Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Рықтың флуктуационды түзілуі мен олардың өсуі.




 

 

19.Наноқабыршақтардың өсу механзимдері: Фольмер-Вебер механизмі, Франка–Ван дер Мерве механизмі. Төсеніш беттерінде наноқабықшаларды өсіру екі негізгі стадиядан тұрады: критикалық ұрықтардың пайда болып және әрі қарай өсуін қамтамасыз ететін ұрықтардың пайда болу стадиясы; пайда болған ұрықтардың үлкейіп әрі жайылып бір біріне бірігіп тұтас бетті құрап, пленкалардың пайда болуы. Алайда бастапқы ұрықтардың пайда болуын қажет етпейтін төсеніштері бар спецификалық механизмдерде бер. Олар: ұрықтардың пайда болуымен жүретін Фольмер-Вебер; Франка–Ван дер Мервенің қабатталумен жүретін механизмі; Крастанов–Странскийдің спиральді механизмі. Фольмер-Вебер механизмі бойынша өсу қырларының Миллер индекстері өте аз болатын, қырлары тығыз оралған кристалдарда жүреді. Осы жағдайда пленкаларды алу бастапқы екіөлшемді және үшөлшемді ұрықтардың пайда болып, олар өз көлемін үлкейтіп төсеніш бетіне жайылу кезінде пленка пайда болады. Ұрықтардың пайда болуы және бір бірілерімен бірігуі бірнеше процестерден тұрады: 1. Массатасымалдау – алғашқы фазада (атомды млекулярлы шоқ, диффузионды немесе конвективті ағындар арқылы). Массатасымалдау төсеніш бетінде өсіп жатқан қабаттың затты тасымалдауын қамтамасыз етеді; 2. Беттегі критикалық ұрықтардың пайда болуын анықтайтын бөлшектердің алғашқы фазасындағы адсорбция; 3. Критикалық ұрықтарға бөлшекткрдің тасымалдануын анықтайтын және оларды кристаллизация центріне айналдыратын адсорбцияланған атомдардың беттік диффузиясы.

Физикалық адсорбцияланған атомдар мен алғашқы фаза арасындағы тепе теңдік тез орын алады. Сол себепті пленкалардың өсуін бақылау алғашқы фазадағы массатасымалдау процестері (сұйық фазадан кристалдандыру және газдық фазадан химиялық тұндыру) немесе беттік диффузия (атомды молекулярлық шоқтардан физикалық тұндыру) арқылы жүзеге асады.

Пленкалардың өсуі үшін ұрықтандыру механизмінің келесі этаптары: 1. беттегі концентрациясы бар адатомдар диффузия әсерінен бір бірімен соқтығысып кластерлер (атомдардың шоғыры) түзеді. Олар I бөлшектерден тұрады. Адсорбционды қабаттармен тепе теңдікте тұрған местабильді кластерлер ∆Gкр энергиямен концентрациясы Nкр = Na exp(-∆Gкр / kТ) болатын критикалық ұрықтарды түзеді. 2. Критикалық ұрықтар диффузия әсерінен көрші адатомдардың бірігуі есебінен пайда болады. Ұрықтардың өсуі барысында олар өлшемі мен размері төсеніштің қасиеттеріне тәуелді болатын островкалардың пайда болуына әкеледі. Ориентирленген ұрықтардың өсуіне қарағанда ориентирленбеген ұрықтардың энергиясы жоғары, сол себепті алғашқы пайда болған ұрықтар тез өседі. 3. Кішкен островкалар бір бірімен жанасқан кезде кезде коалесценция (бірігу) жүреді. Біріккен кезде эпитаксиалды оринтацияға ие болады. Коалесценция этапында төсеніш бетінде кристаллографиялық қырлармен шектелген сетка түріндегі островкалар пайда болады.

Франка — ван-дер-Мерве механизмі Миллер индекстері үлкен мәндерге ие қырлар арқылы жүзеге асады. Бұл қырлар миллер индексі аз тығыздылған жазықтықтағы атомдардың есебінен пайда болады. Бұл механиз ұрықтардың пайда болуын қажет етпейді, себебі төсеніш бетіндегі алғашқы фазадағы адсорбцияланған бөлшектер адатомдар түрінде болады. Өсудің спиральді механизмі бетінде винттік дислокациялар шығулары бар төсеніштерге негізделген.

 

 

20.Наноқабыршақтардың өсу механзимдері: Крастанов–Странский механизмі. Төсеніш беттерінде наноқабықшаларды өсіру екі негізгі стадиядан тұрады: критикалық ұрықтардың пайда болып және әрі қарай өсуін қамтамасыз ететін ұрықтардың пайда болу стадиясы; пайда болған ұрықтардың үлкейіп әрі жайылып бір біріне бірігіп тұтас бетті құрап, пленкалардың пайда болуы. Алайда бастапқы ұрықтардың пайда болуын қажет етпейтін төсеніштері бар спецификалық механизмдерде бер. Олар: ұрықтардың пайда болуымен жүретін Фольмер-Вебер; Франка–Ван дер Мервенің қабатталумен жүретін механизмі; Крастанов–Странскийдің спиральді механизмі. Бұл механизмда алғашқыда слой бойынша өсу жүреді де, слой пайда болғаннан кейін (қалыңдығы бір немесе бірнеше моноатомдардан тұратын слойлар) өсудің островкалы түріне көшеді. Бұл механизмді жүзеге асырудың негізгі шарты тұндырылатын материал мен төсеніш материалдарының бір біріне сәйкес келуі керек (мысалы Ge и Si, InAs және GaAs). Дымқыл слойда серпімді кернеулер пайда болып, соның әсерінен өзінің тордары төсеніш материалының торларына сәйкес келетіндей етіп деформацияланады. Егер дымқыл слойдың энергиясы беттің энергиясынан көп болса, онда пленканың қабат бойынша өсуі жүреді. Разделдың қырларында дислокациялардың пайда болуы себебінен серпімді кернеулердің релаксациясы пайда болады. Егер деформация энергиясы өте жоғары болса, онда дымқыл слой пайда болғаннан кейін кернеу компенсациясының есебінен үшөлшемді островкалар пайда болады. Көріп отырғанымыздай үшөлшемді островкалардың пайда болуна себепкер көлемді серпімді релаксация. Крастанов–Странский механизмі жартылайөткізгішті кванттық нүктелердің пайда болуына негізділген.

 

 

21. Кванттық нүктелер, кванттық шұңқырлар және кванттық жіптердің қалыптасу механизмі. Кванттық физикада өте қызықты эффектілердің бірі – ол квантық өлшемдегі эффектілер және олар өте маңызды рөл атқарады. Заряд тасымалдаушылардың қозғалысы өлшемнің санына байланысты шектеулі, оларды бірнеше топқа бөледі: Кванттық нүктелер - заряд тасымалдаушылар қозғалысы 3өлшем бойынша, кванттық жіптер - заряд тасымалдаушылар қозғалысы 2өлшем бойынша, кванттық шұңқырлар - заряд тасымалдаушылар қозғалысы 1өлшем бойынша шектеулі. Кванттық шұңқырларды жартылайөткізгіштің жіңішке қабатын материалдың 2 қабатының ортасына салып, жасайды. Нәтижесінде электрон бір бағытта бекітулі және ол кванттық энергияның көлденең қозғалысына әкеледіСонымен қоса, 2 басқа бағытта электрондардың қозғалысы бос күйінде болады, яғни кванттық шұңқырда электрон газы 2 өлшемді болады және дәл осылай кванттық барьері бар құрылымды дайындауға болады. Егер кванттық қоспаларға донорлы қоспаны қоссақ, онда 2өлшемді электрон газы алынады, олар төмен температурада өте ерекше қасиет көрсетеді. Осындай қасиеттердің бірі Холл эффектінде көрсетіледі, олар магнит өрістерінде бақыланады. Ал, егер акцепторлы қоспаны қоссақ, онда кемтіктік газ алынады. Бір өлшемді электрон газы бар құрылымдар кванттық жіптер болып табылады. Мұндай құрылымда 2 бағыт өте аз (y және x), әрбір бағыттың энергетикалық спектрі:

En=(h*n/a)2/8m, a – осы бағыттағы пленканың қалыңдығы;

Осы бағытта потенциалдық шұңқыр пайда болады. Қалған бағытта (x) электрон бос күйінде қозғала алады. Пайда болған потенциалды шұңқырды шексіз терең деп санап, ал En шұңқырмен салыстырғанда аз болу керек. Мұндай жағдай қалыңдығы нанометр өлшемдегі жіпке әкеледі. Тасымалдаушы кванттық өлшемдегі жіптердің толық энергиясы:

E=Enm+2px/2m, px жіптің бағытындағы (x) импульс компонентті. Нөл өлшемді электрон газы бар құрылымдар кванттық нүктелер деп аталады. Потенциалды шұңқырларды синтездегенде пленканың материалынан В материалынан өсірілген А-ң островкаларын жасауға болады. А және В араларының өлшемдері өте үлкен. Егерде молекулярлы-сәулелі эпитаксияның өсуін тоқтатсақ, онда А материалының универсалды нүктелерін алуға болады. Кванттық нүктелерді 1980 жылы Алексей Екимов әйнекті матрицада алды, ал кванттық нүкте терминін Марк Аид ұсынған. Кванттық нүктелер өлшемі 1-10нм аралығындағы бөлшектер. Кванттық нүктенің ішінде электронның потенциалдық энергиясы, сыртындағыға қарағанда төменірек, яғни электрон қозғалысы барлық үш өлшемде шектеулі. Кванттық нүктелерде электрондардың энергетикалық спектрі дискретті деңгейлерден тұрады. Кванттық шұңқырлар негізіндегі технологиялар жартылайөткізгіш лазерлерді алуда қолданылады, олар p-n ауысуларындағы кәдімгі лазерлерге қарағанда тиімді.

 

 

22.Полимерлік, кеуектік, түтіктік, және биологиялық наноматериалдар технологиясының негіздері. Полимер дегеніміз – жоғары молекулалық қосылыстар, полимердегі моноөлшемді жетекшілер саны өте көп болуы тиіс. Полимер – молекулярлық массасы бірнеше мыңнан бірнеше миллионға дейін болады. Полимер-бейорганикалық және полимер-органикалық композиттер, нанобиоматериалдар, катализаторлар, супрамолекурярлық нанокеуекті және түтікше құрылымдар сияқты наноматериалдарды синтездеудің көптеген нұсқалары бар. Тесіктер қадамы 40 нм квадраттық тор құрайды да, көміртекті нанотүтікшелер, катализаторлар және т.б.тәрізді нанообъектілерді орналастыруға арналған. Мұндай шаблондар арнайы штамптарды деформациялау, соңынан тесіктерінен полимерлік қалдықтарды иондық травление арқылы алып тастау арқылы жасалады.

Нанокеуекті материалдар (молекулярлық ситолар) Бұл цеолиттік және цеолит тәрізді, және де каналдары мен қуыстары кеңістікте қайталанатын, газдарды диффузиялық бөлуге және функционалдық арналымы бар нанобөлшектерді орналастыруға және стабилизациялауға (катализге арналған төсеніштер, эмиттерлер, датчиктер) арналған көміртекті және полимерлік наноқұрылымдар. Нанокеуекті материалдарды алудың технологиялық амалдары көп түрлі: гидротермалды синтез, золь-гель-процестері, электрохимиялық әдістер, карбидті материалдарды хлормен өңдеу және т.б. Түрлі ұялы структуралар стандартты литография (болашақ тордың суретін түсіру), сілтілік травление, анодтық еріту, тотығу-қайта қалпына келу және т.б. әдістерінің түрлі комбинациясымен алынады.Полимерлер, диэлектриктер мен жартылай өткізгіштерді жоғары энергиялы иондармен өңдегенде нанофильтрлер, наношаблондар және т.б. алуға қолданатын наноөлшемді иондық тректер пайда болады. Түтікшелердің ең жоғары шығымы гелийдің 500 – 600 кПа қысымында орын алады; доғалық режимнің параметрлері, электродтардың геометриясы, процестің ұзақтығы, реакция жүретін кеңістік өлшемі де үлкен әсер береді. Синтезден кейін түтікшелердің ұштары өзіндік “қалпақтармен” (жартысфералық не конустық) жабық болады. Нанотүтікшелерді тазалау және ұштарын ашу технологияның маңызды бөлігі болып табылады, ол түрлі әдістермен жүргізіледі (тотықтыру, қышқылдармен әсерлесу, ультрадыбыспен өңдеу, т.б.). Сонымен қатар, нанотүтікшелер алу үшін графитті лазермен шашырату және катализаторлардың (темір қатарындағы металдар және т.б.) қатысуымен көмірсутектердің пиролизін де қолданады. Соңғы әдісөнімділікті арттыру және түтікшелердің структуралық түрлілігін кеңейту тұрғысынан перспективті болып табылады. Нанотүтікшелердің ішкі қуыстарын түрлі металдар және қоспалармен толтыру не синтез барысында, не тазартудан кейін жүргізіле алады. Бірінші жағдайда қоспалар графит электродына енгізілуі мүмкін; екінші жағдай көптеген әдістермен жүзеге асырыла алады да (құймалардан, ерітінділерден, газдық фазадан “бағытталған толтыру және т.б.), кеңірек қолданыс табады.

 

 

23.Гибридтік және супрамолекулалық материалдар. Нанокеуектік материалдар (молекулалық елеуіштер). Гибридті және супрамолекулярлық материалдар Полимерлік прекурсорлаға (мысалға, метилметакрилат және металл нанобөлшектері негізіндегі нанокомпозиттер), металлорганикалық қоспалар ыдырағанда пайда болатын, металл не оксидтік нанобөлшектер бір мезгілде полимерленетін матрицаларда пайда болғанда алынатын наномпозиттерді зерттеу ерекше қызығушылық тудырады. Көп қабатты полимер-бейорганикалық нанокомпозиттерді Ленгмюра–Блоджетт пленкаларының негізінде жасайды. Түрлі оптикалық, өткізгіштік, магниттік және басқа қасиеттерін анықтайтын осындай қосқабаттардың саны бірнеше ондаған болуы мүмкін. Супрамолекулярлық синтез мағынасы молекулааралық ковалентті емес күштермен бағытталатын молекулалық компоненттерді жинақтауда, яғни бұл, молекулалары мен олардың ансамбльдері арасында әлсіз химиялық (ван-дер-ваальс, сутектік, т.с.с.) байланыс түзілетін коваленттік емес синтез арқылы алынатын наноқұрылымдар. Супрамолекулярлық өзін-өзі жинақтау бірнеше компоненттердің спонтандық қосылуы (рецепторлар мен субстраттар) болып табылады, оның нәтижесінде «молекулалық тану» негізінде жаңа структуралар өзімен-өзі құрылады(мысалға, жекеленген олигомерлік супермолекулалар не ірі полимерлік агрегаттар). Металлорганикалық құрылыс блоктарының көмегімен өзін-өзі жинақтау жолымен түрлі бейорганикалық архитектураларды алуға болады (мысалға, сурьма мен теллурдың тізбектері, металдар, қоспалар және құймалардың түрлі каркастары және т.б.).Супрамолекулярлық инженерияның объектілері барған сайын көбейіп келеді.

 

 

24.Түтіктік наноматериалдар. Полимерлік наноматериалдар. Өзіндік жинақталу әдісімен алынған наноматериалдар. Медициналық диагностика үшін микрочиптер жасағанда ДНК-структураларын басқарулы өзін-өзі жинақтауы маңызды роль атқарады.Түрлі типтердегі ДНК қатты төсенішке (кремний, шиша, полимерлер) бекітіледі.Мұндай ДНК- матрицалар 102-нен 105-не дейінгі сайттардан құрылады, әр сайтта 106-нен 109-не дейін аминқышқылдары болады.ДНК матрицасының,белгісіз ДНК тізбектері бар,зерттелетін үлгінің ерітіндісімен тиісуі комплементарлық жолмен диагностика жүргізуге жол ашады. ДНК гибридизациясы өзін-өзі жинақтауға және үш өлшемді ДНК структураларының құрылуына пайдалы электр өрістерінің пайда болуына алып келеді. «Жоғарыдан-төмен» және «төменнен-жоғары» жинақтаудың 2 әдісінің интеграциясының мысалы ретінде мех-қ деформация жағдайындағы жинақтау әдісін айтуға болады. Деформациялық-индукцияланған өзін-өзі жинақтау схемасы: бөлшектер, кремний төсеніші,InGaAs қосылымдары, литографиялық тұндырылған AlGaAs, GaAs және AlGaAs қабаты, AlGaAs және GaAs қабаты, GaAs төсеніші. Бұл жағдайда AlGaAs/GaAs наногетероструктурасын-литографиялық құрылатын беттердің («жоғарыдан-төмен» физ-қ процесі), ж/е де «төменнен-жоғары» хим-қ әдіспен (құрамымен ж/е деф-мен реттелетін тұну) жасалатын қабаттар мен бөлш-ң комбинациясы.Деф-қ кернеуліктер тұнудың Крастанов-Странский механизмі б/ша кванттық нүкте/ң пайда болуымен жүруін қамтамасыз етеді. Наноструктуралық құрылғылар мен жүйелердің құрылуының осы және басқа да көптеген әдістері наноэлектрониканың, ақпараттық технол-ң және басқа салалардың ары қарай дамуы үшін маңызды.Масштаб кішірейген сайын технологиялық операциялар (шаблондар жасау, монтаж, травление, т.б.) күрделенеді де, осы тұрғыдан супрамолекулярлық мат-р ДНК-структуралары үшін, яғни жұмсақ деп аталатын наномат-р үшін, сипатталған өзін-өзі жинақтау қызығушылық тудырады. Өзін-өзі жинақтау биобағытталған синтездің прототипі ретінде қарастырылуы мүмкін.Өзін-өзі жинақтау термодинамикамен де, проц-ң кинетикасымен де реттелетіні жалпы тұрғыдан түсінікті.Өзін-өзі жинақтау кезіндегі құбылыстардың алуан түрлілігі,оның қолдан жинақтау әдістерін алмастыра алатынын түсінуді қиындатады, болжау ж/е тұрақтылығын айтпай-ақ. Қазіргі кезде өзін-өзі жинақталатын структуралардың ұйымдасуының және жұмыс істеу принциптеріне жалпы көзқарас, ал кейде нақты түсінік те жоқ.

 

25.Электрондық спектроскопия: рентгендік, фотоэлектрондық спектроскопия. Электрондық спектроскопия - спектрдің жұтылуын, өткізуін немесе шағылуын анықтайтын өте сезімтал және тиімді әдістердің бірі. Электрондық спектроскопия әдісі образецтің элементтік құрамын, құрылымын, электрондық құрылуын, атомдардың толқындық тербелістерін, сұйық, қатты, газдық фазадағы заттың молекуласын және де т.б. мәліметтерді анықтауға мүмкіндік береді. Электрондық спектроскопияның түрлері: Фотоэлектрондық, Рентгендік, Ультракүлгін, Оже. Фотоэлектрондық спектроскопия - заттың құрылысын зерттейтін әдіс, яғни фотоэлектрондық эмиссия құбылысы кезінде ұшып шыққан электрондардың электрондық спектрін анықтауға негізделген. Электрондық спектр арқылы электронның байланыс энергиясын және зерттеліп отырған заттың энергиясының деңгейін анықтауға болады. Бұл әдісте көбінесе монохраматтық рентгендік немесе ультракүлгіндік сәуле шығару қолданылады. Фотоэлектрондардың спектрлерін электрондық спектрометрлер арқылы зерттейді. Фотоэлектрондық спектроскопия сұйық, қатты және газ күйіндегі заттарды зерттеуге қолданылады және де атомдар мен молекулалардың ішкі және сыртқы электрондық қабаттарын зерттейді. Фотоэлектрондық спектроскопияның 2 түрі бар: 1. Рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия кванттық энергиясы 100эВ-тан 10 кэВ-қа дейінгі диапазондағы рентгендік сәулелер қолданылады. Олардың толқын ұзындықтары 10нан 0.1нмге дейін және де зондпен терең деңгейді зерттеу кезінде қолданылады. 2. Ультракүлгіндік фотоэлектрондық спектроскопия 10-50эВ диапазондагы ультракүлгін спектрлерінің фотондары қолданылады.Олардың толқын ұзындықтары 100-25нм-ге дейін және олар валенттік зона мен өткізгіштік зонаны зерттеу үшін қолданылады. Рентгендік спектроскопия – спектрдің жұтылуы бойынша заттың құрамын немесе электронның бір энергетикалық күйден екінші энергетикалық күйге өткен кездегі жарықтың шығуын зерттейді, яғни рентгендік спектрлер атомның ішкі қабатындағы электрондардың ауысуына негізделген. Спектрдің жұтылуы кезінде қозған күйдегі химиялық байланыстар немесе жартылайөткізгіштердегі өткізгіштік зоналар туралы ақпарат алуға болады. Сонымен қатар рентгендік спектр атом арасындағы қашықтықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Электрлік разрядпен қыздырылған рентгендік сәуле заттың ішінде немесе трубкада коллиматор арқылы сәуленің параллельді шоғын шығарады. Шоқ дифракциялық торға барады да спектр түрінде пайда болады. Жиіліктің орналасуына байланысты сәуле зерттелетін заттың құрамын анықтайды

 

 

26.Ультракүлгін электрондық спектроскопия, Оже-спектроскопия. Оже спетроскопия зерттеліп отырған затымызды электрон шоғымен сәулелендірген кезде пайда болған оже электрондарының энергетикалық спектрлерін зерттейді. Бұл әдіс газдың элементтік құрамын және қатты дененің беткі жағын, яғни сынамадағы атомның химиялық күйі мен электрондық құрылысын анықтау үшін кеңінен қолданылады. Оже электрондардың спектрлерін арнайы спектрометрлермен тіркейді. Оже спектрометрлерінің схемасы: зерттелетін зат; анализатор; электрондық душка; түскен шоқты түзетін электрондық пушка; иондық пушка; электрондық көбейткіш; цилиндрлік айна тәрізді анализатор; 4 торлы анализатор. Қазіргі кезде оже спектрометрлер сканерлік режимде жұмыс жасайды және де образецтің беткі жағында орналасқан элементтер туралы ақпарат бере алады. Ультракүлгіндік электрондық спектроскопия ультракүлгіндік аймақтағы спектрдің жұтылу, шығару және шағылуын зерттеуге, алуға, шығаруға мүмкіндік беретін оптикалық спектроскопияның бір бөлігі. Ультракүлгін спектрлердің фотон энергиясы әжептеуір үлкен. (1,7-100эВ немесе 10нан 730нмге дейін). Ультракүлгіндік аймақта барлық органикалық заттар жұтылады. Жұмыс интервалы 190-730 нм. Бұл аймақтарда мөлдір оптикалық материалдар дайындалады. Ультракүлгіндік спектроскопия органикалық және бейорганикалық байланыстарды зерттеуде кеңінен дамыған физика-химиялық әдістердің бірі болып табылады. Ультракүлгін аймақты барлық органикалық заттар жұтады. Жұмыс аймағы 190-730 нм, ал ең бастысы 200-380 нм. Бұл аралықтарды оптикалық материалдар призмалар мен кюветалар жасауда қолданылады. Ұзындығы 190 нм болатын толқындар жұмысқа тиімдірек, себебі бұл интервалда ауа компоненттері көміртегі мен азот жұтады. Сондықтан бұл интервалда жұмыс істеу үшін арнайы вакуумды камералар қолданылады.Ультракүлгін спектроскопия атомдар, иондар, молекулалар мен қатты заттардың спектрлерін зерттеуде, олардың энергия дәрежесін, кванттық ауысуларын зерттеуде қолданылады.

 

 

27.Азбұрыштық рентгендік шашырату әдісі арқылы наноқұрылымды материалдарды зерттеу. Аз бұрыштық рентгендік шашырату –заттағы сәуленің бір текті емес рентгендік серпімді шашырауы, сәуленің толқын ұзындығы қандайда бір айтарлықтай асатын өлшемде, яғни сәуленің шашырату бағытының λ = 0,1–1 нм құрайтын, бұндағы түсетін сәуленің белгілі бір (аз бұрышты емес) бағытының ауытқуын айтады.Біркелкі тараған полидисперсиялық жүйеде біртекті емес болса, оның өлшемі 1-100 нм аралығында жататын, сәуленің аз бұрышты рентгендік шашыратуына алып келеді. Зерттеуде сәуле шығарушының шашыратуының тәуелділік қарқындылығы шашыратудың бұрышынан нанонөлшемдік элементтің сипаттамасын анықтауға мүмкіндік береді. Рентген сәулесінің негізгі көздері ретінде рентгендік түтікшелері(сәуленің толқын ұзындығы 0,7-0,2 нм) синихроттық сәуле шығарады (λ = 0,03–0,35 нм).Монохромдық тар шоғырда алғашқы сәуле шығару коллимирленген арнаулы жүйе көмегімен жеткізіледі. Үлгі арқалы өтіп шоғырда шашырайды және детоктор көмегімен тіркеледі.Шашырату бұрышынан әр түрлі сәуле шығарылып негізгі қарқынды тәуелділікте өлшемі және пішін бөлшектері табылады.Рентген сәулесінің шоғы үлгі арқылы өткенде тарап детектор арқылы тіркеледі. Аз бұрышты рентгендік шашыраудың физикалық табиғаты әр түрлі және нанообъектілерді,ертінділердегі макромолекулалар,монокристалдардағы дефектілерді,шыны,полимерлерді зерттеуге мүмкіндік береді. Аз бұрышты рентгендік шашырату зерттелінеді: Полимерлердің реттелген молекулалық құрылымын; Ертіндідегі нанобөлшектердің өлшемін анықтауда; Наноматериалдардағы кеуектердің өлшемін анықтауда; Нанокомпозиттердегі молекулалардың орентациясын;

 

 

 

28.Рентген спектроскопиясы мен дифракциясы әдісімен наноматериалдарды зерттеу. Спектроскопия – электромагниттік толқындар спектрін зерттеуге арналған физиканың саласы. Спектроскопия әдістері бойынша атом, молекула энергия деңгейлерін және олардан құралған макроскопиялық жүйелерді, энергия деңгейлерінің арасындағы кванттық ауысуларды анықтайды. Спектроскопия толқын ұзындығы бойынша радиоспектроскопия, инфрақызыл, оптикалық, ультракүлгін, рентген, гамма болып бөлінеді. Рентгендік спектроскопия – спектрдің жұтылуы бойынша заттың құрамын немесе электронның бір энергетикалық күйден екінші энергетикалық күйге өткен кездегі жарықтың шығуын зерттейді, яғни рентгендік спектрлер атомның ішкі қабатындағы электрондардың ауысуына негізделген. Спектрдің жұтылуы кезінде қозған күйдегі химиялық байланыстар немесе жартылайөткізгіштердегі өткізгіштік зоналар туралы ақпарат алуға болады. Сонымен қатар рентгендік спектр атом арасындағы қашықтықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Электрлік разрядпен қыздырылған рентгендік сәуле заттың ішінде немесе трубкада коллиматор арқылы сәуленің параллельді шоғын шығарады. Шоқ дифракциялық торға барады да спектр түрінде пайда болады. Жиіліктің орналасуына байланысты сәуле зерттелетін заттың құрамын анықтайды. Шығару спектрлері рентгендік спектрометрлер арқылы тіркеледі. Оларды сәуле шығару интенсивтілігіне байланысты зерттейді. Рентгендік шығару спектрлерінің пішіні мен күйі валенттік электрондардың энергетикалық орналасу тығыздықтарын, толқындық функциялардың симметриясын табуға және олардың атом электрондарының арасындағы орналасуын анықтауға мүмкіндік береді. Рентген сәулелері: Нанобөлшектердің құрылымын, химиялық құрамы мен магниттік қасиеттерін зерттеуде; Нанокомпозиттердің текстурасын анықтауда; Макромолекулалардың құрылымының сиппатамасына анализ; Нанобөлшектердің құрылымының сипаттамасына анализ жасауда кеңінен қолданылады. Әртүрлі материалдардың құрылымын зерттеуге арналған әдіс – рентгендік дифракциялық анализ болып табылады. Рентгендік дифракция әдісі сұйықтықтан ұнтаққа дейінгі және кристаллдарды зерттеуге арналған бұзбай бақылау әдістерінің бірі болып табылады. Бұл әдістің тағы бір қызықтыратын ерекшелігі тек қана байланыс құрылымдарының сандық және сапалық қасиеттерін ғана емес, сонымен қатар жетілуіне нақты ұсыныстар мен өндірістің әртүрлі салаларындағы технолигияларға тұжырымдамалар жасай алады. Жұмыс істеу принципі: Рентгендік сәулелер материал арқылы өткен кезде радиация атомдағы электрондармен әрекеттеседі, нәтижесінде радиация шашырайды. Егер атомдар кристалдық құрылымда орналасқан және атомдардың арасындағы арақашықтық рентгендік сәуленің толқын ұзындығына сәйкес келсе, онда интерференцияның күшеюі және әлсіреуі бақыланады. Бұл дифракцияға әкеледі. Осы дифракциялық әдістің екі негізгі түрін қарастыруымызға болады: РҚА(рентгенді құрылымдық анализ) және ұнтақты рентгендік дифракция. Рентгендік құрылымдық анализ - заттың құрылымын анықтайтын дифракциялық әдістердің бірі. Бұл әдістің негізінде үшөлшемді кристалдық тордағы рентгендік сәуленің дифракция құбылысына негізделген. Кристалдағы рентгендік сәуленің дифракция құбылысын Лауэ, ал теориясын Вульф және Брэгг анықтады. Рентгендік құрылымдық әдісті Дебай мен Шеррор анықтады. Бұл әдіс заттың атомдық құрылымын, өлшемі мен пішінін анықтайды. Ұнтақты рентгендік дифракция - материалдың құрылымын ұнтақ арқылы немесе поликристалдық үлгіде зерттеу. Қолданылатын прибор ұнтақты дифрактометр болып табылады. Негізгі қолдану аймағы: Рентгендік фазалық анализде: образецтің сапалық құрамын, компоненттерін анықтау үшін; Заттың кристалдық құрылымын анықтауда: кристалдардың өлшемін, атомдардың орналасуын анықтау үшін қолданылады.

 

29.Сканерлеуші зондтық микроскопия: туннельдік, атомдық-күштік және магниттік-күштік микроскопия. СЗМ-нің ерекшеліктері: Зондының болуы, Зондтың үлгіге қатысты 2-лік (X-Y) не 3-тік (X-Y-Z) координаттар бойынша орын ауыстыру жүйесінің болуы, Тіркеу жүйесінің болуы. Тіркеу жүйесі зонд-үлгі қашықтығынан тәуелді функция мәнін белгілейді. Әдетте тіркелетін мән үлгінің орналасуын немесе координаттар ішінен бір координат (Z) зондын басқаратын теріс қайтымды байланыс жүйесімен өңделеді. Зонд ретінде кантилевер деп аталатын серпімді консольдің ұшында орналасқан наноразмерлі өткір ұш (острие) қолданылады. Бет жақтан зондқа әрекет ететін күш, консольдің майысуына әкеледі. Зонд және үлгі арасында Ван-дер-Ваальс күштері жүреді. Алғашында ол күштер тартылыс күштері ал кейін біраз жақындаған соң (зонд пен үлгі) тебіліс күштеріне ауысады. Сканирлеуші туннельдік микроскоп – жоғары кеңістікті рұқсат етуі бар өткізгішті беттердің рельефін өлшеуге арналған сканирлеуші зондық микроскоптың бір түрі. СТМ-да өткір металлдық инені үлгіге бірнеше ангстрем қашықтықта жеткізеді. Үлгіге қатысты инеге аздап потенциал бергенде туннельді ток туындайды.Бұл токтың мөлшері үлгі-ине қашықтығынан экспоненциалды тәуелді. 1 Å қашықтық шамасында ток мөлшері 1—1000 пА. Тунельдік зондтық микроскоптар негізгі артықшылықтары ретінде жекелеген молекулалар мен атомдардың орын ауыстыруына байланысты əрекеттер жасауға мүмкіндік беретін таза көлемдегітаза үлгілермен жұмыс істеуі.
Алайда ине тəріздес электрод пен үлгі арасындағы массалық тасымал, молекулалар мен атомдардың үлгі бетінде жинақталуы, олардың электродтар аралық саңылаудан алыстауы жəне қоспалардың вакуумдық көлемнен келіп түсуі үлгінің бет бедері мен көлем ішіндегі жағдайларға əсер етуі мүмкін. Бұл жағдайдағы əсер ету объектілері ретінде жекелеген атомдар мен молекулалар емес, өлшемдері 10-30 нм болатын объектілер болып келетін, мысалы, кластерлер. Жоғары вакуумдымен салыстырғанда газдар мен сұйықтардағы ТЗН өнеркəсіп пен технологияда айтарлықтай ерекшеліктерге ие болады.Маскалар мен шаблондарды қолданатын жоғары деңгейлі ажырату қабілеті бар дəстүрлі литография микротехнологиядан субмикротехнологияға əкеледі, ал болашақта нанотехнологияға əкелуі мүмкін. Зондтық микроскоптар олардың
негізінде туннельдік-зондтық нанотехнологияны жүзеге асыру үшін қажетті құралдар жасауға мүмкіндік береді. Нанотехнологияға өтудің осындай жолы ТЗН процесін бір уақытта бақылауға жəне жүзеге асыруға мүмкіндік беретінін атап айту керек.Вакуумдық жəне атмосфералық нанотехнологиялар жекелегенфункционалды элементтер түрінде келетін наноэлектрониканың дискретті құралдарын, сонымен қатар ақпараттарды жоғары тығыздықпен жазылатын жады құралдарын қалыптастыруға алып келуі керек, кейіннен элементтері нанометрлік өлшемде болатын интегралды кванттық схемалар жасауға алып келеді.Туннельдік-зондтық нанотехнологияның физикалық негіздері Мұндай жағдайларда молекулалық электроника туралы идея
жүзеге асырылуы мүмкін.Элементті база ретінде жекелеген молекулаларды қолдану жəне модификациялау ойластырылуда.Электрониканың ең қарапайым əрі «дөрекі» элементті база ретінде органикалық жəне бейорганикалық қосылыстардың лигандаларымен жалатылған металдық жəне жартылай өткізгіш кластерлер болуы мүмкін.
Сипаттамалы өлшемдері 30 нм жететін бұл элементтер ерекше қасиеттерге ие. Лигандалық жабындылар оларды тұрақтыкүйге ауыстырады. Өз кезегінде лигандалық кластерлер, мысалы, негіздері арасында металдық байланыстары бар металдық тізбектер құрауы мүмкін.

 

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных