Noorganik nanokristallar

Translated from Russian to Uzbek - www.onlinedoctranslator.com
Noorganik nanokristallar.
Noorganik tarkibli nanokristallar tabiatda ham, texnikada ham juda keng tarqalgan. Mavjud usullar eng xilma – xil tarkibdagi noorganik nanokristallarni olish imkonini beradi:
-metalllar va qotishmalar (ko'pincha Fe asosida);
- oddiy oksidlarga asoslangan keramika (Al2O3, Cr2O3va boshqalar), qo'sh oksidlar (shpinel CoO Al2O3va boshqalar), uch oksidlar (kordiyerit 2MgO
2Al2O35Al2O3), nitridlar (AlN, TiN va boshqalar), oksinitridlar (Si3Nto'rtta-Al2O3-AlN va
boshqalar), karbidlar (TiC, ZrC va boshqalar);
- uglerod (olmos, grafit);
- yarim o'tkazgichlar (CdS, CdSe, InP va boshqalar).
Bundan tashqari, kompozit noorganik nanokristallarni olish mumkin, masalan, WC-Co tarkibi [1]. Olingan nanokristallarning o'lchamlari juda keng diapazonda o'zgarishi mumkin: nanokristallarning turiga va ularni tayyorlash usullariga qarab 1 dan 100 nm gacha yoki undan ko'p. Aksariyat hollarda ular 100 dan oshmaydi metallar va keramika uchun nm, olmos va grafit uchun 50 nm, yarim o'tkazgichlar uchun 10 nm. Ko'pincha noorganik nanokristallar nano kukunlar shaklida olinadi. Nanosuspenziyalarni tayyorlash jarayonida individual kristalli nanozarrachalar hosil bo'lishi mumkin, bu erda ular dispers rolini o'ynaydi.
bosqichlari. Bundan tashqari, ular nanokompozitlar matritsasining bir qismi bo'lishi mumkin. Bunday nanokristallar matritsa deb ataladi.
Noorganik moddalarning kristalli nanozarralari tabiatda ancha keng tarqalgan [11]. Ko'pincha ular atmosferada tarqalib, nanoaerozollarni hosil qiladi. Nanozarrachalarning katta miqdori gidrotermik eritmalarda mavjud bo'lib, odatda taxminan 400 ° C haroratga ega. Biroq, eritmalar sovutilganda (sovuq suv bilan birikma natijasida) nanozarrachalar kattalashib, ko'z bilan ko'rish mumkin bo'ladi.
Ular toshlar va magmalarda ham mavjud. Togʻ jinslarida nanozarrachalar kremniy oksidi, aluminosilikatlar, magnetitlar va boshqa turdagi minerallarning kimyoviy parchalanishi natijasida hosil boʻladi. Yer yuzasiga quyilgan magma, uning chuqurligida bo'lib, yuqori haroratli geologik jarayonlarda ishtirok etgan va nanozarrachalarning shakllanishidan o'tgan, keyinchalik ular minerallarning yirik kristallari va erni tashkil etuvchi oddiy silikatlarning o'sishi uchun embrion bo'lgan. qobiq. Bundan tashqari, kristalli nanozarralar kosmosda mavjud bo'lib, ular fizik jarayonlar, jumladan, zarba (portlash) mexanizmi, shuningdek, quyosh tumanligida sodir bo'ladigan elektr razryadlari va kondensatsiya reaktsiyalari natijasida hosil bo'ladi. 1980-yillarning oxirida amerikaliklar o'zlarining kosmik kemalarida protoplanetar changni to'plashdi. Tahlil, er usti laboratoriyalarida olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu chang 10 dan 150 nm gacha o'lchamlarga ega va uglerodli xondritlarga tegishli. Yer mantiyasidagi minerallar ham xuddi shunday tarkibga ega.Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, hech bo'lmaganda, Quyosh sistemasining quruqlikdagi sayyoralari nanozarrachalardan kelib chiqqan bo'lib, ularning tarkibi uglerodli xondritlarga to'g'ri keladi. Nanokristallar bir qator noodatiy xususiyatlarga ega bo'lib, ularning eng muhim xususiyati o'lcham effektlarining namoyon bo'lishidir. Nanokristallar sezilarli o'ziga xos sirtga ega, bu ularning reaktivligini sezilarli darajada oshiradi. Diametri d va sirt qatlami qalinligi d bo'lgan sferik nanozarra uchun sirt qatlamining umumiy hajmidagi V ulushi ifoda bilan aniqlanadi. Yer mantiyasida joylashgan.Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, hech bo'lmaganda Quyosh sistemasining yer guruhidagi sayyoralar nanozarrachalardan kelib chiqqan bo'lib, ularning tarkibi uglerodli xondritlarga to'g'ri keladi. Nanokristallar bir qator noodatiy xususiyatlarga ega bo'lib, ularning eng muhim xususiyati o'lcham effektlarining namoyon bo'lishidir. Nanokristallar sezilarli o'ziga xos sirtga ega, bu ularning reaktivligini sezilarli darajada oshiradi. Diametri d va sirt qatlami qalinligi d bo'lgan sferik nanozarra uchun sirt qatlamining umumiy hajmidagi V ulushi ifoda bilan aniqlanadi. Yer mantiyasida joylashgan.Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, hech bo'lmaganda Quyosh sistemasining quruqlik guruhidagi sayyoralar nanozarrachalardan kelib chiqqan bo'lib, ularning tarkibi uglerodli xondritlarga to'g'ri keladi. Nanokristallar bir qator noodatiy xususiyatlarga ega bo'lib, ularning eng muhim xususiyati o'lcham effektlarining namoyon bo'lishidir. Nanokristallar sezilarli o'ziga xos sirtga ega, bu ularning reaktivligini sezilarli darajada oshiradi. Diametri d va sirt qatlami qalinligi d bo'lgan sferik nanozarra uchun sirt qatlamining umumiy hajmidagi V ulushi ifoda bilan aniqlanadi. eng muhim xususiyati o'lcham effektlarining namoyon bo'lishidir. Nanokristallar sezilarli o'ziga xos sirtga ega, bu ularning reaktivligini sezilarli darajada oshiradi. Diametri d va sirt qatlami qalinligi d bo'lgan sferik nanozarra uchun sirt qatlamining umumiy hajmidagi V ulushi ifoda bilan aniqlanadi. eng muhim xususiyati o'lcham effektlarining namoyon bo'lishidir. Nanokristallar sezilarli o'ziga xos sirtga ega, bu ularning reaktivligini sezilarli darajada oshiradi. Diametri d va sirt qatlami qalinligi d bo'lgan sferik nanozarra uchun sirt qatlamining umumiy hajmidagi V ulushi ifoda bilan aniqlanadi.

d = 10-20 nm va d = 0,5-1,5 nm (bu 3-4 atom monoqatlamiga to'g'ri keladi) da sirt qatlami nanozarrachaning umumiy moddasining 50% gacha bo'ladi. Makrozarrachalarning sirt energiyasining an'anaviy tushunchalari 10 nm dan katta nanozarralar uchun juda maqbuldir, deb ishoniladi [6]. 1 nm dan kam o'lchamda deyarli butun nanopartikul sirt qatlamining xususiyatlarini olishi mumkin, ya'ni. makrozarrachalar holatidan farqli maxsus holatga o'tish. 1-10 nm oraliq o'lchamdagi nanozarrachalar holatining tabiati har xil turdagi nanozarralar uchun turli yo'llar bilan o'zini namoyon qilishi mumkin.
Energiya nuqtai nazaridan, nanokristallar uchun bundaylarni qabul qilish foydalidir
ularning sirt energiyasi kamayadigan holatlar. Eng yaqin o'ramlar bilan tavsiflangan kristall tuzilmalar uchun sirt energiyasi minimaldir, shuning uchun nanokristallar uchun yuz markazli kubik (fcc) va olti burchakli ter bilan o'ralgan (hcp) tuzilmalar eng maqbuldir (4.4-rasm).
Masalan, elektron diffraktsiyani o'rganish shuni ko'rsatadi
bir qator metallarning (Nb, Ta, Mo, W) nanokristallari 5-10 ni kattaligi fccga ega.
yoki hcp panjaralari, normal holatda esa bu metallar mavjud
tana markazlashtirilgan (bcc) panjara [1]. Eng zich o'ramlarda (4.4-rasm) har bir to'p (atom) o'n ikkita shar (atom) bilan o'ralgan, shuning uchun bu o'ramlarning koordinatsion raqami 12 ga teng. Kubli o'rash uchun koordinatsion ko'pburchak hisoblanadi.
kuboktaedr, olti burchakli o'rash uchun - olti burchakli kuboktaedr.
Ommaviy kristallardan nanokristallarga o'tish bilan birga keladi
kristall panjaraning atomlararo masofalari va davrlarining o'zgarishi
[bir]. Masalan, elektron difraksiyasi bilan aniqlanganki, Al nanokristallari hajmining 20 dan 6 nm gacha kamayishi panjara davrining 1,5% ga qisqarishiga olib keladi. Ag va Au zarrachalarining kattaligi 40 dan 10 nm gacha kamayishi bilan panjara davridagi 0,1% ga xuddi shunday pasayish kuzatildi (4.5-rasm). Panjara davrining kattalik ta'siri nafaqat metallar, balki birikmalar, xususan, titanium, sirkoniy va niobiy nitridlari uchun ham qayd etilgan.
Ushbu ta'sirning mumkin bo'lgan sabablari:
ortiqcha Laplas bosimining ta'siri tomonidan yaratilgan sirt tarangligi , uning qiymati zarracha hajmining kamayishi bilan ortadi r; shuningdek, nanozarrachalar ichida joylashgan atomlardan farqli o'laroq, sirt atomlarining atomlararo bog'lanishlarining nisbatan kichik nanozarralari uchun kompensatsiyaning yo'qligi va buning natijasida nanozarrachalar yuzasiga yaqin atom tekisliklari orasidagi masofalarning qisqarishi [1].
Nanozarrachalarning panjara davrining o'zgarishini tahlil qilganda, olish kerak
nanozarrachalar hajmining kamayishi bilan kamroq zichroq tuzilmalardan zichroq tuzilmalarga o'tishning yuqorida qayd etilgan imkoniyatini hisobga olgan holda. Masalan,
Elektron diffraktsiya ma'lumotlariga ko'ra, Gd, Tb, Dy, Er, Eu va Yb nanozarrachalarining d diametrining 8 dan 5 nm gacha kamayishi bilan hcp strukturasi va quyma metallarga xos bo'lgan panjara parametrlari saqlanib qolgan va keyingi bilan. nanozarrachalar hajmining pasayishi, panjara parametrlarining sezilarli pasayishi kuzatildi; ammo, shu bilan birga, elektron diffraktsiya naqshlarining shakli o'zgardi, bu tizimli o'zgarishlarni ko'rsatdi - hcp panjara parametrlarining pasayishi emas, balki hcp dan zichroq fcc tuzilishiga o'tish [1]. Shunday qilib, nanozarrachalarning panjara davriga kattalik ta'sirini ishonchli aniqlash uchun strukturaviy o'zgarishlar imkoniyatini ham hisobga olish kerak.
Nanokristallarning sirt energiyasining o'lchamiga bog'liqligi erish haroratining mos keladigan bog'liqligini aniqlaydi, izometrik nanokristallar holatida taxminan formula bilan tavsiflanishi mumkin.

qaerda TJanobnanokristalning erish harorati, uning kattaligiga qarab r, Tmmassiv kristallning erish harorati bo'lib, ga bog'liq bo'lgan doimiydirmaterialning zichligi va erish issiqligiga va uning sirt energiyasiga bog'liq [1].

Guruch. 4.5. Panjara davrining nisbiy o'zgarishi kumush Ag va oltin Au nanozarrachalarining diametri d ga qarab [6]