Fullerenele și nanotuburile de carbon
Principalele proprietăți electrice și optice ale cristalelor sunt determinate de particularitățile banda de valență și de banda de conducție, precum și de diferența de energie DEg dintre aceste zone - banda interzisă. Dacă zona interzisă este absentă (DEg = 0), atunci substanța se referă la metale (conductori). Metalele includ astfel de substanțe pentru care DEg> 0, dar nu toate stările cuantice ale benzii de valență sunt ocupate de electroni. Pentru nonconductorii (dielectrici și semiconductori) DEg> 0, stările cuantice ale benzii de valență la T = 0 sunt ocupate complet de electroni, iar banda de conducție nu le conține.
Lasere pe heterostructuri duble
GaAs este un semiconductor cu bandă îngustă, iar AlGaAs este un semiconductor cu undă largă. Sub deplasare directă, în stratul activ (GaAs) se injectează electroni de la n-AlGaA și găuri de la p-AlGaA (injectare dublă). Electronii și găurile nu pot părăsi stratul activ, deoarece acesta este limitat de barierele potențiale și toate procesele de recombinare continuă în stratul activ. Umbrirea arată regiunile energetice ocupate de încărcăturile injectate. În recombinare, cuantele valului e / m h # 957; = DEg.
Indicele de refracție al GaAs este mai mare decât cel al AlGaAs. Prin urmare, lumina se deplasează de-a lungul stratului activ atât de-a lungul ghidului de undă, datorită efectului reflexiei interne totale a unei părți semnificative a fotonilor indusi. Efectul ghidului de undă asigură directivitatea fasciculului laser.
Dacă stratul activ este un puț cuantic, electronii injectați și găurile sunt situate la niveluri de energie dimensionale. Tranzițiile de recombinare produc radiații
Avantajele laserelor cu cuantele cuantice:
- posibilitatea de reglare a frecvenței radiației prin schimbarea grosimii stratului activ d (cu creșterea d distanțele de la marginile zonelor la primele nivele dimensionale cresc, iar frecvența radiației crește de asemenea);
- reducerea pragului de curent (curentul la care porneste generarea de lasere);
- dependența mai slabă a temperaturii de prag;
- câștig diferențial mai mare.
În laserele cu puncte cuantice, pragul curent scade și mai mult și devine independent de temperatură.
Grilele cristaline de sodiu sunt cubice cu parametrul a ≈ 0,43 nm. r este distanța interatomică. Pentru r = a, stările 3s și 3p se împart și formează benzile de energie. Un electron poate avea energii care corespund acestor zone. Aceste zone sunt numite rezolvate. Trupa rezolvată în care sunt localizați electronii de valență se numește valență. Apoi, mai mare pe scara energetică, zona rezolvată este denumită de obicei banda de conducere. Deasupra benzii de conducere, sunt localizate celelalte zone permise.
Dacă 0
Banda de valență pentru cristalul de sodiu nu este complet ocupată de electroni. Cel mai înalt nivel de energie (EF), care în metale (la T = 0) este ocupat de un electron, se numește nivelul Fermi. Când a adus în contact două cristale cu diferite nivele Fermi, electronii vor „curge“ de la un cip la altul, până când nivelurile Fermi sunt aliniate.
Noi modificări alotrope de carbon:
Natura unică a legăturii de carbon permite carbonului să formeze nanostructuri interesante și promițătoare pentru nanotehnologia, de exemplu, nanotuburile de carbon (CNT).
Printre numarul mare de molecule cunoscute astazi, moleculele de compusi de carbon - compusi organici - sunt cele mai diverse. O caracteristică unică a carbonului este că atomii săi sunt combinați în lanțuri de legături repetate de diferite lungimi. Atomii de carbon care formează compuși organici pot fi în trei stări structurale:
- tetraedru, în care atomul de carbon este localizat în centrul tetraedrului și legăturile acestuia cu alți atomi sunt direcționați spre vârfurile tetraedrului;
- trigonal - legăturile atomului de carbon sunt direcționate de la centrul triunghiului plan la vârfurile sale;
- liniar - toți cei trei atomi - carbon și doi asociați cu acesta, se află pe o linie dreaptă
Deoarece în numărul covârșitor de compuși organici valența de carbon este de patru, stările trigonale se manifestă în molecule cu legături duble de carbon-carbon și cele liniare în molecule cu legături triple.
Aceste trăsături structurale ale moleculelor de compuși de carbon pot fi explicate, pe baza proprietăților structurii lor electronice. Astăzi, configurația geometrică a nucleelor unor molecule organice relativ mari poate fi determinată cu exactitatea experimentului prin rezolvarea ecuației Schrödinger. Dar acesta este un mod laborios și costisitor. Prin urmare, în anii 30. În secolul trecut, când metodele cuantice mecanice cuantice au fost într-o stare embrionară, binecunoscutul chimist-teoretician Pauling a propus o metodă semi-empirică de explicație. Pe baza opțiunilor stabilite experimental pentru aranjarea legăturilor unui atom de carbon, el a propus ca o explicație principiul hibridării orbitalilor atomici.
După cum se știe, electronii de valență ai atomului de carbon se află pe atomi 2s și orbitali 2p. 2s-orbitalul are simetrie sferică, iar 2p-orbitalul este situat în spațiu perpendicular unul pe celălalt. Deoarece combinațiile liniare ale soluțiilor ecuației Schrödinger sunt și soluțiile sale, Pauling a introdus conceptul de orbitali hibrizi - combinații liniare ale s și p-orbitalilor unui atom de carbon. Dacă, în același timp, aceste constrângeri de simetrie sunt impuse acestor combinații, se dovedește că descriu în mod corect aranjamentul spațial al legăturilor de atomi de carbon. Ținând cont de principiile de simetrie, sa arătat că în cazul simetriei tetraedrice s - și toate p-orbitele carbonului sunt incluse în toate cele patru orbite hibride. Această variantă se numește sp3-hibridizare. Trigonal (sp 2) și orbitale hibride liniare (sp) în conformitate cu cerințele simetrice trebuie să fie construite din s - și două p - și s - și respectiv unul - p - orbitale. astfel nu sunt incluse în hibrid - un p-orbital în cazul sp2-hibridizării și două p-orbitale în cazul sp-hibridizării. Suprapunerea lor, Pauling a explicat formarea legăturilor duble și triple de carbon-carbon.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: