Acasă | Despre noi | feedback-ul
Clusterele sunt numite nanoobjecte, constând dintr-un număr relativ mic de atomi sau molecule, de la m unități la sute de mii. Clusterele au nanosizat în trei direcții.
În probele macroscopice, anumite caracteristici fizice ale substanțelor solide și lichide nu depind de volumul (structura, temperatura, topirea și fierberea, rezistența electrică specifică etc.), altele sunt proporționale cu acesta (de exemplu, masa, osul termic). Proprietățile macroobiectelor care rezultă dintr-o acumulare mare de atomi și molecule nu sunt doar rezumate din proprietățile particulelor individuale, ci sunt determinate și de interacțiunea lor colectivă. Cu un număr mic de atomi care formează un cluster de particule, proprietățile sale se formează diferit. Sa dovedit, de exemplu, că un cluster se topește la o temperatură mult mai scăzută decât un solid solid și punctul de topire nu coincide cu punctul de cristalizare. În anumite condiții, clusterele pot avea o capacitate de căldură negativă: atunci când se înregistrează o anumită cantitate de căldură, temperatura lor scade din cauza rearanjării structurale. Clusterele din același metal, în funcție de dimensiune, pot fi dielectrice, semiconductori, conductori.
Proprietățile fizice și chimice specifice ale clusterelor se datorează în primul rând faptului că crește rolul atomilor de suprafață din ele. Pentru grupurile mici, aproape toți atomii sunt superficiali, ceea ce explică activitatea lor chimică mărită. Dar diferența nu poate fi doar cantitativă. De exemplu, o reacție chimică cu același reactiv poate da un rezultat diferit pentru pulberea metalică convențională și pentru nanoclusterii metalici.
O altă caracteristică comună a clusterelor legate de mărimea lor a fost menționată mai devreme. Dimensiunile clusterelor se dovedesc adesea mai mici decât lungimile de undă care determină unele interacțiuni colective ale atomilor și proprietățile fizice corespunzătoare, de exemplu natura magnetizării sau conductivității. În același timp, dimensiunile corpurilor macroscopice sunt mai multe ordini de mărime mai mari decât aceste lungimi de undă, astfel încât proprietățile lor fizice nu depind de dimensiuni.
Studiul clusterelor ajută la înțelegerea modului în care se formează proprietățile corpurilor macroscopice, câte particule trebuie să se unească, astfel încât ansamblul lor să aibă proprietățile probelor macroscopice. Proprietățile fizice ale unui cluster depind adesea sever de numărul de atomi din el, deci unii cercetători numesc alegoric acest număr a treia coordonată a mesei lui Mendeleyev. Limita superioară a dimensiunii clusterului este numărul de atomi la care adăugarea ulterioară nu-și schimbă proprietățile fizice și chimice, iar clusterul poate fi considerat ca un nanocristal. De obicei, numărul de atomi din el ajunge la câteva mii.
Dimensiunea redusă a nanoclusterilor vă permite să controlați proprietățile fizice la expuneri scăzute. Astfel, un grup molecular de oxid-metal, ale cărui dimensiuni sunt de 10.000 de ori mai mici decât grosimea părului uman, poate fi baza memoriei moleculare. Pentru o astfel de particulă, adăugarea unui singur electron modifică deja semnificativ proprietățile sale fizice (conductivitatea electrică, capacitatea electrică).
Fig. 2.1. Schimbări în configurația clusterului opt atomi de iod cesiu în timpul mișcării termice [10]
Metode de obținere a clusterelor.
De obicei, grupurile sunt împărțite în gaze și solide. Grupurile de gaze constau din particule de materie, care în condiții normale este un gaz. Pentru a obține grupuri de gaze, este necesar să răciți bine gazul, de preferință la presiune ridicată.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: