химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

Sn [221]. Формулой (3.5) описаны размерные зависимости Tm(r)/T„, для наночастиц Pb, Sn, In, Bi с радиусом более 2 нм [223]. Результаты электронографического определения зависимости Т„,(г) для частиц золота с радиусом более 1 нм [220] (рис. 3.3) хорошо опи68

сываются как формулой (3.4), так и (3.5); точность экспериментальных измерений оказалась недостаточна для того, чтобы уста-i новить разницу между моделями описания (3.4) и (3.5). Сильное понижение температуры плавления кластеров Sn, Ga и Hg размером около 1 нм, полученных в полостях цеолитов, описано в [89, 227]. Образцы получали путем заполнения под давлением полостей цеолитов жидкими металлами. Максимальное снижение температуры плавления кластеров Sn, Ga и Hg составляло 152, 106 и 95 К соответственно [227], тогда как плавление кластеров In, РЪ и Cd не обнаружено. Очень большое (на несколько сотен градусов) понижение температуры плавления определено [228] для коллоидных наночастиц CdS радиусом от 1 до 4 нм (рис. 3.4). В [229] с применением формулы (3.6) рассчитаны зависимости температур плавления наночастиц Al, Си, № и Ti от их обратного радиуса 1/г (рис. 3.5). Параметры формулы (3.6), использованные для расчета зависимостей Т„,(1/г), а также коэффициент а для формулы (3.7) приведены в табл. 3.1. Из оценок [229] следует, что температура: плавления наночастицы стремится к нулю, когда ее радиус становится меньше 0,5—0,6 нм.

Большинство авторов полагает, что из-за пространственной неоднородности плавление наночастиц начинается с поверхности. В этом случае наилучшее описание экспериментальной раз мерной зависимости Г,„(г) должно давать уравнение (3.5), учитывающее наличие жидкой оболочки. Однако в [220] показано, что те же самые данные хорошо описываются и формулой (3.4), не принимающей во внимание жидкую оболочку. Образование жидкой оболочки частично подтверждает компьютерное моделирование плавления частиц золота [230]. Согласно результата: [230], жидкая оболочка образуется на частицах, содержащих ж менее 350 атомов.

Экспериментально поверхностное плавление наблюдалось в [231, 232] на пленках РЬ, где плавление поверхности начиналось при температуре, составляющей 0,75 от температуры плавления Т„, массивного свинца; толщина расплавленного слоя росла по мере приближения к Тт. Поверхностное плавление наблюдали также на Аг [233], О, [234], Ge [235], Ne [236].

Авторы [237] предложили другую физическую картину плавления наночастиц. Согласно [237], кластеры с заданным числом атомов имеют резкий нижний предел температуры 7}их термодинамической стабильности в жидком состоянии и резкий верхний температурный предел Тт термодинамической стабильности кластера в твердом состоянии. Совокупность одинаковых кластеров ведет себя как статистический ансамбль, который в определенном интервале температур и давлений состоит из твердых и жидких кластеров. Отношение количества твердых и жидких кластеров равно exp(-AF/T), где AF — разность свободных энергий в твердом и жидком состояниях. Равновесие между твердыми и жидкими кластерами является динамическим, и каждый отдельный кластер переходит из твердого состояния в жидкое и обратно. Поскольку частота перехода между твердым и жидким состояниями кластера мала, то для каждой фазы успевают установиться равновесные свойства.

Результаты [237] получены с помощью аналитического рассмотрения плотности состояний кластера. Предельные температуры соответствуют достижению минимума или максимума свободной энергии, т. е. приобретению или потере фазой локальной стабильности. Последующее компьютерное моделирование [238] подтвердило эти выводы.

Поведение наночастиц золота при Т < Тт, наблюдавшееся авторами [239], было в значительной степени подобно модели

70

71

плавления, предложенной в [237]. Частицы золота были нанесе-*^ ны на подложку Si02. При возбуждении лучом электронного микроскопа частицы Аи размером примерно 2 нм переходили из монокристаллической в множественно-двойниковую структуру и обратно в результате флуктуации, захватывающих всю частицу. Время жизни каждой структуры было около 0,1 с. У частиц с размером более 10 нм такие межфазные флуктуации отсутствовали. Ранее сходные явления наблюдали авторы [240].

В целом на основе анализа данных разных авторов по размерной зависимости температуры плавления малых частиц можно полагать, что температуры плавления массивных кристаллов и малых частиц размером более 10 нм почти не различаются. Обусловленное размерным эффектом заметное понижение температуры плавления наблюдается, когда размер наночастиц становится меньше 10 нм.

3.2. ПАРАМЕТР РЕШЕТКИ

Переход от массивных кристаллов к наночастицам сопровождается изменением межатомных расстояний и параметров кристаллической решетки [8—11, 198]. Основной вопрос состоит в том, уменьшаются или увеличиваются последние при уменьшении размера частиц и при каком размере наночастиц это изменение становится заметно. Экспериментальные данные по этому вопросу достаточно противоречивы.

Анализируя изменение параметра решетки наночастиц, следу

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Акция сайта - кликни получи скидку в KNS по промокоду "Галактика" - 00AE916 с доставкой по Москве и другим городам России.
general сервис
QL10109-WH
soad regbnm ,bktns

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.03.2017)