машины и пускатели какие-либо предметы;
• 
использовать муфельные печи и сушильные шкафы,  
а также другие электронагревательные приборы не по назначению;
• 

вскрывать защитные кожуха пусковой аппаратуры и проникать 
за ограждения распределительных устройств.
При обнаружении повреждения электроприборов, электропроводки, 
распределительных устройств необходимо немедленно 
прекратить работу и сообщить о случившемся преподавателю 
либо инженеру (лаборанту) лаборатории.

Требование в соответствии с инструкцией 
в аварийных ситуациях 
Во время работы могут возникнуть следующие аварийные 
ситуации:
• 
возникновение пожара, взрыва;
• 
поражение электрическим током;
• 
попадание кислоты или щелочи на кожу или в глаза;

Лабораторная работа 1

- 10 -

Основы технологии наноматериалов

• 
выделение или образование едких, ядовитых, огне- или 
взрывоопасных веществ.
При возникновении аварийной ситуации студент обязан прекратить 
работу, немедленно сообщить о случившемся либо инженеру (
лаборанту) лаборатории.
Все помещения лаборатории должны соответствовать требованиям 
электробезопасности при работе с электроустановками 
по ГОСТ 12.1.019-79, а также пожаробезопасности в соответствии 
с ГОСТ 12.1.004-91 [1] и иметь средства пожаротушения 
по ГОСТ 12.4.009-83. 

Требование в соответствии с инструкцией 
по окончании работы 
После окончания работы необходимо выключить оборудование 
и водопроводные краны, а также удалить из помещения отходы 
горючих и огнеопасных веществ, отработанные жидкости 
(сливы), мусор, загрязненную ветошь, перекрыть общий газовый 
и водопроводный краны, отключить электропитание. Снять 
спецодежду, привести ее в порядок и убрать в шкаф. Тщательно 
вымыть лицо и руки с мылом или очищающей пастой. 

Задания

1. 
Прохождения вводного инструктажа о соблюдении мер 
безопасности.
2. 
Освоить правила по технике безопасности перед началом 
работы, во время работы и по окончанию работы. 
3. 
Изучить все аспекты в области безопасной работы, в случаях 
аварийной ситуации.
4. 
Овладеть навыками безопасной работы с электрическим 
оборудованием в соответствии с ГОСТ 12.1.019-2017.
5. 
Овладеть навыками безопасной работы с вредными веществами 
в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76.
6. 
Прохождение собеседования по вопросам техники безопасности.

7. 
Регистрация в журнале инструктажей.

- 11 -

Содержание отчета

Отчёт о выполнении лабораторной работы должен содержать 
наименование и цель работы, законспектированные правила поведения 
в научно-исследовательской лаборатории.

Контрольные вопросы 

1. 
Перечислите правила работы с реактивами.
2. 
Какие жидкости относятся к легковоспламеняющимся? 
Перечислите правила работы с легковоспламеняющимися 
жидкостями.
3. 
Куда следует сливать агрессивные жидкости? 
4. 
В соответствии с какими нормативными документами 
необходимо проверять степень работоспособности лабораторий? 

5. 
Первая помощь при термических ожогах?
6. 
Первая помощь при отравлением химическими веществами ? 


Рекомендуемая литература

1.  ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
2.  ГОСТ 12.4.009-83. Система стандартов безопасности труда. 
Пожарная техника для защиты объектов.
3.  ГОСТ 12.1.019-2017. Система стандартов безопасности труда 
Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов 
защиты.
4.  ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. 
Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. 
Основные виды. Размещение и обслуживание.

Лабораторная работа 1