Лекция 7Нанотехнология
.pdf
Гетерогенное зародышеобразование
Реальные фазы уже в исходном состоянии часто гетерогенны из-за примесей, пыли и др.
Осаждение компонентов катализаторов и синтез композитных и углеродных материалов часто проводится в присутствии носителей с заранее сформированной поверхностью, роль такого носителя могут играть и выделившиеся ранее частицы других компонентов.
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
21 |
Гетерогенное зародышеобразование
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
22 |
Гетерогенное зародышеобразование
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
23 |
Гетерогенное зародышеобразование
xгетеро xгомо , |
rгетеро rгомо : |
|
|
|
|
|
|
|||
Vгетеро Vгомо , |
|
Nгетеро Nгомо |
|
|
|
|
если 180 |
о |
||
Prob |
Prob |
|
* |
|
1, |
|
||||
гетеро |
|
|
гомо |
f |
Gгетеро |
|
1, если 180о |
|||
|
|
|
|
Gгомо* |
||||||
|
* |
|
|
* |
|
|
0, |
если 0о |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
G |
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
гетеро |
|
гомо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
|
|
|
|
24 |
|
Гетерогенное зародышеобразование
|
|
4 |
|
|
|
3 |
5 |
|
|
|
|
||
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
4 |
В узких порах термодинамические условия осаждения наиболее благоприятны и требуют наименьших пересыщений, на острых выступах наименее благоприятны, но остаются более выгодными, чем при гомогенном осаждении.
По этой причине компоненты нанесенных катализаторов и композитных материалов в отсутствии диффузионных затруднений должны осаждаться преимущественно в порах минимального размера, в местах контактов частиц носителя и т.д.
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
25 |
Особенности роста кристаллических частиц
Механизм роста грани кристалла
|
|
|
|
|
адсорбция |
||
|
|
|
|
|
на кластер |
||
|
|
|
адсорбция |
||||
|
|
|
|
|
|
||
десорбция |
|
|
|
|
|
G* |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3D кластер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зародыше- |
|
|
диффузия |
||
образование |
|
|
|
|
Последовательность заполнения разных граней растущего кристалла
1 |
|
2 |
|
3 |
... |
i |
const (Правило Гиббса Вульфа) |
|
h1 |
|
h2 |
|
h3 |
|
hi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
26 |
Особенности роста кристаллических частиц
Отклонения от идеального сценария
•Большие пересыщения (образование новых 2D зародышей до завершения роста уже начатых плоскостей)
•Примеси
•Различие структурных характеристик «гостя» и «хозяина» (природы и размеров составляющих их атомов или ионов, тип упаковки)
|
|
|
|
|
|
|
D/F |
|
|
D/F |
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||||
Кинетика |
Термодинамика |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диффузионный режим |
Молекулярная самоорганизация |
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
27 |
Механизмы роста плёнок
Франка-Ван-дер-Мерве
Фольмера-Вебера |
Странского-Крастанова |
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
28 |
Кристаллизация в аморфной фазе
Число центров кристаллизации |
Скорость роста кристаллов |
|
nkT |
|
G |
|
|
|
|
J |
exp |
diffusion |
exp |
G* |
|
||
|
|
|
|||||
|
h |
|
kT |
|
|
RT |
|
Рост вязкости Кинетические затруднения
Тпл |
Степень переохлаждения |
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
29 |
СПК (Bi2Sr2CaCu2O8) и магнитный нанокомпозит
(SrO-Fe2O3-B2O3-Bi2O3)
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
30 |