Нанотехнология және наножүйелердегі негізгі түсініктерді атаңыз
Нанообьектілер алу процесі «төменнен-жоғары» және «жоғарыдан-төмен» сипаттамасы
жүктеу/скачать 2,92 Mb.
|
Нанотехнология негіздері (4)
| 38. Нанообьектілер алу процесі «төменнен-жоғары» және «жоғарыдан-төмен» сипаттамасы
Нанообьектілерді «төменнен-жоғары»алу процестеріне: газафазалы синтез CVD – синтез, термиялық булану әдісі, молекулалы-сәулелі эпитаксия, көміртектендіру және карбонизация әдісі, каталитикалық синтез, нанобөлшектерді жалындардағы синтез, гидротермальді синтез жатса, ал «жоғарыдан-төмен» алу процестеріне: механохимиялық синтез, детонациялық синтез және электрожарылыс, ионды имплантация, ӨЖС-синтез, ерітіндіден тұндыру, золь-гель технология әдістері жатады. Ары қарай осы екі әдістің негізгі газфазалы синтез және механохимиялық синтезге тоқтала кетейік. Газфазалы синтез – бұл нанокристалды ұнтақтарды синтездеудің ең қарапайым әдісі. Оқшауланған нанобөлшектерді металлдарды, балқымаларды және жартылай өткізгіштерді белгілі бір температурада, төмен қысымды инертті газ ортасында буландырып суық бетке конденсациялау арқылы алады. Вакуумде буландырумен салыстырғанда инертті ортада буландырылған қосылыс атомдары газ атомдарымен соқтығысуы нәтижесінде кинетикалық энергияларын тезірек жоғалтады. Әртүрлі газдарда әртүрлі металдарды буландыру арқылы алған бөлшектерді зерттеу бөлшектердің мөлшері инертті газдың қысымы, және атомдық массасына және буландыру жылдамдығына тәуелді екенін көрсетті. Аллюминий буларын Н2, Не және Аr орталарында 0,1-0,9 дан 2,7-3 мм.сын.бағ. бойынша конденсациялау диаметрлері 20-дан 100 нанометрге дейінгі бөлшектер түзілетіні анықталды. Одан кейінірек Аr және Не ортасында екі металдың пары қоспасынан жоғарыдисперсті балқымалардың Аu-Сu, Fе-Сu диаметрлері 16-50 нм. сфералық бөлшектер алына бастады. Мөлшерлері ≤ 20 нм бөлшектер сфералық формада, ал одан үлкен бөлшектер бұрышты болуы мүмкін. уландыру-конденсациялауға арналған қондырғылар буландыратын затты енгізу әдісіне, буландыруға арналған энергия түріне, реакция ортасына, конденсация процесін жүргізілуге және түзілген бөлшектерді жинау жүйесіне байланысты ерекшеленеді. Металды буландыруды тигельде металл ұнтақтарын шашырату, сұйық ағыны, металды инертті газдардың иондарын буландыру арқылы жүргізуге болады. Энергия электр тоғын сымнан өткізу арқылы тікелей қыздыру, лазерлі немесе электро-сәулелі қыздыру көмегімен жүзеге асады. Булану процесі вакуумде жүзеге асады, ағындарда қозғалмайтын инертті газдар,соның ішінде плазмалық. Температурасы 4500-95000С бу-газ қоспасының конденсациялануы ол үлкен көлемді суық инертті газбен толтырылған камераға түскен кезде болады. Салқындау тез кеңею және суық атмосферамен жанасу нәтижесінде болады. Алынған наноұнтақты жұмыс камерасынан шығарып алу күрделі мәселе болып отыр. Оның бөлшектерінің кішкентайлығы сонша ауырлық күшінің әсерінен тұнбай, газда тұрақты броун қозғалысында болады. Оларды жинау үшін арнайы фильтрлер мен орталыққа жинап тұндыру қолданылады. Кейбір жағдайларда металдардың нанобөлшектерін жинауға сұйық пленкалар да қолданады. Механохимиялық синтез дегеніміз сұйықтықтар мен қатты денелерде кез келген механикалық әсер ету кезінде жүретін және заттарды құрылымдық және фазалық өзгерістерге ұшырататын,жаңа химиялық қосылыстар мен композициялар түзетін физикалық – химиялық үдерістер жиынтығы. Механохимиялық үдерістер кәдімгі кристалл құрылымдардың түзілуі қиындаған кезде салыстырмалы төмен температурада жүзеге асады, бұл заттардың нанокристалды және аморфты жағдайда түзілуіне әкеледі. Бұл жағдайда механикалық активация мен механикалық синтезге әкелетін үдерістерді қарастырады. Егер механикалық әсер ету кезінде жаңа бет қабатының құрылуы, кристалдардың әртүрлі ақауларының жинақталуы мен қатты заттардың аморфтенуі орын алса, онда активация туралы айтуға тура келеді, өйткені жоғарыда көрсетілген барлық құрылымдық өзгерістер күштің кристалдарда жинақталуына әкеледі және келесі химиялық айналудың активация күшін азайтуға қабілетті. Алайда, егер механикалық әсер етумен бір мезгілде құрауыштар арасында химиялық әсер ету жүрер болса, онда синтездену туралы айтамыз. Бұл кеі түсінік төмендегі түрде де түсіндіріледі:егер механикалық әсер ету мен кернеу өрісінің уақыты, сонымен қатар оның релаксация уақыты химиялық реакция уақытынан көп болса, онда жаңа қосылыстардың химиялық синтезіне әкелетін механохимиялық үдерістер туралы айтуға тура келеді. Механикалық – химиялық өңдеуді затты уату кезінде соққы мен ысылу эффектісі жүзеге асатын жоғары қуатты диірмендерде ( планетарлы, дірілдік және т.б. ) жүргізеді. жүктеу/скачать 2,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|