162

Министерство образования республики Беларусь

УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

Физико-технический факультет

Кафедра теоретической физики

Учебное пособие

по курсу: «Введение в физику низкоразмерных систем»

для специальностей: 1-31040102 – Физика, научно-производственная деятельность;

1-31040103 – Физика, научно-педагогическая деятельность;

1360104 – Оборудование и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов.

Учебное пособие разработал:

Лиопо В.А., доктор физико-математических наук,

профессор, профессор кафедры теоретической физики

Гродно 2010 г.

Содержание

Введение	4
Глава 1 Особенности структуры и технологии наноразмерных объектов	6
1.1 Классификация вещественных объектов	7
1.1.1 Размерные классы частиц	8
1.1.2 Факторы, влияющие на свойства веществ	10
1.2 Методы получения низкоразмерных частиц	18
1.3 Модельные представления о структуре и габитусе наноразмерных частиц	23
1.3.1 Методологические подходы к описанию кристаллов	23
1.3.2 Правильные формы кристаллов и их описание	27
1.3.3 Габитус наночастиц, полученных при диспергировании крупных кристаллов	37
1.4 Теоретическое описание структуры и габитуса наночастиц, полученных конденсированием	38
1.4.1 Шаровые упаковки как модели многоатомных структур	39
1.4.2 Атомные координации в полиэдрах плотнейших атомных упаковок	43
1.4.3 Некристаллографическая симметрия габитуса наноразмерных атомных координационных полиэдров	45
1.4.4 Фуллереноподобные формы нанокристаллов	47
1.4.5 Габитусы наночастиц сложного состава	49
1.5 Структура и свойства наноразмерных частиц, применяемых в функциональном материаловедении	52
1.5.1 Структура и свойства наноразмерных металлических модификаторов функциональных материалов	53
1.5.2 Наноразмерные углеродсодержащие модификаторы	69
1.5.3 Силикатные наноразмерные частицы	81
1.6 Заключение к главе 1	92
Литература к главе 1	93
Глава 2 Механизмы модифицирующего действия наноразмерных частиц в полимерных и олигомерных матрицах	99
2.1 Критерии оценки наноразмерности	99
2.1.1 Физические предпосылки к оценке наноразмерности частиц	99
2.1.2 Связь фононных характеристик с наноразмерностью	103
2.1.3 Теорема Блоха и наноразмерность	107
2.1.4 Дебаевская длина волны и максимальный наноразмер	110
2.1.5 Расчет максимального наноразмера на основании уравнения Шредингера	111
2.1.6 Определение предельных размеров частиц веществ с неразрушенными полимерными молекулами	111
2.1.7 Динамические модели кристалла Эйнштейна и Дебая	115
2.1.8 Расчетные значения максимальных размеров наночастиц одноэлементных веществ и некоторых соединений	120
2.1.9 Влияние размеров кристаллитов на их физические свойства	123
2.2 Особенности зарядового состояния нано-размерных частиц	127
2.2.1 Зарядовое состояние дисперсных частиц слоистых минералов	127
2.3 Зарядовое состояние металлических компонентов функциональных материалов и металлополимерных систем	133
2.3.1 Модельные представления о механизме модифицирования полимерных матриц нанокомпозиционными частицами	149
2.4 Заключение к главе 2	160
Литература к главе 2	160