Лекция 7Нанотехнология
.pdf
Нанотехнологии и наноматериалы
Фундаментальные механизмы образования нанодисперсных систем
Виталий Алексеевич Горбунов
Содержание лекции
•Терминология, используемая при изучении дисперсных систем
•Фазовые превращения в гомогенных средах
•Гетерогенное зародышеобразование
•Кристаллизация в аморфной фазе
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
2 |
Терминология
Дисперсная фаза 
(дискретна)
Дисперсионная среда (непрерывна)
Возможно обращение Д /Ф Д /С
Капли масла в воде (молоко) капли воды в масле (сливки).
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
3 |
Терминология
Дисперсная фаза/Дисперсионная среда |
Твердое тело |
жидкость |
газ |
|
|
|
|
т |
т/т |
т/ж |
т/г |
|
|
|
|
ж |
ж/т |
ж/ж |
ж/г |
|
|
|
|
г |
г/т |
г/ж |
г/г |
|
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
|
4 |
|
Классические определения из коллоидной химии
Золь (коллоидный раствор)- система из свободных
(практически не связанных) высокодисперсных наночастиц 1-100 нм, свободно участвующих в броуновском движении
Гель –система из пространственно связанных высокодисперсных частиц
Ксерогель – обезвоженный гель
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
5 |
Классическая теория зародышеобразования
Зарождение и рост нанокристаллов в условиях раствора.
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
6 |
Классическая теория зародышеобразования
Образование и рост нанокристаллов Au в водном растворе HAuCl4 и Na3C6H5O7
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
7 |
Классическая теория зародышеобразования
Равновесная концентрация или упругость пара над частицей
C(r) C (r )exp 2 SLv
0 rRT
P(r) P (r )exp 2 LVv
0 rRT
r |
2 SLv |
|
|
|
|
|
C |
|
|
||
|
|
||||
|
RT ln |
|
|
||
|
|
C0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Равновесная |
С1 |
>> |
C2 |
>> |
C3 |
>> |
C0 |
концентрация |
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
8 |
Классическая теория зародышеобразования
|
осадок |
|
|
|
Реальная концентрация начала |
А |
|
В |
выпадения осадка C > Cнас |
|
|
||
раствор |
С |
|
|
|
|||
|
|
||
|
Снас. |
|
С |
Общая причина в том, что суммарное изменение свободной энергии при превращении А В
G = - Gv + GАВ
пропорционально и количеству |
пропорционально образующейся |
||
межфазовой поверхности |
|
||
образовавшейся фазы В |
|
|
|
|
раздела ААВ |
|
|
|
|
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
9 |
|
Классическая теория зародышеобразования
Rкр
T
G |
G |
G |
|
|
4 r3 |
4 r2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
surf |
|
|
3 |
|
|
|
0: |
rc |
0 |
|
|
||||||||||||||||||
tot |
vol |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
4 |
|
8 rc |
|
|
|
|
|
|||||||||
A B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rc |
2 |
|
|
|
2 vT |
: G *(rc ) |
|
|
16 3 |
|
4 r2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
q T |
|
|
|
|
3 2 |
|
3 |
|||||||||
|
RT lnx : x |
|
p |
, |
x |
|
|
С |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|||||||