8 Дәріс Тақырып. Нанобөлшектердің жинақталуы
жүктеу/скачать 350,96 Kb.
|
№8 Дәріс
срс 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Кластерлерден жинау.
| «Ұлу» моделi. Фуллерендердiң түзiлуiн болжайтын келесi модель - "ұлу" моделi. Бұл модель бойынша фуллерендi алғанда плазмада өсетiн көмiртектi кластер қисайған жапырақша формасында болады, атомдар арасындағы байланыстарды бесбұрыштар мен алтыбұрыштар тузедi. Өсу үдерiсiнде бұл жапырақша аралық еркiн байланыстар санын азайтуға тырысады. Қарастырылған модельде көмiртектi кластердiңөсуi ұлу қабыршағының өсуiне ұксас (8.2-сурет).
8.2-сурет. Ұлу моделіне сәйкес көміртекті кластердің өсуі. Өсетiн кластерлердiң бip бөлiгi фуллеренге тұйықталады,қалғандары күйенiң «квазиспиральдi» бөлшектерiне өседi. Бұл модель фуллерендердiң түзiлуiн графиттiң булануымен ғана байланыстырмайды. Сондай-ақ С300-ге дейiнгi үлкен көмiртектi кластерлердiң иондануының екiншi потенциалы мен термоиондық эмиссиясын зерттеулер олардың барлығы "квазиспиральдi" бөлшектер емес, фуллерендер екендiгiн керсеттi. Бiрақ кейбiр шарттарда С60үлкен шығымыбұл модельмен түсiндiрiлмейдi. Жалында күйе қарастырылған модельбойынша түзiледi деп болжанады. Дегенмен бiрқатар жұмыстарда жалындағы күйе бөлшектерi "квазиспиральдi" формада дегенге қарсы пiкiрлер берiледi: 1) күйе бөлшектерiнде О, Н және басқа элементтер атомдары бар; 2) күйе белшегiнiң химиялыққасиеттерi графитте қараганда бензол қасиеттерiне жакын; 3) күйе бөлшектерiнiң ЯМР зерттеулерi оларда полициклдi көмiрсутектердiң бар екендiгiн керсеттi; 4) күйе бөлшектерiнiң рентген сәулелерiнiң шашырау спектрi графитке қарағанда, полициклдi көмiрсутектердiң шашырау спектрiне жақын. Кластерлерден жинау. Жоғарыда келтiрiлген модельдерге тиiстi кемшiлiктер «бесбұрыш ережесi» деп аталатын фуллерендердiң түзiлу моделiнде жойылған. «Бесбұрыш ережесiне» сәйкес есетiн жапырақша жанған кезде бесбұрыштар алтыбұрыштар мен бөлiнедi де, соңында С60 фуллереннiң түзiлуiне алып келедi. С60 –дан үлкен кластерлердiң басым саны тек атомдардың жұп санынан құралған, сондықтан бесбұрыш ережесi С60 -тіңөcyi С2-нің кезекпен қосылуы нәтижесiнде жүзеге асатыны туралы болжаммен толықтырылған. Фуллерендердiң үлкен фрагменттерден, атап айтқанда С60-тiңүш С20-дан жинақталуының бiрнеше тәсiлдерi ұсынылған, сондай-ак: С60 -тiң алты С10 -нан; «сақиналардан жинақталу» моделi (8.3-сурет). C10+C12+2C18+C2=C60,2C10+2C20+C24=C84C10+C8 +C20+C16 3C2=C70, тағы басқа құсас фрагменттерде жинақтау тәсiлдерi ұсынылған. «Сақиналардан жинақтау» моделiнiң авторлары бұл модельдiң негiздемесiн ЯМР көмегiмен нақты симметриялы С84 изомерiнiң экспериметтiк анықталуымен түсiндiредi. Бiрақ кейiнгi ЯМР зерттеуi эксперименттi дәлелдемедi. Фуллерендердiң жинақталу модельдерi «фуллерен фрагменттерi» құрылымына сәйкес құрылымы бар Сn кластерлерiнi4 болуын болжауды. Атап айтқанда, n=10-19 болғанда бұл кластерлер- полициклдi жазық жапырақшалар, n>20 болғанда - полициклдi бүгiлген жапырақша тостағаншалар, бұл жапырақшалардың құрылымына тек бес және алты бұрыштар кiредi. 8.3-сурет. «Сақиналардан жинақтау» моделiне сәйкес С60 фуллереннiң түзілу сызбанұсқасы Фуллерендердi синтездеу кезiнде буферлi газға сутек қосқанда (синтездi тоқтату үшiн) ароматты көмiрсутектер СnНm , n=15-20 алынады. Бұл кезде алынған көмiрсутектердiң құрылымы көмiрсутек кластерлерiнiң құрылымына ұқсас болды, олар алдыңғы модельдерде фуллерендерге iзашар болып табылады. Бұл жайт бiрақ плазмасуыған соң көмiрсутектер түзiлетiн ыстық көмiртектi кластерлердiң дәл сондай өлшемдерi мен құрылымы бар екендiгiн дәлелдей алмайды. Құрылымы әртүрлi көмiртек кластерлерiнiң энергиясын теориялық есептеу, электрондық қозғалғыштығы мен фотоэмиссия спектрiн эксперименттiк зерттеулер 15-20 атомнан тұратын мұндай кластерлердiң құрылымын дәл есептеу бициклдi С10 кластерi нөл температурада да тұрақсыз екендiгiн көрсеттi. 11-13 атомнан тұратын кез келген полициклдi кластерлер тұрақсыз болып келедi. Алғашқы тұрақты полициклдi С14 кластерiнiң құрылымы "сакинадан жинақтау" моделiне қажеттегiдей жазық емес үш өлшемдi n=10-20 көмiртектi Сn кластерi бесбұрыш пен алтыбұрыштардан тұратын полициклдi жазық жапырақша екендiгiн, графиттiн абляциясында алынған кластерлердi басқа зерттеулер де дәлелдей алмады. Сутек қатысында графиттi лазерлiк абляциялау кезiнде пайдаболатын көмiрсутектердiң масс-спектрiн талдау сутек қосылатынбастапқы Сnкөмiртек кластерлерi (n=10-20) тiзбек пен сақинаекендiгiн көрсеттi, бiрақ бициклдi кластерлердiң бар екендiгiн де жоққа шығармайды. Осыған ұқсас экспериментте көмiртек плазмасында 44 атомға дейiн тiзбектер анықталды. Көмiртек кластерлерiнiң фотоэмиссия спектрiн зерттегенде n=29 дейiн сақиналар анықталды. Есептеулер бойынша көмiртек кластерлерiнiң изомерлерiнiң арасында n> 20 болғанда фуллерендер, n<25 болғанда сақиналардың байланыс энергиясы үлкен. Көмiртек кластерлерiнiң қозғалғыштығын зерттеу Сn кластерлерi - егер n <10 болса, тiзбек, 7 "Сақиналардан жинақтау" моделіне ұқсас фуллерендердi жинау модельдерi полициклдi көмiрсутектер арасындағы химиялық реакциялар нәтижесiнде фуллерендердiң түзiлуiн дұрыс сипаттай алады. Мұндай модельдер, мысалы, жалындағы және нафталин пиролизiкезiндегi С60фуллеренiнiң синтезiн сипаттайды. жүктеу/скачать 350,96 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|