Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Строение наноструктур.



 

 

1 нм = 10-9 м, это одна миллиардная часть метра.

Толщина человеческого волоса 50000 нм клетка бактерии 500 нм. Глаз человека способен различить размер 10000 нм.

1 нм – это ряд состоящий всего из 10-и атомов водорода.

 

 

Рис. 4 Сравнительные размеры человеческого волоса

и нановолокна

 

Нанотехнологии – это изучение структур от 1-100 нм. Такие структуры называются наноструктурами. [3] В таких структурах известные характеристики материалов, такие как проводимость, твердость и другие описываются не классическими, а квантовыми эффектами. Поэтому свойства наноструктур отличаются от свойств данного материала в обычных условиях. Строительными блоками в них являются отдельные атомы, а цементом - межатомные силы то есть в нанотехнологии реализуются совершенно новый подход не «сверху вниз», то есть от большей заготовки к меньшему изделию путем отсечения ненужного материала и превращении его в отходы, а «снизу вверх» то есть путем безотходной сборки необходимого изделия из отдельных атомов и молекул. Рассмотрим явление поверхностного натяжения жидкости. Молекулы на поверхности жидкости обладают большей энергией, чем те же молекулы внутри жидкости, это приводит например к тому, что лезвие бритвы или булавка положенные на поверхность жидкости не тонет тогда, как находясь в самой жидкости они тонут. [4]

Данные поверхностные (особые) свойства начинают проявляться в области R<100нм. Основные причины появления размерных эффектов в наномасштабных объектах связаны, например, с тем, что доля атомов, находящихся в тонком приповерхностном слое ( 1 нм), растет с уменьшением размера частички вещества R, поскольку

где S – площадь поверхности частички,

V – ее объем.

Рис.5 Образование поверхностного слоя

Взаимодействие электронов или фотонов со свободной поверхностью приводит к появлению свободных специфических приповерхностных состояниях. Другая группа физических причин размерных эффектов состоит в следующем. В любом явлении переноса (электрический ток, теплопроводность, пластическая деформация и т. п.) носителям можно приписать некоторую эффектную длину свободного пробега .

При рассеяние (или захват и гибель) носителей происходит в объеме и слабо зависит от геометрии объекта. При ситуация радикально меняется и все характеристики переноса начинают сильно зависеть от размеров образца. В случаях, когда для возникновения нового состояния требуется образование зародыша критического размера (кристаллизация, полиморфные переходы, зарождение магнитного домена или дислокационной петли и т. п.) в частицах с размерами этот процесс блокируется, что меняет все термодинамические параметры таких переходов. Все это вместе взятое дает основание рассматривать приповерхностный слой как некое новое состояние вещества.

В настоящее время наноструктурами могут быть

- наночастицы

- нанотрубки

- нановолокна

- нанопленки

- нанопорошки

 

Ключом к нанотехнологии являются химические связи, а они осуществляются взаимодействием электронов, именно химические связи объединяют ионы и атомы в молекулы. Отдельные молекулы соединенные в группы образует кластер. [5]

Традиционно в материаловедении рассматриваются

Рис.6 Образование межмолекулярных связей

 

3 основных материала – металлы, полимеры, керамика.

Особенность металлов является то, что их электроны находятся в свободном состоянии.

Особенностью полимеров являются пластики, большинство полимеров основаны на углероде, поскольку он имеет уникальную способность связываться с самим собой. Полимеры это отдельные молекулы, сформированные повторяющимися шаблонами атомов (мономерами), связанными в цепочку. Цепочки мономеров соединяются с другими цепочками связями между цепочками. Такие полимеры могут иметь жесткую конструкцию.

Особенностью керамики является то, что при очень сильном охлаждении некоторые керамические материалы имеют свойства сверхпроводников.

В настоящее время наноструктурами на основании углерода являются фуллерены, углеродные нанотрубки, мономеры и отдельные наночастицы. Самые маленькие частицы называют квантовыми точками или наноточками

Цель проекта - разработать материал, который обладает следующими свойствами: он должен взаимодействовать с высокочастотным магнитным излучением(то есть поглощать гамма квант). Молекула должна переходить на более высокий энергетический уровень ( для этого он должен иметь свободные электроны, как металл ), но при этом он должен быть способен к самоорганизации под влиянием внешнего воздействия (как углеродный мономер). В микроэлектронике материал, подобным образом взаимодействующий с видимым светом называется фоторефрактивным. В наноэлектронике подобный материал можно назвать гамма-рефрактивным.

Все выше сказанное позволяет сделать вывод, что в настоящее время можно создавать материалы с заданными свойствами перебрасывая электрон с одного атома на другой, а так же изменяя спин электрона (разворачивая электрон и заставлять его вращаться в другом направлении).

Как правило, для того чтобы принимать электроны и переходить в другое состояние служат квантовые точки могут служить.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.