Месяц: Февраль 2021
-
Построение p-А изотерм
Как было отмечено выше, для построения p-А изотерм используется ЛБ установка, которая позволяет управлять перемещением барьеров, поддерживать постоянное давление монослоя и осуществлять его двустороннее сжатие. В установке реализуется возможность как ручного (без использования компьютера), так и полностью автоматического управления процессом формирования монослоя (с использованием компьютера). В режиме автоматического процесса формирования…
Подробнее » -
Приготовление растворов
Выбор растворителя определялся следующими факторами: нерастворимость в воде, растворимость в нем рабочего вещества, летучесть, плотность растворителя должна быть меньше, чем плотность воды, кроме того, он должен обладать наименьшим вредным воздействием. В данной работе растворы всех соединений были приготовлены раздельно. В качестве растворителя для фуллеренов был использован бензол; краун-эфиры и магнитные…
Подробнее » -
Установка для получения монослоя
Формирование монослоя и запись p-А изотерм выполнялись на установке Ленгмюра-Блонжетт (ЛБ), сконструированной на кафедре технической физики ИвГУ. Эта установка позволяет формировать молекулярные монослои на поверхности воды, осуществлять контроль над их состоянием и переносить сформированные монослои на твёрдую подложку различными методами. Её схема изображена на рис.9. Рис.10. Схема ЛБ установки. Для…
Подробнее » -
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Из литературного обзора становится ясно, что получить на основе фуллеренов ленгмюровские монослои достаточно сложно. Причины этого в том, что фуллерен способен структурироваться. Так фуллерен С60 образует фуллерит. Поэтому построение из них цепочечных или однослойных проводящих элементов оказывается непростой задачей. Чтобы подавить желание фуллерена структурироваться, можно попробовать изолировать их друг от…
Подробнее » -
Монослой на основе фуллеренов и краун-эфиров
Проведенные исследования [3-5] показали, что молекулы С60 при степени покрытия 0,4-0,5 начинают агрегировать уже в газовой фазе, что исключает возможность формирования монослоя и, как следствие, возможность получения сверхтонкого проводящего слоя на твердой подложке. При той же степени покрытия молекулы незамещенного ДБ18К6, несмотря на отсутствие гидрофильногидрофобного баланса, способны образовывать устойчивый монослой…
Подробнее » -
Монослой на поверхности воды
Наряду с полностью гидрофильными и гидрофобными молекулами существуют еще и молекулы вроде русалок – одна их часть гидрофильная, а другая гидрофобная. [7]Такие молекулы получили название амфифильных. Они располагаются на поверхности воды так, что их гидрофильная головка (обладающая, как правило, разделенными зарядами – электрическим дипольным моментом) опущена в воду, а гидрофобный…
Подробнее » -
Применение фуллеренов
Фуллерены обладают рядом важных характеристик: химической стойкостью, высокой прочностью, жесткостью, ударной вязкостью, теплопроводностью и электропроводностью. В зависимости от тонких особенностей молекулярной симметрии фуллерены могут быть диэлектриками, полупроводниками, обладать металлической проводимостью и высокотемпературной сверхпроводимостью. Эти свойства в сочетании с наномасштабной геометрией делают их почти идеальными ‑ возможно даже уникальными ‑ материалами…
Подробнее » -
Строение фуллеренов
Рис.4. Структура молекулы фуллерена С60. Центральное место среди фуллеренов занимает С60 (рис. 4.), который характеризуется наиболее высокой симметрией и, как следствие, наибольшей стабильностью. В этой молекуле, напоминающей покрышку футбольного мяча, и имеющей структуру правильного усеченного икосаэдра атомы углерода располагаются на сферической поверхности в вершинах 20 правильных шестиугольников и 12…
Подробнее » -
Фуллерены — новые элементарные формы углерода
До недавнего времени было известно, что углерод образует две аллотропных формы: – алмаз и графит. В настоящее время известна третья аллотропная форма углерода, так называемый фуллерен. Происхождение термина «фуллерен» связано с именем американского архитектора Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные конструкции, состоящие в виде шестиугольников и пятиугольников. В середине 60-х…
Подробнее » -
Применение краун-эфиров
Применение краун-эфиров определяется, прежде всего, их избирательной способностью захватывать катионы определенного размера. Наибольшее распространение получили краун-эфиры, содержащие только гетероатомы О. Их применяют в технологических процессах, связанных с выделением и очисткой солей щелочных и щелочноземельных металлов, в аналитических исследованиях и работах, связанных с синтезом, когда нужно перевести неорганические соединения из водной…
Подробнее » -
Номенклатура краун-эфиров
Формально все краун-эфиры можно отнести к классу гетероциклических соединений, однако необычные свойства таких соединений позволили выделить их в самостоятельный класс, в связи с чем для составления названий были предложены специальные правила. Название содержит слово «краун», цифра перед этим словом обозначает общее число атомов в цикле, а цифра в конце…
Подробнее » -
Получение краун-эфиров
Существует множество методов синтеза краун — соединений, однако наиболее важный аспект любого из них заключается в подавлении побочных реакций, приводящих к линейным полимерам, для преимущественного протекания реакции циклизации, приводящей к циклическим соединениям. Обычно для синтеза краун — соединений используют реакцию Вильямсона: . Для подавления образования побочных линейных полимеров часто применяются…
Подробнее » -
Историческая справка
Краун-эфиры – макроциклы, содержащие в своем составе наряду с метиловыми звеньями (–СН2–СН2–) кислородные атомы, в некоторых случаях часть атомов О заменена атомами N или S. Открытие и синтез краун-эфиров – одна из наиболее ярких страниц в развитии органической химии последних десятилетий. Первый из этого класса макроциклических соединений – дибензо-18-краун-6 –…
Подробнее » -
Механические и трибологические свойства
Молекулы фуллеренов обладают высокой механической прочностью.Теоретические оценки модуля объемного сжатия. В для отдельной молекулы фуллерена С60 дают величины ~720 − 900 ГПа. У кристалла алмаза В ~ 450 ГПа, т.е. он в два раза более легко сжимаем, чем отдельные молекулы фуллерена С60. Однако, вследствие слабости вандерваальсовских межмолекулярных связей в кристалле…
Подробнее » -
Механические и трибологические свойства
Молекулы фуллеренов обладают высокой механической прочностью.Теоретические оценки модуля объемного сжатия. В для отдельной молекулы фуллерена С60 дают величины ~720 − 900 ГПа. У кристалла алмаза В ~ 450 ГПа, т.е. он в два раза более легко сжимаем, чем отдельные молекулы фуллерена С60. Однако, вследствие слабости вандерваальсовских межмолекулярных связей в кристалле…
Подробнее » -
Оптические свойства
Фуллериты обладают фотопроводимостью. Обнадеживающие результаты достигнуты при использовании фуллеренсодержащих материалов в органических фотоэлектрических преобразователях. Солнечные батареи на основе двухслойных структур фталоцианин меди (PcCu)/С60 показали высокую эффективность преобразования (~3.6%). В указанной структуре фуллерен С60 выполняет две функции – акцептора электронов, а также служит для транспорта носителей тока. Эффект нелинейной оптической прозрачности…
Подробнее » -
Полимеризация
Еще одно приоритетное направление развития химии фуллеренов связано с возможностью синтеза полимеров на их основе. При этом молекулы С60 могут играть двоякую роль — либо в качестве основы полимерной цепочки, либо в качестве соединительного элемента. В первом случае, для которого используется образное название «нить жемчуга», соединение фуллеренов осуществляется с помощью…
Подробнее » -
Сорбционные свойства
Фуллериты обладают высокой сорбционной способностью и как сорбенты по эффективности намного превышают широко используемый в настоящее время в качестве сорбента активированный уголь. Хорошие сорбционные свойства дают возможность создавать на основе фуллеритов эффективные фильтры различного назначения, а также открывают новые перспективы широкого использования экологически чистого источника – водорода, т.к. на основе…
Подробнее » -
Получение фуллеренов
Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан на термическом разложении графита. Используется как электролитический нагрев графитового электрода, так и лазерное облучение поверхности графита. На рисунке 6 показана схема установки для получения фуллеренов, которую использовал В.Кретчмер. Распыление графита осуществляется при пропускании через электроды тока с частотой 60 Гц , величина тока от…
Подробнее » -
Геометрическое строение фуллеренов
В самом общем виде молекулы фуллеренов представляют собой многогранник, построенный из многоугольников двух видов: шестиугольников (гексагонов) и пятиугольников (пентагонов). Вершины всех многоугольников — атомы углерода. Поверхность многогранника, составленного из многоугольников, подчиняется формуле Эйлера. Откуда следует, что фуллерен должен содержать 12 пентагонов и произвольное число гексагонов. Действительно, все полученные или смоделированные…
Подробнее » -
История открытия фуллеренов
История открытия фуллеренов В 1973 году русские учёные Д. А. Бочвар и Е. Н. Гальперн опубликовали результаты квантово-химических расчётов, из которых следовало, что должна существовать устойчивая форма углерода, содержащая в молекуле 60 углеродных атомов и не имеющая никаких заместителей. В той же статье была предложена форма такой гипотетической молекулы. Выводы…
Подробнее » -
Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена и его интерпретации
Самые интересные моменты в истории и методологии современной физики связаны с решением проблемы интерпретации квантовой теории. Эта проблема и сейчас остается в центре внимания научного сообщества, так как ни сторонники копенгагенской интерпретации, ни ее противники не собираются оставлять своих позиций. Однако ни те, ни другие, не отрицая правомерности принципа неопределенностей…
Подробнее » -
Принцип суперпозиции
Принцип суперпозиции состоит в том, что если квантовый объект может находиться в состояниях, описываемых волновыми функциями, то возможно состояние, изображаемое волновой функцией. Квантово-механический принцип суперпозиции является уточнением соответствующих представлений классической физики. Согласно последней, в среде, не меняющей свои свойства под действием возмущений, волны распространяются независимо друг от друга. Следовательно, результирующее…
Подробнее » -
Туннельный эффект
Любой потенциальный барьер может быть преодолен в том случае, если кинетическая энергия тела (Е) больше его потенциальной энергии (U) так сказать, на вершине барьера Е = Uо С позиции квантовой механики, частиц попав в область потенциального барьера, не обладает точным значением импульса, а значит, и кинетической энергии. В соответствии с…
Подробнее » -
Принцип дополнительности Н. Бора
Квантовые объекты относительны к средствам наблюдения. О параметрах квантовых явлений можно судить лишь после ТОО как они про взаимодействовали со средствами наблюдения, т.е. приборами. «Поведение атомных объектов невозможно резко отграничить от их взаимодействия с измерительными приборами, фиксирующими условия, при которых происходят явления»[1]. При этом приходится учитывать, что приборы, которые используются…
Подробнее » -
Соотношение неопределенностей
Как было впервые подмечено В. Гейзенбергом, измеряемые значения координат квантовых объектов и их импульсов подчиняются соотношениям: где значок обозначается — неопределенность. Соотношения Гейзенберга свидетельствуют о том, что чем определеннее значение одного из параметров, входящих в указанные соотношения, тем неопределеннее значение другого параметра, и, наоборот, чем больше неопределенность координаты, тем меньше…
Подробнее » -
Соотношение неопределенностей
Соотношение неопределенностей Как было впервые подмечено В. Гейзенбергом, измеряемые значения координат квантовых объектов и их импульсов подчиняются соотношениям: где значок обозначается — неопределенность. Соотношения Гейзенберга свидетельствуют о том, что чем определеннее значение одного из параметров, входящих в указанные соотношения, тем неопределеннее значение другого параметра, и, наоборот, чем больше неопределенность координаты,…
Подробнее » -
О наглядности квантово-механических явлений
Все, что происходит с квантовыми объектами до фиксации собственных значений того или иного оператора Â, в эксперименте не фиксируется в непосредственном виде, а потому не дано в наглядной форме. Несостоятельна всякая попытка представления себе квантового объекта самого по себе, до его взаимодействия с макроусловиями его существования. Квантово-механические явления как таковые…
Подробнее » -
Принцип наблюдаемости
Согласно принципу наблюдаемости, сформулированному одним из основателей квантовой механики В. Гейзенбергом, «разумно включать в теорию только величины, поддающиеся наблюдению…»[1]. В любой науке данные наблюдений становятся понятными лишь тогда, когда есть теория. Все физические теории, которые были известны ученым до создания квантовой механики, содержали исключительно понятия, прямо и непосредственно сопряженные с…
Подробнее » -
История развития квантовой теории
Квантовая теория родилась в 1901 г., когда Макс Планк предложил теоретический вывод о соотношении между температурой тела и испускаемым этим телом излучением, вывод, который долгое время ускользал от других ученых. Как и его предшественники, Планк предположил, что излучение испускают атомные осцилляторы, но при этом считал, что энергия осцилляторов (и, следовательно,…
Подробнее »