Инструменты для изучения наноразмерных частиц Изучение

Инструменты для изучения наноразмерных частиц

Изучение наноструктур интенсивно началось примерно двадцать лет назад, и уже занимает определенное место в сфере применения. Хотя слово нанотехнология является относительно новым, устройства и структуры нанометровых размеров не новы. На самом деле они существуют на Земле столько же, сколько существует сама жизнь. Нанотехнология — это область науки и техники, связанная с разработкой устройств размером порядка нанометра , т. е. устройств, составляющих от нескольких десятков до нескольких тысяч атомов. Основное назначение таких устройств — работать с отдельными атомами и молекулами. Импульс развитию нанотехнологии дало создание сканирующего туннельного микроскопа — устройства, позволяющего исследовать вещество на атомном уровне.

Все методы получения наночастиц можно разделить на две большие группы. Первая объединяет способы, позволяющие получать и изучать наночастицы, но на основе этих методов трудно создавать новые материалы. Сюда можно отнести конденсацию при сверхнизких температурах, некоторые варианты химического, фотохимического и радиационного восстановления, лазерное испарение. Вторая группа включает методы, позволяющие на основе наночастиц получать наноматериалы. Это в первую очередь различные варианты механохимического дробления, конденсация из газовой фазы, плазмохимические методы и др.

Такое разделение методов является относительно условным. Но отражает еще одну их особенность: получение частиц путем укрупнения отдельных атомов и агрегации, или подход «снизу» , и различные варианты диспергирования, или подход «сверху» . Первый подход характерен в основном для химических методов получения наноразмерных частиц, второй для физических методов. Получение наночастиц путем укрупнения атомов позволяет рассматривать единичные атомы как нижнюю границу нанохимии. Верхняя граница определяется количеством атомов в кластере, при котором дальнейшее увеличение размера частицы не ведет к качественным изменениям химических свойств.

«Методы получения наноразмерных материалов» 1. Диспергационные методы. Механическое дробление. Теоретические основы метода. Типы, устройство и принцип работы мельниц для тонкого помола. Возможности метода: минимальный размер частиц, виды измельчаемых материалов. 2. Ультразвуковое дробление материалов в растворах. Теоретические основы метода. Техническое оснащение. Устройство и принципы работы ультразвукового дезинтегратора. Возможности метода: минимальный размер частиц, виды измельчаемых материалов. 3. Механохимический синтез нанокомпозитов и наночастиц. Метод Разложения. Теоретические основы метода. Техническое оснащение. Особенности механохимических процессов. Особенности получения нанокомпозитов. Возможности метода: минимальный размер частиц, виды измельчаемых материалов.

4. Конденсационные методы. Методы химического осаждения. Золь – гель метод. Классификация конденсационных методов: растворные методы и методы конденсации из газовой фазы. Классификация растворных методов. Теоретические основы метода химического осаждения (соосаждения). Выбор реагентов и осадителей. Техническое оснащение. Теоретические основы золь-гель метода. Разновидности золь-гель метода. Получение мицеллярных и полимерных гелей. Возможности метода: минимальный размер частиц, виды получаемых наноматериалов (пленки, порошки, компактные материалы, волокна). 5. Гидротермальный метод. Метод комплексонатной гомогенизации. Теоретические основы гидротермального метода. Техническое оснащение. Особенности химических процессов, протекающих при повышенном давлении и температуре в растворах. Возможности метода: минимальный размер частиц, виды материалов, получаемых гидротермальным методом. Теоретические основы метода комплексонатной гомогенизации. Лабораторное оборудование, необходимое для синтеза. Приготовление прекурсоров – комплексонатов металлов, используемых в данном методе. Возможности метода: минимальный размер частиц, виды материалов, получаемых методом комплексонатной гомогенизации.

Способ получения наноразмерных частиц, наноструктуирования и упрочнения, заключающийся в лазерной абляции вещества в конденсированную среду путем облучения обрабатываемого вещества через слой диэлектрика, отличающийся тем, что, осуществляют непрерывный контроль термодинамических параметров зоны облучения, и управляют абляцией с поверхности облучаемого вещества путем контроля сброса давления от высокоэнергетического до метастабильного состояния, осуществляемого подбором толщины слоя диэлектрика и его физических свойств, таким образом, чтобы акустическая волна, отраженная от внешней поверхности диэлектрика, производила разгрузку высокоэнергетического состояния, при этом, приповерхностный слой нагретого материала попадает в область метастабильного состояния вещества, при котором происходит вынос паров обрабатываемого вещества в слой диэлектрика, и в нем образуется раствор наночастиц.

Устройство для получения наноразмерных частиц, наноструктуирования и упрочнения, содержащее: лазер, гомогенизатор, испарительную камеру с мишенью из обрабатываемого вещества и полупрозрачное зеркало, отличающееся тем, что на пути зеркально отраженного от мишени лазерного излучения, установлен фильтр второй гармоники и фотоприемник; на пути теплового излучения по нормали к мишени установлена линза и оптоволокно связанное со вторым фотоприемником, оба фотоприемника и пьезоэлемент подключены к многоканальному высокоскоростному запоминающему регистратору, под углом к лазерному пучку расположено полупрозрачное зеркало, в отраженном излучении которого установлен фотоприемник синхронизации, подключенный к синхронизирующему входу скоростного регистратора.