Нанотехнология және наножүйелердегі негізгі түсініктерді атаңыз
Алтын нанобөлшектерін алу әдістеріне тоқталыңыз
жүктеу/скачать 2,92 Mb.
|
Нанотехнология негіздері (4)
- Бұл бет үшін навигация:
- 36. Бу-сұйық-кристалл (БСК) – Вагнер – Элис механизмі
| Алтын нанобөлшектерін алу әдістеріне тоқталыңыз
Алтын күкіртке ұқсас болып келеді, уақыт өте келе асылдығы төмен күміс оның жарқылын төмендететін, Ag2S-тің қара жабындысын түзеді. Алтын жағдайында, күкірт тек атомдардың үстіңгі қабатымен әсерлесе алад, сөйтіп Au2S сияқты қабаттың түзілуі көзге көрінбейді. Алтын бетіндегі сіздің молекулаларды жайпақ табақтағы моншақ болсын деп есептейік. Егер сіз олардың ішінен жеткілікті бөлігін жайпақ табақ бетіне орналастыратын болсаңыз және жайпақ табақты сілкімесеңіз, моншақтар жүйелі емес, периодты емес және 2D шыныға көбірек ұқсайтын аморфты массивтер түзеді. Бұл жағдай температураның абсолют нол мәнінде алтындағы тииолға сәйкес келеді; темрпература молекулаларды олардың дәрежесінің жоғарлауымен өсетін интнсифтілікпен аздап тербелтеді. Егер сіз температураның әсерін еліктіріп, жалпақ табақты сілкей бастсаңыз, ақырында жалпақ табақтың ауданының көп бөлігі бойынша орналасатын моншақтардың гексогональді ретттелген құрлымының пайда болуын бақылайтын боласыз; моншақтар “кристалданатын ” болады. Алтын нанобөлшегінің синтезі. 1,0 мM HAuCI4-дің 10мл ыстық сумен араластырғыш пластинадағы 25 мл флаконның ішіне салыңыз. Ерітіндіні арасаластырып және оны қыздырады. Қайнап жатқан ерітіндіге, 1% дигидрат тринатрий цитрат ерітіндісінің 1 мл қосыңыз. Цитрат алтын тұздарын метал тұздарға дейін ақырындап азайтады және сол уақытта алтынның әдемі нанокристалдарын түзе отырып, леганд пен жабылған топ сияқты әсер ететін болады. Нанокристалдар қою қызыл түс болғанда дайын болады. 36. Бу-сұйық-кристалл (БСК) – Вагнер – Элис механизмі Жіпше тәрізді кристалдарды өсіруге арналған әртүрлі ортадағы және әртүрлі матрицадағы жүргізілген эксперименттердің көпшілігі нәтижесіз аяқталды. Мысалы, газ фазасынан кремний кристалдарының әртүрлі қырларында бөлшектерді өсіру нәтижесінде үлкен бөлшектер және пленкалар алынған, бірақ жіпше тәрізді кристалдар түзілмеген. Тек екі фазаның бөліну шекарасына аздаған мөлшерде Аu енгізгенде көп мөлшерде наноразмерлі түтікше тәрізді кристалдар түзілген. Осыдан кейін жүйеде бір металдардың болуы (Аu, Сu, Pd, Ni, Os) өсуді арттыратыны анықталды және металдардың концентрациясы артқан сайын пропорционалды түрде жіпше тәрізді бөлшектер мөлшері де артты. Басқа да металдардың реакциялық ортада болуы (Zn, Sn, Ge) процеске ешқандай әсер етпеді. Оттегінің аздаған мөлшерінің болуы нанобөлшектердің түзілуін толық жояды. Вагнер өз жұмыстарының нәтижесінде нанотүтікшелердің өсуі екі сатыда өтеді деп қорытынды жасады. Алдымен ұзындыққа жылдам өсу жүреді – «лидер» өседі. Одан кейін баяу – қалыңдап өсу процесі қабаттардың түзілуі нәтижесінде жүреді. Өсуді бастаушы (стимулдеуші) қоспа лидерде бүйір аймақтармен салыстырғанда көбірек болады. Микрозондты анализ нәтижесінде жіпше тәрізді кристалдың жоғары бөлігі – оның «басы» оңай еритін қоспадан тұратыны анықталды. БСК- механизм сұйық фазадағы бөлшектердің каталитикалық әсеріне негізделген. Бұл механизмнің негізінде металл балқымасының тамшысы табаншада түзіледі, оның температурасы металл - табанша эвтектикалық температурасына жақын болады. Мұндай жүйелер квазитұрақты және ұзақ уақыт өмір сүре алады. Міне осы тамшы бетінде химиялық қоспаның ыдырауы жүретін шарт жасайтын болса нанобөлшектердің өсу процесі жүреді. Балқыма аса қаныққанда табаншаға кремний тұна бастайды да, тамшы табаншадан көтеріле бастайды. Оның табаншадан көтерілуіне байланысты астында кристал торларын эпитоксиалды жалғастыратын кристалды түтікше пайда болады. Нанотүтікшелердің өсуі кезінде активті металдардың ролі зор. Бұл элементтер мен заттар кристалданушы материалмен кристаллизация температурасында сұйық фаза түзе алады. SiCl4 + 2H2Au Si + 4HCl Термодинамикалық есептеулер бойынша реакция 8000С басталады, бірақ 10000С- ге дейін қатты күйде болады. Алынған Si –SiАu жүйесі тұрақты және ұзақ өмір сүре алады. Егер олардың үстіне бу-пар қоспасын жасаса (мысалы, SiСl4+Н2), онда SiСl4 ыдырауы тек қан тамшылардың бетінде өтеді (Оствальдың бірінші заңы бойынша). Тамшыдағы ерітінді табаншаға жақындағанда ( оның температурасы салыстырмалы төмен) аса қанығу болады. Тамшы балқымасының және Si –табанша шекарасында Si –SiАu Si-табанша шекарасында балқымадан кремний тұна бастайды. Тамшының негізінде түзілген кристалдар тамшыны табанша бетінен көтере бастайды. 1) Мысалы, металл тамшыларын табаншаның бетіне тұндырудың ең қарапайым амалы бұл оларды табанша бетіне пленка түрінде тозаңдандыру арқылы қондыру. Бастапқы пленканың қалыңдығы шамамен 100 Å болғанда тамшылардың диаметрлері 300 Å –нен бірнеше микронға дейін болуы мүмкін. Әрбір тамшы ереже бойынша бір ғана жіпше тәрізді кристалдың бастамасы болады, оның диаметрі тамшы диаметрінен аз ғана өзгеше болады. 2) Табаншаның өзінің сұйық тамшыларынан нанобөлшектерді тудыратын бөлшектердің түзілу моделі бар. Кремний карбидінің кремний табаншасында көмірсутек газдарын ыдырату барысында көміртекті тұндыру арқылы түзілуін қарастырайық. Жіпше тәрізді кремний карбидінің түзілу механизмін кремний мен көміртегінің төменгі температурада атомдалуы арқылы ғана ұсынуға болады (10000С-ға дейін). Бұл кезде сұйық кремний тамшылары нанобөлшектердің Нанобөлшектердің түзілуі БСК механизм бойынша жүретінін келесі факторлар дәлелдейді: рентгенқұрылымды, нейтронды- және электронографиялық зерттеулер нәтижесінде жалпы жағдайда ультрадисперсті бөлшектердің орташа атомаралық қашықтық сәйкес массивті материалдармен салыстырғанда көп аз (шамамен 10%-ға дейін 3) Бейкер және онымен бірге жұмыс істеген авторлар 1972 ж басында каталитикалық көміртектің түзілу механизмін ұсынды, ол келесі сатылардан тұрады: 1- катализатор бетінде құрамында көміртек бар молекулалардың адсорбциялануы; 2- оның металлдың фронтальды қабатында сутекке және көміртекке ыдырауы. Одан кейін көміртек металл бетінде еру арқылы хемосорбциаланған құрамында көмітегі бар композит түзеді; 3- оның металл бөлшектерінен диффузиялануы; 4- графит тәрізді көміртегінің бөлінуі (көміртекті талшықтың өсуі). 4.Электрон шоғырының әсерінен (электронды микроскопта зерттеген кезде) бұл фаза үлгі орналастырылған аморфты көміртек табаншасымен әрекеттесе бастайды. Табаншада бөлшектердің қозғалысы және аморфты көміртек құрылысының реттелуі байқалады жүктеу/скачать 2,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|