Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям
жүктеу/скачать 12,63 Mb. Pdf көрінісі
|
Nanomateriali i nanotehnologii bak
| 1 НАНОМАТЕРИАЛЫ
1.1.Нанокластеры и наноматериалы 1.1.1. Нанокластеры и их классификация В диапазоне размеров 1 нанометр -100 нанометров (1нм = 10 -9 м - 100 нм = 10 -7 м) возникает новый мир, в котором меняются физические и химические свойства любых вещества, и где сходятся предметы исследования физических, химических и биологических наук. Наномир - это часть пространства, в котором из атомов, путем самоорганизации формируется вещество, живое или неживое. Будущее наномира не только в том, что будет наноэлектроника или нанохимия или нанобиология. Важнейшим прикладным значением наносостояния является возможность конвергенции (схождения) неорганического, органического и биологического мира и создание невиданных ранее в природе новых веществ и существ. Основной вклад в получение и исследование наноматериалов внесли химики. За 70-80 лет химики синтезировали несколько сот различных нанообъектов - частиц, материалов, структур. Это кентавры, коацерваты, тактоиды, фазоиды, аллофены, гигантские кластеры, фуллерены, фуллероиды, нанотрубки и т.п. Физики получили графен. Что определяет многообразие структур в наномире? Ответ: квантовый характер наносостояния и особые статистические законы, доминирующие в наномире. Наносистемы далеки от равновесия, из-за наличия развитой поверхности. Положение атомов вблизи поверхности отличны геометрически и физически от положений в объеме кристалла. Состав приповерхностного слоя не соответствует стехиометрическому составу химического соединения. Наночастицами считаются образования, состоящие из атомов или молекул с размерами меньшими 100 нанометров. Наночастицы (биологические, органические, металлорганические) являются некими индивидуальными образованиями, обладающими специфическим строением. В 1999 году были открыты когерентные границы в наночастицах ( кентаврах ). Это означало что «многофазные» наночастицы не имеют стандартных границ раздела. А.И. Русанов показал, что понятие фазового или агрегатного состояния неприменимо к наночастицам. Между атомами вещества из таблицы Менделеева при расстояниях меньших или равных 1 нм возникают силы притяжения. В результате действия этих сил могут образовываться атомные конфигурации с прочными связями (ковалентными, ионными или металлическими) и слабыми (Ван-дер- вальсовскими, водородными). 9 Атомные ассоциаты, содержащие небольшое количество атомов, называют молекулами или кластерами (объединениями). Чем меньше частица и ниже температура, тем сильнее проявляются её квантовые свойства. Нанокластеры находясь на молекулярном уровне строения вещества в диапазоне 1 нм -100 нм , кардинально отличаются по свойствам от атомов и микрочастиц. Именно нанокластеры являются основными «элементами», из которых строятся различные нанообъекты живущие в наномире. Образуются размерные цепочки нанообъектов из наномира в микромир и далее в макромир: Изолированные одиночные нанокластеры Наносистемы Наноструктуры Наноматериалы Наноустройства Нанотехнологии . Нанокластер подобен молекуле. Он состоит из атомов на поверхности и атомов внутри кластера. В нанокластере с размером несколько нанометров большая часть атомов находится на его поверхности, для больших нанокластеров – более 10%. Изучение нанокластеров и наноструктур является предметом физической химии и включает способы получения нанокластеров, их свойства и применения в виде наноматериалов и технических наноустройств, используемых затем в различных нанотехнологиях. Общепринятой классификации нанокластеров пока не существует. Классификация нанокластеров (по способу получения) предложена Суздалевым И.П. [2]: жүктеу/скачать 12,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|