Развитие современных нанотехнологий неразрывно связано с развитием новых и совершенствованием известных методов диагностики.

Специфика углеродных наноструктур, к которым относятся многообразные типы фуллеренов, углеродных нанотрубок, наноалмазы, онионы, нанографит и недавно открытые графены, связана с тем, что эти объекты имеют характерный размер менее 10 нм, и, в ряде случаев, представляют собой сложную структуру из sp2/sp3 гибридизованных атомов углерода.

Дополнительная сложность возникает при необходимости определить не только присутствие, но и локализацию атомов примеси на масштабе несколько десятков нанометров. Кроме того, указанные типы углеродных наноструктур синтезируются не только в виде объемных материалов, но и существуют как в виде порошков, так и в виде суспензий и золей, для исследования которых требуется развитие или модификация диагностик, применяемых ранее только для исследования объемных твердых тел. Отдельной задачей представляется и диагностика указанных объектов в газовой фазе.

Общепринятым становится утверждение, что только комплекс диагностических методов позволяет получить достоверные знания о свойствах углеродных наноструктур. Именно поэтому в подавляющем большинстве случаев научные публикации, посвященные исследованиям свойств углеродных наноструктур, представляют авторы, являющиеся специалистами в разных областях физики и химии, что отражает принципиально междисциплинарный характер исследований углеродных наноструктур.

Электрохимические методики позволяют отследить перемещение индивидуальных микрочастиц в пространстве и времени.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2376

Многие бактерии могут перемещаться в жидкости, используя жгутики. При таком перемещении часть бактерий движутся по направлению к аттрактантам, некоторые стараются оказаться на максимальном удалении от вредных веществ, ряд из них перемещается, используя в качестве «ориентиров» свет, силу тяжести или магнитные поля. Процессы перемещения микроорганизмов могут быть связаны с развитием инфекций. Исследователи в области нанотехнологии также ищут способы определения движения наночастиц, которые могли бы оказаться полезными для разработки наноустройств.

Исследователи из Оксфорда и Кембриджа предлагают новый электрохимический метод для слежения за микрообъектами, движущимися в жидкости. Исследовательская группа под руководством Ричарда Комптона (Richard G. Compton) смогла использовать набор микроэлектродов для того, чтобы наблюдать за перемещением крошечной отдельной сферы из базальта.

Исследователи из Британии расположили четыре небольших электрода (150×150 мкм) на дне небольшой ячейки, каждый из электродов может контролироваться независимо от других. Для демонстрации возможностей исследователи изучали перемещение базальтовой сферы диаметром 330 мкм. Под основанием ячейки был размещен магнит, который использовался для перемещения магнитной базальтовой сферы. Положение магнита регулировалось с помощью шагового двигателя.

Исследователи из Британии расположили четыре небольших электрода (150×150 мкм) на дне небольшой ячейки, каждый из электродов может контролироваться независимо от других. Для демонстрации возможностей исследователи изучали перемещение базальтовой сферы диаметром 330 мкм. Под основанием ячейки был размещен магнит, который использовался для перемещения магнитной базальтовой сферы. Положение магнита регулировалось с помощью шагового двигателя.

Полевые электронные эмиттеры на основе углеродных нанотрубок (УНТ) отличаются высоким током эмиссии при относительно небольшом приложенном напряжении (на уровне 1000 В). Разработка подобных систем требует решения целого ряда технических проблем, которые в первую очередь связаны с необходимостью выращивания однородных массивов вертикально ориентированных УНТ заданной геометрии

Нанотрубки, составляющие эмиссионный катод, обычно содержат металлические частицы катализатора, наличие которых могут изменить эмиссионные свойства УНТ. Такие частицы сопровождают рост нанотрубки и вряд ли могут быть легко удалены по окончании роста, когда необходимость в их присутствии отпадает. Тем самым возникает проблема исследования свойств таких частиц и установления их влияния на эмиссионные характеристики катода.

В статье в журнале Science говорится о тончайших слоях из сложных окислов металлов — алюмината лантана LaAlO₃ и титаната стронция SrTiO₃, чья проводимость управляется пульсацией напряжения. Эти оксиды дают исследователям больше возможностей, чем кремниевые полупроводники. Поскольку металлооксидные пленки в состоянии сохранять базисные цифровые значения «0» и «1» без подачи на них напряжения, они могут служить основой для энергонезависимых запоминающих устройств. Первые тестовые измерения так называемой схемы SketchFET, которые немецкие ученые провели совместно с коллегами из Питсбургского университета (США), показали хорошо контролируемое поведение образцов в режиме переключения при комнатной температуре.

Рис. Электронные логические схемы могут изготавливаться из структур толщиной в несколько нанометров