НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Московский инженерно-физический институт
Факультет автоматики и электроники
Кафедра «Микро- и наноэлектроники»
Компьютерный практикум -16
Нано частицы в популярном изложении
Студент группы А04-11: Г.Д. Бокитько
Преподаватель: доцент В.А. Лапшинский
Москва 2016
Аннотация
Данный проект представляет собой конспект книги А.Д. Зимона Карлики. Нано частицы в популярном изложении. В книге в научно-популярной форме рассказывается об особенностях, свойствах и практической значимости наночастиц, обладающих большой удельной поверхностью, избтком поверхностной энергии, размерным эффектом. Именно эти качества обуславливают повышенную активность наночастиц и являются той основой, на которой строится содержание книги.
Глоссарий
Агрегатное состояние - состояние одного и того же вещества в определённом интервале температур и давлений, характеризующееся определёнными, неизменными в пределах указанных интервалов, качественными свойствами
Фулерены - молекулярное соединение, принадлежащее классу аллотропных форм углерода и представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.
Электрофорез - это электрокинетическое явление перемещения частиц дисперсной фазы (коллоидных или белковых растворов) в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля.
Международная система единиц (SI) - система единиц физических величин, современный вариант метрической системы.
Дисперсные системы- это образования из двух или большего числа фаз (тел), которые практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически.
Оглавление
Глава 1. Нано – не давно забытое старое, а новое на базе старого
Глава 2. Карлики многолики
Глава 3. Карлики превращаются в великанов
Глава 4. Стальная блоха, которая шевелила усиками и танцевала
Глава 5. Мелкоскоп из повести Н.С. Лескова “Левша”
Глава 6. Хозяин-барин
Глава 7. Мир обойденных величин
Глава 8. Жизнь и её изменчивость
Глава 9. Конец – всему делу венец
Список литературы
Глава 1
Нано – не давно забытое старое, а новое на базе старого
В разных странах раньше использовались различные единицы размеров. С целью единства измерения длины в 1960 году была введена Международная система единиц (SI). Согласно данной системе, длина – это величина , характеризующая протяженность, удалённость и перемещение тел или их частей вдоль заданной линии; единица длины – метр.
Первой наукой обратившей внимание на наноразмерные частицы балы коллоидная химия. Интересно, что назывались эти частицы ультрадисперсными или высокодисперсными системами. Применение термина НЧ началось с разработки атомных и ракетно-космических проектов. По способу применения они подразделяются на добавки в топливо и любые другие материалы. Современную же историю нанопарадигмы принято вест от лекции Ричарда Фейнмана в 1959году. Спустя пару лет всевозможные термины с приставкой “нано” стали появляться как из рога изобилия.
Глава 2
Карлики многолики
Коллоидная химия – это наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях; первые и являются объектом изучения данной науки.
Дисперсные системы гетерогенны, т.е. состоят из двух и более фаз. Однако, это лишь часть определения дисперсной системы, так как одна часть такой системы раздроблена. Для коллоидной химии обязательно наличие границ раздела фаз, в то время как в физике это не обязательно
 Рис. 1 Дисперсные системы
Форма частиц дисперсной фазы определяет дисперсность. Различают три вида систем по геометрическому принципу
Рис.2 (а) одномерная, (б) двумерная, (в) трёхмерная дисперсная система. Стрелками показаны размеры определяющие дисперсность
Минимальный размер наночастицы равен 2нм, а максимальный 100нм
Глава 3
Карлики превращаются в великанов
Удельная поверхность раздела фаз НЧ = Удельная поверхность + дополнительная удельная поверхность самих частиц.Рассмотрим дополнительную удельную поверхность. Типичные представители это фулереныи нанотрубки, они могут формировать наноструктуры с огромной поверхностью раздела фаз.
 Рис. 3(а) фулерены, (b),(c),(d) нанотрубки
Глава 4
Стальная блоха, которая шевелила усиками и танцевала
|
название
|
Диспергирование
|
Конденсация
|
Самопроизвольные способы получения
|
ОВР
|
|
определение
|
Дробление более крупных частиц на мелкие
|
Получение более крупных частиц из мелких
|
Эпитаксия- Самопроизвольный рост кристалла на поверхности другого
|
Получение НЧ при помощи ОВР
|
|
пример
|
Получение муки из зёрен
|
Диффузионный сок сахарозы при охлаждении в результате конденсации из жидкого состояния переходит в твёрдое
|
|
|
|
Способы
|
- Механическоедиспергирование-путём вращения шаров в объеме вещ-ва
- Вибрационный принцип – вибрация корпуса и движение шаров
Суть- силовой контакт с инородным телом
|
Характерно образование частиц в результате фазового перехода
- Конденсация
- Кристаллизация
- десублимация
|
- Газофазная эпитаксия
- Молекулярно-лучевая эпитаксия
|
Методы коллоидной химии
|
|
особенности
|
КПД, степень диспергирования
|
Большое разнообразие методов. Они основаны на быстрой конденсации паров в условиях, исключающих слипание наночастиц
|
Можно осуществлять синтез на молекулярном уровне, формировать вещества с заданным составом и свойствами
|
Золь-гель переход
|
Таблица 1. Названия и описание методов получения наночастиц
Глава 5
Мелкоскоп из повести Н.С. Лескова “Левша”
Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов считает, что нанотехнология базируется на трёх китах: зондовой микроскопии, эпитаксиальном росте пленок и процессесамосборки. Наиболее распространённым и информативным методом является сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). СТМ имеют два принципиальных отличия от микроскопов другого типа.
Глава 6
Хозяин-барин
Адсорбция –это самопроизвольный процесс концентрации вещества на границе раздела фаз.. Количественно адсорбция определяется потенциалом. Он эквивалентен силе необходимой для реализации любого процесса. В целом процесс можно логически разделить на три этапа: причины адсорбции, процесс адсорбции, возникновение связи между адсорбентом и адсорбтивом.
Катализ – это сложный процесс, который реализуется в несколько стадий: адсорбция реагирующих веществ на поверхности наночастиц, образование связи между адсорбатом и адсорбентом в отношении исходных веществ, а так же последующая адсорбция продуктов реакции
Адгезия – это взаимодействие конденсированных тел при их молекулярном контакте.
Глава 7
Мир обойденных величин
Броуновское движение – это непрерывное, хаотичное и равновероятное во всех направлениях движение высокодисперсных частиц (в том числе и НЧ), взвешенных в газах или жидкостях.
Диффузия – самопроизвольный перенос веществ из области большей в область меньшей концентрации.
Экстинкция – это соотношение между прошедшим и падающим светом.
Существуют несколько видов определения размеров НЧ. Один из основных турбидиметрияоснованная на уравнивании интенсивности света, прошедшего через кюветы. В одну из которых насыпан эталонный образец с известным размером частиц, а в другую заполняют испытываемый раствор .
Второй способ нефелометрия основанная на изменении интенсивности рассеянного света. Аналогично ранее рассмотренному принципу турбидиметрии кюветы кюветы заполняют эталонным образцом с известным радиусом частиц и испытываемым раствором. Уравнивают интенсивность рассеивания света двух образцов.
Глава 8
Жизнь и её изменчивость
В коллоидной химии под устойчивостью подразумевают способность дисперсной системы сохранять постоянными во времени концентрацию и размер частиц.
Седиментация – это оседание частиц в гравитационном поле Земли.
Наносистемынаделены особой пластичностью. Они могу исключительно сильно увеличиваться в длине при растяжении.
Параметром, характеризующим структурно-механические св-ва НЧ, является их высокая твёрдость.
Глава 9
Конец – всему делу венец
Резюмирую данную книгу перечислим важнейшие свойства НЧ.
• Размерный эффект
• Поверхностные явления
• Адгезия
• Прочность
• Пластичность
Области применения НЧ
- Наноэлектронка
- Медицина и фармацевтика
- Генная инженерия
- Военное дело
Список литературы
- Карлики. Наночастицы в популярном изложении. – М.: Научный мир, 2012. – 160 с.: ил.
2.Верстка. Требования к оформлению книг / Уч. пособие для студентов по специальностям «Издательское дело», «Дизайн», «Реклама» / Сост. Минаева О.Е. – М.: ФГОУ СПО «МИПК им. И. Фёдорова», 2011. – 60 с.
3.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0
4.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%B7
5.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%83%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD |