5 Дәріс Тақырып. Нанобөлшектерді зерттеу әдістері. Спектроскопия әдістері
жүктеу/скачать 221,01 Kb.
|
| ЭПР спектроскопиясы. Спектроскопия әдістері әртүрлі болып келеді. Спектрлер белгiлi бiр жүйенi немесе үдерістерді сипаттайтын физикалық шамалардың немесе үздiксiз функциялардың дискретті мәндерiнiң жиынтығымен түсіндіріледі. Мұндай физикалық шамалар тербеліс жиілігі, энергия, толқын ұзындығы, импульс, масса, берілген қашықтық бөлшектерiмен ұшу уақыты бола алады. Спектроскопия көрінетін, жакын УК- және ИҚ-диапазон толқын ұзындықты тербелмелі спектр анализдерiне негізделген. Басқа бағыт электронды микроскопия болып табылады. Наноқұрылымды жүйелерді зерттеу үшін спектральді әдістердің ішінен мессбрауэр спектроскопиясы, ядролық магнитті және электронды парамагнитті резонансқа (ЯМР және ЭПР) негізделген фотоэлектронды спектроскопияға үлкен мән беріледі.
Наноөшемді заттардың бірегей параметрлерінің бірі олардың жоғары меншiктi беттiк ауданы болып табылады. Заттардың меншікті беттік ауданының өлшемі (физикалық-химиялық факторлардан басқасы)негізгі материал түрлеріне, катализаторлар, модификаторлардын қолданылуымен және оларды енгізу әдiстерiне, синтез және релаксацияшарттарына байланысты. Осы және басқа да көптеген шарттарды тандаудан әртүрлі беттiк параметрлерге ие материалдар алынады. Наноқұрылымдарды зерттеуге арналған спектроскопия әдістерінің біріне магнитті резонанс әдiсi жатады. Электронды парамагнитті резонанс (ЭПР) әдiсi наноболшектерді зерттеуде көптеген мүмкiндiктер ашады, оның көмегімен ауыспалы элемент иондарындағы жұптаспаған электрондарды, әсіресе тақ санды электрондарды, соның ішінде Cu2+ (3d9) и Gd3+(4f7), сонымен қатар ақаулар мен радиациялық зақымданулармен байланысқан бос радикалдарды анықтауға мүмкіндік береді. ЭПР әдісінде ЯМР әдісімен салыстырғанда энергиялар мен резонансты жиіліктер үш есе көп. ЭПР спектроскопия металл нанобөлшектердегі өткізгіш электрондарды зерттеуге, нанотүтікшелердің металл немесе жартылайөткiзгiш екендiгiн аныктайтын өткізгіш электрондарды зерттеуге жартылай өткізгіш нанокластер коллоидындағы оттекті бостықты табуға пайдаланылады. Кристалды құрылымдарда ЭПР-спекрлердiң бұрыштық тәуелдiлiктерiн тiркеу арқылы кристалдық тордың симметрия типін, ретсіз жүйелерде (ұсақдисперсті ұнтақтар, аморфты денелер, үлкен тығыздықты ақаулары бар кристаллдар, сұйықтықтар мен ерiтiндiлер) құрылым акау дәрежесі туралы мәлімет алуға мүмкіндік береді. ЭПР спектроскопиясы әртүрлі химиялық мәселелерді шешу де кең қолданылады. Осы әдiстiн негiзгi кұндылығы - жұптаспаған электрондары бар бөлшектердің өте кiшi концентрацияларын байкау, өлшеу және олардың энергиялық күйлері мен локализациясын сипаттауына мүмкіндік беретінімен байланысты. Үлгі бұндай талдау әдісін қолданғанда бұзылмайды және өзгермейді. Жұптаспаған электрондары бар бөлшектер химиялық реакциялар өтетін жүйелерде өте маңызды рөл атқарады, себебі, олардың химиялық активтігі өте жоғары. Сондықтан оларды байқау көп жағдайда реакция механизмін анықтауға жол ашады. ЭПР кұбылысын Ресей ғалымы Е.К. Завойский 1944 жылы ашқан. Жұптаспаған электрондары бар бөлшектерге кейбір атомдар, иондар, бос радикалдар, триплетті күйдегі молекулалар жатады, оларды екі топка бөлуге болады! 1) жұптаспаған электроны бір атоммен байланысты: (Н, О, галоген атомдары, Fen+, Соn+ Nn+" ауыспалы элементтердің иондары, жартылай өткiзгiштер); 2) жұптаспаған электрон бүтіндей молекуламен немесе оның үлкенірек бөлігімен байланысты (босрадикалдар, ион-радикалдар, триплетті қоздырылған молекулалар), оның орбиталi бiр жерде жинақталмаған. g-фактор. Атомда бір жұптаспаған электроны бар, ядронын моменті нөлге тең қарапайым жағдайды қарастырайық. Мұндай атомның магниттік қасиеттері жұптаспаған электронның орбиталдық магниттік және компенсацияланбаған спиндiк магниттiк моменттерімен анықталады. Орбиталдық моменттің жартылай классикалық моделі ретінде ядроның айналысында ω бұрыштық жиілігі мен айналатын заряды е электронды ұсынады, мұндай айналу магнит моментін туғызатын айнымалы тоққа эквивалентті (5.2) мұндағы с - жарық жылдамдығы; г - электрон орбитасының радиусы; S- орбитамен қоршалатын аудан. Қозғалыс мөлшерінің механикалық моментi , мұндағы, m - электроннын массасы. Орбиталды магнит моментiнiң механикалық моментiне қатынасы (гиромагнитті қатынас) gl немесе орбиталдық магнетизмнiн g-факторы (спектроскопиялық ыдырау факторы) деп аталады: (5.3) бiрлiгiнде gl=1 - аламыз. жүктеу/скачать 221,01 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|