Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Получение сложнооксидных нано- и микроматериалов методом пиролиза полимерно-солевых композиций

Содержание

Лекция 1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГосударственное образовательное учреждение  высшего профессионального образования  «Уральский Лекция 1 НАНОТЕХНОЛОГИИ - ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ЗАМЫСЛЫ И  		РЕАЛЬНОЕ ВОПЛОЩЕНИЕ 					д.х.н. Остроушко А.А.Нанотехнологией называется События, предопределившие выход на новый уровень исследований и технологий♦ Создание сканирующего туннельного Фуллерены C60 сферы с диаметром приблизительно в один нанометр. В соответствии с Фантастические замыслыНанотросы.Нить диаметром 1 мм – грузоподъемность 20 Т.Нанокабели – ток 107 А/см2.Самовосстанавливающая броня Фуллериты – кристаллы образованные из C60 (ГЦК) - октаэдрические и тетраэдрические полости. Фантастические замыслы и реальное воплощение Фантастические замыслыМолекулярные шестерни и насосы: предложены K. E. Drexler и R. Merkle Схема и режимы работы сканирующего туннельного микроскопа. Принцип действия сканирующего атомно-силового микроскопаРегистрация отклонения лазерного луча от первоначально откалиброванного положенияИзображение поверхности монокристаллического кремния Схема пьезоманипулятора Реальное воплощениеФантастический замысел:“Алмазная” память для компьютеров.Зонд – нанотрубка с полусферой С60на конце Нам есть у кого учиться!ДНКБелок Фантастические замыслыЭрик Дрекслер “Машины созидания” 	Наноассемблеры, 	(молекулярные роботы)  Фантастические замыслыЭрик ДрекслерПроблема серой слизи Фантастические замыслыНаносексвенаторПроекты:искусственный нос, искусственный язык, умная пыльКаликс-арены.                                                                                              Высокоспиновые молекулярные кластеры: Fe10 (а), Mn6 (б), Mn12 (в), Fe8(г).Ионы металлов Молекулярный комплекс нанокластера гептамолибдата аммония с поливиниловым спиртом Нанокластеры полиоксометаллата Мо132 Нанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ Результаты сканирующей зондовой микроскопии Сила трения. Поле 1х1 мкмМикротвердость. Поле 1х1 мкм Нанопорошки Ce0,75Sm0,25O2-d, полученные путем пиролиза полимерно-солевых композиций и процесс их спеканияРеальное воплощение: ультрадисперсные материалы Реальное воплощение.Получение керамики и покрытий: топливные элементы, каталитические системы,электроника,машиностроение,медицина и т.д. Темплатный синтезНанокомпозиты: высококоэрцитивные материалы, упрочненные сплавы, носители лекарств, бетоны, антимикробные ткани, пьезокомпозиты, ·        Молекулярный дизайн. Препарирование имеющихся молекул и синтез новых молекул в сильно Механика1. Исследование механических напряжений и деформаций в наноматериалах и Лекция 2 НАНОМАТЕРИАЛЫ	Методы исследования, активного воздействия на них и перспектива применения. 1. Нанотехнология…Молекулярный дизайн, материаловедениеПриборостроениеЭлектроникаОптикаСелективный гетерогенный катализМедицинаТрибологияУправляемые ядерные реакции 2. Сканирующая туннельная микроскопия. 	Исследователи из Института Электроники Твердого Тела им. Пауля 3. Атомно-силовая микроскопия (AFM).Исследователи из технологического института штата Джорджия (США) разрабатывают новую 4. Медицина, экология, криминалистика. 5. Демоны Максвелла на наноуровнях бытия.Наномолекулярный прибор, созданный учеными из Эдинбурга может 7. Наномобиль 8. Наномобиль. 9. Нано-джип. 10. Фотонная электроника.Специалисты американской Национальной лаборатории в Беркли (Berkeley Lab) и университета 11. FeCo-нанопровод внутри углеродной нанотрубкиИнтернациональный коллектив авторов из Мексики, США и Японии 12. Наноалмазы для ВЭЖХ.Павел Нестеренко (Pavel Nesterenko) и его коллеги из МГУ Спасибо за внимание! Лекция 3 Углеродные нанотрубки. Свойства. Методы получения. Применение. Свойства1. Механические Модуль Юнга 1,28-1,8 ТПаПрочность в 20 раз больше стали2. Делятся Методы получения Лазерное испарениеУглеродная дугаХимическое осаждение паров ПрименениеПолевые транзисторы. Возможная тактовая частота терагерц.Химические сенсоры.Провода, теплоотводы.Катализаторы.Хранение водорода. 1 – монослойная углеродная нанотрубка; 2 – поток воды Чип на базе нанотрубок углеродаПамять на основе телескопических нанотруб Электронная интегральная схемаИскусственные мускулыВ 3 раза сильнее биологических, не боятся высоких температур, вакуума имногих химических реагентов Тонкий дисплей с матрицей из нанотруб, зерно изображения порядка микрона СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ Лекция 4 Нанотехнологии в электронике Проблемы современных микроэлектронных устройств:размер элементов приближается к физическому пределу, при котором теряются Классический транзистор:Carbon Nanotube FET Одноэлектронные транзисторы Ячейки памяти: Ячейки памяти: Молекулярные диоды: Логические схемы: Квантовые точки: Механический нанокомпьютерВпервые механический компьютер разработан Ч. Беббиджем в 1837 г. (дифференциальная машина) CMOS DevicesSolid State DevicesNano CMOSQuantum DotRTDQuantum DevicesCNFETSETВычислительные устройства и устройства хранения информации: Источники электрического тока:высокая емкость;большая продолжительность жизни;меньший вес;низкая цена;экологическая безопасность. Лекция 5 Квантовые точкиУральский государственный университет им. А.М. Горького.Химический факультет.Кафедра физической химии. Термин квантовая точкаКвантовая точка — наноразмерная частица проводника или полупроводника. Её размер Сканирующая электронная микрофотография наноструктур различного размера из арсенида галлия, содержащая квантовые точки. Примеры СвойстваЭлектрон проводимости в нанокристалле ведёт себя как электрон в трёхмерной потенциальной яме, Зависимости длины волны испускаемого излучения от размеров квантовой точки для частиц селенида и сульфида кадмия На приведённой для квантовой точки из GaAs вольт-амперной характеристике, видно резонансное туннелирование Перспективы применения и реальное воплощениеНаноэлектронный лазермикродисковый лазер из слоя арсенида индия на РНК-терапия с помощью самонаводящихся квантовых точек В качестве основного компонента новой платформы Квантовые точки — один из главных кандидатов для представления кубитов в квантовых ЗаключениеКвантовые точки являются ещё не достаточно хорошо изученным объектом нанотехнологии. Несмотря на Спасибо за внимание! Лекция 6 Применение нанотехнологий в медицине Перспективы использования I ДиагностикаII ЛечениеIII Биотехнологические исследования II Лечение:Рак:   Изнутри 2. Диабет: использование наностержней ниобата калия3. Туберкулез4. Зубы:Пломба на основе нанокомпозита кальция III Биоинженерия: введение фрагментов ДНК и РНК при помощи наноигл (наноалмазов)Этот белок Применение нанотехнологий в медицине Перспективы использования I ДиагностикаII ЛечениеIII Биотехнологические исследования II Лечение:Рак:   Изнутри 2. Диабет: использование наностержней ниобата калия3. Туберкулез4. Зубы:Пломба на основе нанокомпозита кальция III Биоинженерия: введение фрагментов ДНК и РНК при помощи наноигл (наноалмазов)Этот белок Лекция 7 КерамическиеНаноматериалы Схема получения оксидных наноструктурированных прекурсоров методомпиролиза ультразвуковых аэрозолей Наноструктурированный оксид семейства Ca(Mn,Cu)7O12, полученный методомпиролиза аэрозолейОболочка из наночастиц размером 30-100 нм.Химически активныОднофазные образцы «Аэрозольные грибочки». Полые деформированные микросферы,являющиеся продуктом пиролиза ультразвукового аэрозоля («тумана»),состоявшего из микрокапель Нанокомпозиты Структура слоистых двойных гидроксидов. «Морской наноёж». Каталитически активный нанокомпозит «алюмосиликат - серебро».Мезопористые алюмосиликатыАморфный SiO2Нитевидные частицы серебра Пленки мезопористого оксида алюминия с искусственноварьируемым диаметром пор«Металлический лес». Поперечное сечение магнитного нанокомпозита«мезопоритый Al2O3-Ni». Нити металлического никеля после химическогорастворения матрицы мезопористого алюминия. Лекция 8 Химическое материаловедение – взгляд сквозь призму нанотехнологий			д.х.н. Остроушко А.А.Нанотехнологией называется междисциплинарная область События, предопределившие выход на новый уровень исследований в области нанотехнологий♦ Создание сканирующего Схема и режимы работы сканирующего туннельного микроскопа. Принцип действия сканирующего атомно-силового микроскопаРегистрация отклонения лазерного луча от первоначально откалиброванного положенияИзображение поверхности монокристаллического кремния Фуллерены C60 сферы с диаметром приблизительно в один нанометр. В соответствии с Нанотросы.Нить диаметром 1 мм – грузоподъемность 20 Т.Нанокабели – ток 107 А/см2.Самовосстанавливающая броняУглеродные нанотрубки (УНТ) Углеродные нанотрубки (УНТ) и др. наноматериалы:биомедицинское применение (микрокапсулы, сорбенты, гипертермия …) Фуллериты – кристаллы образованные из C60 (ГЦК) - октаэдрические и тетраэдрические полости. Нам есть у кого учиться!ДНКБелок Перспективы:“Алмазная” память для компьютеров.Зонд – нанотрубка с полусферой С60на конце + молекула  Фантастические замыслыЭрик ДрекслерПроблема серой слизи Наномолекулярный прибор, созданный учеными из Эдинбурга может перемещать фрагменты молекулы в различные Фантастические замыслыНаносексвенаторПроекты:искусственный нос, искусственный язык, умная пыльКаликс-арены. Молекулярные диоды: Логические схемы Наномобиль Фантастические замыслыМолекулярные шестерни и насосы: предложены K. E. Drexler и R. Merkle РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Разработка новых оксидных материалов с заданными функциональными свойствамиСложнооксидные порошки, керамика,покрытияПокрытия на ВПЯМ – катализаторы (наноструктурирование) Нанопорошки Ce0,75Sm0,25O2-d, полученные путем пиролиза полимерно-солевых композиций и процесс их спеканияУльтрадисперсные материалы Функциональные покрытия на кермете – электроды топливных элементовИсходный порошок агрегированных наночастицНанопорошки, кермика, покрытия Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение и испытание лабораторного Ультрадисперсные материалы (каталитические покрытия и их эволюция) Наноструктурированные объекты (каталитические покрытия) Применение наноструктурированных катализаторов:  -Процессы органического синтеза    -Инфракрасные тепловыделяющие Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ  ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ •Автомобильный, РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Полимерно-солевые нанокластерные композиции	 			Строение комплексов гептамолибдата аммония с 			поливиниловым спиртомНовые свойства Средства контроля окружающей среды  			      ИСЭ Нанокластеры полиоксометаллатовНанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ                                                                                              Высокоспиновые молекулярные кластеры: Fe10 (а), Mn6 (б), Mn12 (в), Fe8(г).Ионы металлов Нанокластерные полианионы (Мо132)Голубой блок {MoO7} Синий блок {MoO6}Красный блок MoV Х= HCO2, Нанокластеры полиоксометаллата Мо132 Полимерно-солевые композиции с нанокластерными полианионами 				(Мо132)  Грант Сканирующая зондовая микроскопия поверхности полимерных материалов,  модифицированных нанокластерными солямиСила трения. Поле Молекулярный комплекс нанокластера гептамолибдата аммония с поливиниловым спиртом Средства контроля окружающей среды  			      ИСЭ Нанокластеры полиоксометаллатовНанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ Темплатный синтезНанокомпозиты: высококоэрцитивные материалы, упрочненные сплавы, носители лекарств, бетоны, антимикробные ткани, пьезокомпозиты, Реальное воплощение.Получение керамики и покрытий: топливные элементы, каталитические системы,электроника,машиностроение,медицина и т.д. Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел. 1000.)Крейзирование полимеров Пленки мезопористого оксида алюминия с искусственноварьируемым диаметром пор«Металлический лес». Поперечное сечение магнитного нанокомпозита«мезопоритый Al2O3-Ni».Металлические наноматериалы ·        Молекулярный дизайн. Препарирование имеющихся молекул и синтез новых молекул в сильно Механика1. Исследование механических напряжений и деформаций в наноматериалах и Нанофотогалерея Нанофотогалерея Нанофотогалерея Благодарю за внимание! БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ ! 		Приглашаем к сотрудничеству: Универ, лаб.316 (к Сан Санычу) Лекция 9 Получение и свойства сложнооксидных наноматериалов. Основные методы синтеза: Химические:Способ осажденияСпособ восстановления и термического разложенияФизические:Газофазный синтезПлазмохимический синтезЭлектровзрывМеханические методы:Детонационный синтезМеханосинтез Рис. 1. Схема установки для получения наноматериалов методом газофазного синтезаРис 2. Экспериментальная плазмохимическая установка Некоторые уникальные свойства нанооксидов Отличие температур плавления Размеров кристаллических решетокИзменение магинитных свойствХимический Использованная литература:А.И. Гусев. Нанокристаллические материалы: методыполучения их свойства. УрО РАН ИХТТ 1998 Спасибо за внимание! Лекция 10 РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Разработка новых материалов с заданными функциональными свойствамиСложнооксидные порошки, керамика,покрытияПокрытия на ВПЯМ – катализаторы (наноструктурирование) Функциональные покрытия на кермете – электроды топливных элементовИсходный порошок агрегированных наночастицНанопорошки, кермика, покрытия Материалы для чистой энергетики Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение и испытание лабораторного Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществТермокаталитические устройства обеспечивают нейтрализацию комплекса Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ  ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ •Автомобильный, Полимерно-солевые нанокластерные композиции		 			 			Строение комплексов гептамолибдата аммония с 			поливиниловым спиртом Нанокластерные полианионы (Мо132)Голубой блок {MoO7} Синий блок {MoO6}Красный блок MoV Х= HCO2, Средства контроля окружающей среды  			      ИСЭ Сканирующая зондовая микроскопия поверхности   модифицированных нанокластерными солями полимерных материалов Сила Прикладные разработки для промышленных предприятий и исследования для научных партнеровИсследование продуктов коррозииИзучение БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ ! Лекция 11 КОМПОЗИЦИИ C НАНОКЛАСТЕРАМИ ТИПА БУКИБОЛА Mo132: (NH4)42[MoVI72 MoV60O372(HCO2)30(H2O)72].30HCO2Na.250H2O Водорастворимые неионогенные полимеры Строение Мо132-аниона Х= HCO2, CH3CO2, ClCH2CO2 Упаковка Мо132 в кристалле A.Müller, E.Krickemeyer, H.Bögge, M.Schmidtmann and F.Peters Organizational Forms Строение комплексов гептамолибдата аммония (ГМА) с поливиниловым спиртом (ПВС) Соотношение размеров Мо132 и ГМА-ПВС Комплексное исследование систем c Mo132КАТАЛИТИЧЕСКИЕСВОЙСТВА Спектры поглощения системполивиниловый спирт–Mo132–водаи Mo132-вода In a unit volume of a solution contains n0 polyanions and c0 Distribution of polyanions between polymeric chains  Results of calculation of polyanions Distribution of polyanions within the limits of one chainResults of calculation of Фотохимические свойства системы ПВС-ГМА СпектрофотометрияПВС (Mr 15000), УФ-облучение при 0ОС, реокисление при Фотогальванический потенциал Система Мо132-ПВС-водаСистема ГМА-ПВС-вода 0 -12 -24Фотохимические свойства Мо132 Концентрационная зависимость по Мо132 потенциала электродов ПВС-ГМА (параллельные эксперименты) Взаимодействие Мо132 с ионами Lа3+Титрование нитрата лантана 5,3*10-3 моль/л (V=10,00 мл) раствором Мо132 5,3*10-6 моль/лПотенциометрияКондуктометрия Взаимодействие полиоксометаллатов с ионами Ln3+N.V.Izarova, M.N.Sokolov, D.G. Samsonenko,A.Rothenberger, D.Yu.Naumov, D.Fenske and V.P.Fedin Дифрактограммы Мо132, Мо132-ПВП и ПВП Результаты сканирующей зондовой микроскопии Сила трения. Поле 1х1 мкмМикротвердость. Поле 1х1 мкм ЭПР-спектроскопияСистема Мо132-ПВСПосле облучения   g-фактор=1,95Фоновый спектрСистема ГМА-ПВСпосле облучения,g=1,944; 2,002Система ГМА-ПВС   исходный спектр Дифрактограммы Мо132 исходного, 100°С и 170оС ДТГТГДТА89°С138°С166°С362°С390°С631°С~700°СТермический анализ Мо132 Термический анализ системы Мо132-ПВП110°С384°С416°С440°С695°СДТАДТГТГ Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС Каталитическая активность в реакции окисления  α-пинена ВыводыИзучены оптические, поверхностные, фотохимические, термические, электрохимические, электрофизические и каталитические свойства Mo132 и ВыводыМетодом потенциометрического титрования с использованием ионоселективного электрода установлено, что Мо132 с La3+ PSC PSC PSC КОМПОЗИЦИИ C НАНОКЛАСТЕРАМИ ТИПА БУКИБОЛА Mo132: (NH4)42[MoVI72 MoV60O372(HCO2)30(H2O)72].30HCO2Na.250H2O Лекция 12 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияСИНТЕЗ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ Zr0.9Y0.1O2, Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияЦЕЛЬ РАБОТЫ:физико-химическая проработка технологии Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияСинтез порошков Ce0.8Sm0.2O2 Метод Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияСинтез порошков Ce0.8Sm0.2O2 (продолжение)Рис.3. Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияДезагрегация и диспергирование синтезируемых Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияРис. 6. Распределение фракций Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение тонкопленочных (~50 мкм), Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение и испытание лабораторного Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияЗаключениеОтработаны оптимальные режимы стадий Лекция 13 Полимерно-солевые композиции и синтез сложнооксидных материалов							Д.х.н. Остроушко А.А., 				зав. отделом химического 						материаловедения Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Salts: nitrates, acetates, formiates, ammoniac salts СИНТЕЗ СЛОЖНООКСИДНЫХ НАНО- И МИКРОМАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА ПОЛИМЕРНО-СОЛЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ Преимущества метода пиролизаПСК*Задачи, решаемыепри синтезе**Однородность продуктов*Гомогенные устойчивые растворы**Снижение температуры термообработки*Выбор red/ox систем**Широкий Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Гомогенные устойчивые растворы:Т  ♦ отсутствие Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				ПВС - нитрат La ПВП - ГМАДиаграммы фазового состояния Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Полимер	 	водасольполимер124ПВП – вольфрамат аммония ПВП ПВП – нитрат лантана ПВП - нитрат Cu Диаграммы фазового cостояния Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Устойчивые гелиСинтез молибдатов, ванадатов,вольфраматов РЗЭ, ЩЗЭ Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций Salt-polymeric complexesСинтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Моделирование методом ММ Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Константы образования комплексов и термодинамические Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций In a unit volume of a solution contains n0 polyanions and c0 Полимерно-солевые композиции  			Distribution of polyanions between polymeric chains Полимерно-солевые композиции  			Distribution of polyanions within the limits of one Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Кривые кондуктометрического титрования: 1 – вода Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				* - справочные данныеСравнение подвижности ионов в водных и полимерсодержащих растворах Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций Нивелирование температур разложения солей, экзотермический процесс разложения Окислительный потенциал реакций и каталитическое воздействие неорганических ионов* Каталитическое воздействие проявляется непосредственно Скорость горения композиций на основе поливинилового спирта*  Состав синтезируемого сложного оксида.** Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Размер кристаллитов YBa2Cu3O7-х в зависимости от Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Зависимость размера частиц порошков от соотношения концентраций компонентов рабочих растворов Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Возможность возникновения примесных фаз в продуктахсинтеза Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций Покрытие YSZ на кермете.Исходный и дополнительно диспергированный порошок. Полимерно-солевые композиции  		Mesomorphic properties of polymeric - salt systems, texture of films Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций Полимерно-солевые композиции  			Photochemical properties, oscillatory reactions  Spectrophotometry.PVA (Mr 15000), irradiation Photochemical properties, the mechanism of reactionsEPR spectrums of films PVA - Мо: Полимерно-солевые композиции  		Characteristics of electrodes with polymeric - salt membranes 		(system Полимерно-солевые композиции  			Catalytic properties of salt – polymeric compositionSulphide → pоlysulphides, colloidal sulfur PSC PSC PSC Лекция 14 Наноструктурированные катализаторы обезвреживания газовых выбросов для теплоэнергетических систем  	Уральский государственный университет Катализаторы обезвреживания газовых выбросов для   теплоэнергетических систем  	Уральский государственный Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществТермокаталитические устройства обеспечивают нейтрализацию комплекса Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ  ВОЗМОЖНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ Инфракрасные тепловыделяющие элементы Создание кластерной энергетики Беспламенное каталитическое горение газа на каталитическихтепловыделяющих Экономические и социальные аспекты и предпосылки♦ Совпадение интересов федеральных, региональных структур и Лекция 15 ТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУР Основные понятия Темплатный синтез – это процесс комплексообразования, в котором ион металла Темплатный центр (темплат) – ион металла или другая частица, способная ориентировать и Требования к иону металла соответствие радиуса образующейся в ходе сборки хеланта внутренней Платиновые фракталы ТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ . НА БАЗЕ ШИФФОВОЙ КОНДЕНСАЦИИ R1R2C=O + NH2R3 = [R1R2C(OH)NHR3] Лекция 16 Пленочные материалы. Пленки Ленгмюра-Блоджетта. Основные способы получения пленок:Напыление нейтральными частицами Напыление заряженными частицами Термическое напыление Метод Ленгмюра-Блоджетта Метод Ленгмюра-Блоджетта  Рис. 1. Молекула стеариновой кислоты – типичная «русалка». Рис. Рис. 5. Метод переноса монослоя амфифильных молекул с поверхности воды на твердую Применение пленок Ленгмюра-Блоджетта ЭлектроникаОптикаПрикладная химияМикромеханикаБиосенсоры и датчики Спасибо за внимание. Лекция 17 Наноматериалы на полимерной основе. Явление крейзинга. Внешний вид образцов полиэтилентерефталата,  растянутых на воздухе (а) и в адсорбционно-активной среде (н-пропаноле) (б). Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел. 1000.) Схематическое изображение отдельных стадий крейзинга полимера:  I - инициирование крейзов, II Измельчение, по крайней мере, один из компонентов композита до наноразмеров. Перемешать компоненты Схема, иллюстрирующая коллапс структуры полимера,  происходящий при больших значениях деформации Схема структурных перестроек, сопровождающих крейзинг полимера в двухкомпонентной жидкости,  составляющие которой Использование крейзинга позволило создать и исследовать большое количество новых видов наноматериалов: Пористые Спасибо за внимание. Лекция 18 Моделирование наносистем методом молекулярной динамики Метод МДОснован на численном решении уравнений Ньютона для всех атомов (ионов) в Исследуемая система(-CH2-CH2-O-)n + LiCl+Al2O3(nano)?аморфныйTLi : EOAl2O3естьнет1:201:351:50290330 Детали моделирования  LiCl – PEO – Al2O3Для моделирования наночастицы был вырезан Параметры потенциала Относительный коээфициент диффузии Li+ Распределение атомов Относительный коэффициент диффузии Cl- Относительный коэффициент диффузии O в PEO Структура системыAl2O3[LiCl2]- Координационное число  для Li - Oet Метод молекулярной динамики можно использовать для:Изучения поверхностных явлений;Предсказания изменения коэффициента диффузии;Изучения эффектов кластерообразования. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ Лекция 19 Применение нанотехнологий в строительстве и машиностроении. Нанобетон.“+” наноматериаловоблегчают конструкции при упрочении дают гигантскую экономию при строительстве Космический лифт.запуск космического лифта намечен на 12 апреля 2018 года Молекулярный автомобиль Наноавтомобиль состоит из трехсот атомов, похож на машину только наличием Наномашина ездит по поверхности из золота. Наномашина с мотором.Серый – атом углерода;Белый – атом водорода;Розовый – атом бора;Жёлтый – атом серы. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Слайды презентации

Слайд 2 Лекция 1

Лекция 1

Слайд 3 НАНОТЕХНОЛОГИИ - ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ЗАМЫСЛЫ И РЕАЛЬНОЕ ВОПЛОЩЕНИЕ д.х.н. Остроушко

НАНОТЕХНОЛОГИИ - ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ЗАМЫСЛЫ И 		РЕАЛЬНОЕ ВОПЛОЩЕНИЕ 					д.х.н. Остроушко А.А.Нанотехнологией называется

А.А.
Нанотехнологией называется междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности

физико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур, наноустройств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами.

Слайд 4

События, предопределившие выход на новый уровень исследований и

События, предопределившие выход на новый уровень исследований и технологий♦ Создание сканирующего

технологий
♦ Создание сканирующего туннельного микроскопа (G. Bennig, G. Rohrer,

1982 г. Герд Беннинг, Генрих Рорер, Германия) – прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. Нобелевская премия 1985 г.


Создание сканирующего атомно-силового микроскопа (G. Bennig, K. Kuatt, K. Gerber, 1986 г.) – позволяет осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. Нобелевская премия 1992 г.




♦ Открытие новой формы существования углерода в природе - фуллеренов (H. Kroto, R. Curl, R. Smalley, Херальд Крото, Роберт Керл, Ричард Смолли, США 1985 г.) (Нобелевская премия 1996 г.).

Слайд 5

Фуллерены C60 сферы с диаметром приблизительно в один

Фуллерены C60 сферы с диаметром приблизительно в один нанометр. В соответствии

нанометр.
В соответствии с теоремой Л. Эйлера атомы углерода

образуют 12 правильных пятиугольников и 20 правильных шестиугольников. Молекула названа в честь архитектора Р. Фуллера, построившего дом из пятиугольников и шестиугольников.

С60 С70 С90

Нанотрубка → многослойные трубки, нанолуковицы и пр.


Слайд 6

Фантастические замыслы

Нанотросы.Нить диаметром 1 мм – грузоподъемность 20

Фантастические замыслыНанотросы.Нить диаметром 1 мм – грузоподъемность 20 Т.Нанокабели – ток 107 А/см2.Самовосстанавливающая броня

Т.
Нанокабели – ток 107 А/см2.
Самовосстанавливающая броня


Слайд 7

Фуллериты – кристаллы образованные из C60 (ГЦК) -

Фуллериты – кристаллы образованные из C60 (ГЦК) - октаэдрические и тетраэдрические

октаэдрические и тетраэдрические полости.
Ведение молекул или ионов в

полости. Щелочные металлы - сверхпроводящий материал ♦3C60 с критической температурой 20-40 K.
С60-этилен ферромагнетик.

Разная хиральность трубок – проводники, полупроводники
(наноэлектроника, нанолитография).
Интеркалирование – изоляторы, сверхпроводники, хранение газов
(водородные двигатели).
Эмиссия электронов – мониторы с пикселем 1 мкм и менее.
Закрытие и открытие интеркалированных нанотрубок – доставка
лекарственных средств к нужному месту.

Реальное воплощение

Графитен


Слайд 8

Фантастические замыслы и реальное воплощение

Фантастические замыслы и реальное воплощение

Слайд 9

Фантастические замыслы
Молекулярные шестерни и насосы: предложены K. E.

Фантастические замыслыМолекулярные шестерни и насосы: предложены K. E. Drexler и R.

Drexler и R. Merkle из IMM (Institute for Molecular

Manufacturing, Palo Alto). Валы шестеренок углеродные нанотрубки, зубцы - молекулы бензола. Характерные частоты вращения шестеренок несколько десятков гигагерц. Устройства “работают” либо в глубоком вакууме, либо в инертной среде при комнатной температуре. Инертные газы используются для “охлаждения” устройства.


Слайд 10

Схема и режимы работы сканирующего туннельного микроскопа.

Схема и режимы работы сканирующего туннельного микроскопа.

Слайд 11

Принцип действия сканирующего
атомно-силового микроскопа
Регистрация отклонения лазерного луча

Принцип действия сканирующего атомно-силового микроскопаРегистрация отклонения лазерного луча от первоначально откалиброванного положенияИзображение поверхности монокристаллического кремния

от
первоначально откалиброванного положения
Изображение поверхности
монокристаллического кремния


Слайд 13

Схема пьезоманипулятора

Схема пьезоманипулятора

Слайд 14

Реальное воплощение

Фантастический замысел:
“Алмазная” память для компьютеров.
Зонд – нанотрубка

Реальное воплощениеФантастический замысел:“Алмазная” память для компьютеров.Зонд – нанотрубка с полусферой С60на

с полусферой С60
на конце + молекула C5H5N.
Монослой молекул водорода

на подложке,
замещение их на атомы фтора.
100 терабайт/см2


Слайд 16

Нам есть у кого учиться!
ДНК
Белок

Нам есть у кого учиться!ДНКБелок

Слайд 17
Фантастические замыслы
Эрик Дрекслер “Машины созидания”

Наноассемблеры, (молекулярные роботы)

Фантастические замыслыЭрик Дрекслер “Машины созидания” 	Наноассемблеры, 	(молекулярные роботы)

Слайд 18

 
Фантастические замыслы
Эрик Дрекслер
Проблема серой слизи

 Фантастические замыслыЭрик ДрекслерПроблема серой слизи

Слайд 19

Фантастические замыслы
Наносексвенатор
Проекты:
искусственный нос, искусственный язык, умная пыль


Каликс-арены.

Фантастические замыслыНаносексвенаторПроекты:искусственный нос, искусственный язык, умная пыльКаликс-арены.

Слайд 20                                                                                             
Высокоспиновые молекулярные кластеры:
Fe10 (а), Mn6 (б),

                                                                                             Высокоспиновые молекулярные кластеры: Fe10 (а), Mn6 (б), Mn12 (в), Fe8(г).Ионы

Mn12 (в), Fe8(г).
Ионы металлов показаны цветом.

Расстояние между нанокластерами 10

нм.
Плотность памяти может быть порядка 10 гигабайт на квадратный сантиметр.

Нанокластеры сверхмалые частицы, состоящие из десятков, сотен или тысяч атомов. Свойства кластеров кардинально отличаются от свойств макроскопических объемов материалов того же состава. Из нанокластеров, как из крупных строительных блоков, можно целенаправленно конструировать новые материалы с заранее заданными свойствами.


Слайд 21 Молекулярный комплекс нанокластера гептамолибдата аммония с поливиниловым спиртом

Молекулярный комплекс нанокластера гептамолибдата аммония с поливиниловым спиртом

Слайд 22

Нанокластеры полиоксометаллата Мо132

Нанокластеры полиоксометаллата Мо132

Слайд 23
Нанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ

Нанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ

Слайд 24 Результаты сканирующей зондовой микроскопии
Сила трения. Поле 1х1

Результаты сканирующей зондовой микроскопии Сила трения. Поле 1х1 мкмМикротвердость. Поле 1х1 мкм

мкм
Микротвердость. Поле 1х1 мкм


Слайд 25

Нанопорошки Ce0,75Sm0,25O2-d,
полученные путем пиролиза
полимерно-солевых композиций
и

Нанопорошки Ce0,75Sm0,25O2-d, полученные путем пиролиза полимерно-солевых композиций и процесс их спеканияРеальное воплощение: ультрадисперсные материалы

процесс их спекания




Реальное воплощение: ультрадисперсные материалы


Слайд 28

Реальное воплощение.
Получение керамики и покрытий:
топливные элементы,
каталитические

Реальное воплощение.Получение керамики и покрытий: топливные элементы, каталитические системы,электроника,машиностроение,медицина и т.д.

системы,
электроника,
машиностроение,
медицина и т.д.


Слайд 29

Темплатный синтез
Нанокомпозиты: высококоэрцитивные материалы, упрочненные сплавы,
носители лекарств,

Темплатный синтезНанокомпозиты: высококоэрцитивные материалы, упрочненные сплавы, носители лекарств, бетоны, антимикробные ткани,

бетоны, антимикробные ткани, пьезокомпозиты,
крейзированные полимеры, катализаторы, сорбенты, оптические

материалы.
.


Слайд 30 ·        Молекулярный дизайн. Препарирование имеющихся молекул и синтез

·        Молекулярный дизайн. Препарирование имеющихся молекул и синтез новых молекул в

новых молекул в сильно неоднородных электромагнитных полях.
·        Материаловедение. Создание

“бездефектных” высокопрочных материалов, материалов с высокой проводимостью.
Машиностроение, строительство.
·        Приборостроение. Создание сканирующих туннельных микроскопов,
атомно-силовых микроскопов, магнитных силовых микроскопов, многоострийных
систем для молекулярного дизайна, миниатюрных сверхчувствительных датчиков,
нанороботов.
·        Электроника. Конструирование нанометровой элементной базы для ЭВМ следующего поколения, нанопроводов, транзисторов, выпрямителей, дисплеев, акустических систем.
·        Оптика. Создание нанолазеров. Синтез многоострийных систем с нанолазерами.
·        Гетерогенный катализ. Разработка катализаторов с наноструктурами для классов реакций селективного катализа.
·        Медицина. Проектирование наноинструментария для уничтожения вирусов, локального “ремонта” органов, высокоточной доставки доз лекарств в определенные места живого организма.
·        Трибология. Определение связи наноструктуры материалов и сил трения и использование этих знаний для изготовления перспективных пар трения.
·        Управляемые ядерные реакции. Наноускорители частиц, нестатистические ядерные реакции.



Области применения нанотехнологий.


Слайд 31

Механика
1. Исследование механических напряжений и деформаций в наноматериалах

Механика1. Исследование механических напряжений и деформаций в наноматериалах и

и
нанообъектах, анализ трения.
2. Моделирование

движений зонда при целевом манипулировании нанообъектом.
3. Моделирование движений в наномеханизмах для наноустройств, расчет
наноманипуляторов.
4. Разработка систем управления нанороботами.
 
Электродинамика
1. Моделирование динамики атомов и молекул в предельно неоднородных электро-
магнитных полях, создаваемых многоострийными системами.
2. Расчет электрических и магнитных свойств наноматериалов.
 
Оптика
1. Моделирование механизмов излучения, распространения и поглощения света в
нанообъектах.
2. Расчет нанолазеров и гибридных систем “зонды + нанолазер”.
 
Теория самоорганизации
1. Формулировка фундаментальных принципов самосборки наноконструкций.
2. Создание компьютерных алгоритмов самосборки.
3. Разработка вычислительных алгоритмов для качественного анализа моделей
самосборки.
4. Моделирование явлений пространственно-временной самоорганизации при создании
наноматериалов.
 
Молекулярно-лучевая эпитаксия и нанолитография
1. Создание тонких металлических пленок, служащих основой высококачественных
магнитных материалов.
2. Конструирование базовых элементов наноэлектроники.
3. Создание катализаторов для селективного катализа.

Новые области исследований


Слайд 34 Лекция 2

Лекция 2

Слайд 35 НАНОМАТЕРИАЛЫ
Методы исследования, активного воздействия на них и перспектива

НАНОМАТЕРИАЛЫ	Методы исследования, активного воздействия на них и перспектива применения.

применения.


Слайд 36 1. Нанотехнология…
Молекулярный дизайн, материаловедение
Приборостроение
Электроника
Оптика
Селективный гетерогенный катализ
Медицина
Трибология
Управляемые ядерные реакции

1. Нанотехнология…Молекулярный дизайн, материаловедениеПриборостроениеЭлектроникаОптикаСелективный гетерогенный катализМедицинаТрибологияУправляемые ядерные реакции

Слайд 37 2. Сканирующая туннельная микроскопия.
Исследователи из Института Электроники

2. Сканирующая туннельная микроскопия. 	Исследователи из Института Электроники Твердого Тела им.

Твердого Тела им. Пауля Друде (Берлин) упорядочили отдельные атомы

различных элементов, получив наноструктуры предопределенного размера и состава.

Слайд 38 3. Атомно-силовая микроскопия (AFM).
Исследователи из технологического института штата

3. Атомно-силовая микроскопия (AFM).Исследователи из технологического института штата Джорджия (США) разрабатывают

Джорджия (США) разрабатывают новую технологию питания приборов нанометрового размера,

не основанную на использовании громоздких источников, таких, как батареи.
Материал – нанопроводники ZnO.
NSF, NASA, DAPRA.

Слайд 39 4. Медицина, экология, криминалистика.

4. Медицина, экология, криминалистика.

Слайд 40 5. Демоны Максвелла на наноуровнях бытия.
Наномолекулярный прибор, созданный

5. Демоны Максвелла на наноуровнях бытия.Наномолекулярный прибор, созданный учеными из Эдинбурга

учеными из Эдинбурга может перемещать фрагменты молекулы в различные

положения и приводится в действие светом.

Слайд 41 7. Наномобиль

7. Наномобиль

Слайд 42 8. Наномобиль.

8. Наномобиль.

Слайд 43 9. Нано-джип.

9. Нано-джип.

Слайд 44 10. Фотонная электроника.
Специалисты американской Национальной лаборатории в Беркли

10. Фотонная электроника.Специалисты американской Национальной лаборатории в Беркли (Berkeley Lab) и

(Berkeley Lab) и университета Калифорнии там же (University of

California, Berkeley) научились создавать тончайшие оптические проводники и составлять из них необычайно миниатюрные схемы.
Лидером данного исследования является Пэйдун Ян (Peidong Yang), сотрудник лаборатории.

Слайд 45 11. FeCo-нанопровод внутри углеродной нанотрубки
Интернациональный коллектив авторов из

11. FeCo-нанопровод внутри углеродной нанотрубкиИнтернациональный коллектив авторов из Мексики, США и

Мексики, США и Японии в журнале Nano Letters.
Получение

наполненных FeCo углеродных нанотрубок термолизом аэрозолей толуольных растворов ферроцена и кобальтоцена в инертной атмосфере.
Трансмиссионная электронная микроскопия высокого разрешения (HRTEM)
Спектроскопия энергетических потерь электронов (EELS)
Сканирующая электронная микроскопия
Электронная дифракция
Рентгенография
SQUID-магнетометрия.

(110) – плоскость
↑ Коэрцетивная сила


Слайд 46 12. Наноалмазы для ВЭЖХ.
Павел Нестеренко (Pavel Nesterenko) и

12. Наноалмазы для ВЭЖХ.Павел Нестеренко (Pavel Nesterenko) и его коллеги из

его коллеги из МГУ им. М.В. Ломоносова смогли достичь

эффективного разделения смесей ароматических углеводородов, используя в качестве неподвижной фазы для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) наноразмерные алмазы.

12000 МПа, 1200°С


Слайд 47 Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!

Слайд 48 Лекция 3

Лекция 3

Слайд 49 Углеродные нанотрубки. Свойства. Методы получения. Применение.

Углеродные нанотрубки. Свойства. Методы получения. Применение.

Слайд 50 Свойства
1. Механические
Модуль Юнга 1,28-1,8 ТПа
Прочность в 20

Свойства1. Механические Модуль Юнга 1,28-1,8 ТПаПрочность в 20 раз больше стали2.

раз больше стали
2. Делятся на металлические и полупроводящие.
У металлических

проводимость 1 млрд А/см2
3. Магниторезестивные свойства
4. Способны поглащать большое количество водорода.


Слайд 51 Методы получения
Лазерное испарение
Углеродная дуга

Химическое осаждение паров

Методы получения Лазерное испарениеУглеродная дугаХимическое осаждение паров

Слайд 52 Применение
Полевые транзисторы. Возможная тактовая частота терагерц.
Химические сенсоры.
Провода, теплоотводы.
Катализаторы.
Хранение

ПрименениеПолевые транзисторы. Возможная тактовая частота терагерц.Химические сенсоры.Провода, теплоотводы.Катализаторы.Хранение водорода.

водорода.


Слайд 53
1 – монослойная углеродная нанотрубка; 2 – поток

1 – монослойная углеродная нанотрубка; 2 – поток воды

воды


Слайд 54 Чип на базе нанотрубок углерода
Память на основе телескопических

Чип на базе нанотрубок углеродаПамять на основе телескопических нанотруб

нанотруб


Слайд 55 Электронная интегральная схема
Искусственные мускулы
В 3 раза сильнее биологических,

Электронная интегральная схемаИскусственные мускулыВ 3 раза сильнее биологических, не боятся высоких температур, вакуума имногих химических реагентов

не боятся высоких температур, вакуума и
многих химических реагентов


Слайд 56 Тонкий дисплей с матрицей из нанотруб, зерно изображения

Тонкий дисплей с матрицей из нанотруб, зерно изображения порядка микрона

порядка микрона


Слайд 57 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Слайд 58 Лекция 4

Лекция 4

Слайд 59 Нанотехнологии в электронике

Нанотехнологии в электронике

Слайд 61 Проблемы современных микроэлектронных устройств:
размер элементов приближается к физическому

Проблемы современных микроэлектронных устройств:размер элементов приближается к физическому пределу, при котором

пределу, при котором теряются необходимые свойства;

процесс литографии достаточно сложен;

высокое

и нерациональное потребление энергии;


Слайд 62 Классический транзистор:
Carbon Nanotube FET

Классический транзистор:Carbon Nanotube FET

Слайд 64 Одноэлектронные транзисторы

Одноэлектронные транзисторы

Слайд 65 Ячейки памяти:

Ячейки памяти:

Слайд 66 Ячейки памяти:

Ячейки памяти:

Слайд 67 Молекулярные диоды:

Молекулярные диоды:

Слайд 68 Логические схемы:

Логические схемы:

Слайд 69 Квантовые точки:

Квантовые точки:

Слайд 70 Механический нанокомпьютер
Впервые механический компьютер разработан Ч. Беббиджем в

Механический нанокомпьютерВпервые механический компьютер разработан Ч. Беббиджем в 1837 г. (дифференциальная машина)

1837 г. (дифференциальная машина)


Слайд 71
CMOS Devices

Solid State Devices

Nano CMOS

Quantum Dot

RTD

Quantum Devices

CNFET

SET
Вычислительные устройства

CMOS DevicesSolid State DevicesNano CMOSQuantum DotRTDQuantum DevicesCNFETSETВычислительные устройства и устройства хранения информации:

и устройства хранения информации:


Слайд 72 Источники электрического тока:
высокая емкость;

большая продолжительность жизни;

меньший вес;

низкая цена;

экологическая

Источники электрического тока:высокая емкость;большая продолжительность жизни;меньший вес;низкая цена;экологическая безопасность.

безопасность.


Слайд 73 Лекция 5

Лекция 5

Слайд 74 Квантовые точки
Уральский государственный университет им. А.М. Горького.
Химический факультет.
Кафедра

Квантовые точкиУральский государственный университет им. А.М. Горького.Химический факультет.Кафедра физической химии.

физической химии.


Слайд 75 Термин квантовая точка
Квантовая точка — наноразмерная частица проводника

Термин квантовая точкаКвантовая точка — наноразмерная частица проводника или полупроводника. Её

или полупроводника. Её размер должен быть настолько малым, чтобы

были существенны квантовые эффекты. Это достигается, если кинетическая энергия электрона, обусловленная неопределённостью его импульса, будет заметно больше всех других энергетических величин. Исторически первыми квантовыми точками были нанокристаллы селенида кадмия.



Слайд 76 Сканирующая электронная микрофотография наноструктур различного размера из арсенида

Сканирующая электронная микрофотография наноструктур различного размера из арсенида галлия, содержащая квантовые точки. Примеры

галлия, содержащая квантовые точки.
Примеры


Слайд 77 Свойства
Электрон проводимости в нанокристалле ведёт себя как электрон

СвойстваЭлектрон проводимости в нанокристалле ведёт себя как электрон в трёхмерной потенциальной

в трёхмерной потенциальной яме, он имеет множество стационарных уровней

энергии с характерным расстоянием между ними:

Аналогично атому, при переходе между энергетическими уровнями квантовой точки излучается фотон. Возможно также получить излучение от перехода между более низколежащими уровнями (люминесценция). В отличие от атомов, частотами переходов легко управлять, меняя размеры кристалла.
Люминисценция кристаллов селенида кадмия с длинной волны определяемой размером кристалла была первым наблюдением квантовых точек.

d — характерный размер точки
m — эффективная масса электрона на точке
(точное выражение для уровней энергии зависит от формы точки).

Так выглядит скопление разных квантовых точек, облучаемых лазером


Слайд 78 Зависимости длины волны испускаемого излучения от размеров квантовой

Зависимости длины волны испускаемого излучения от размеров квантовой точки для частиц селенида и сульфида кадмия

точки для частиц селенида и сульфида кадмия


Слайд 79 На приведённой для квантовой точки из GaAs вольт-амперной

На приведённой для квантовой точки из GaAs вольт-амперной характеристике, видно резонансное

характеристике, видно резонансное туннелирование при переходе на различные дискретные

состояния.

Слайд 80 Перспективы применения и реальное воплощение
Наноэлектронный лазер
микродисковый лазер из

Перспективы применения и реальное воплощениеНаноэлектронный лазермикродисковый лазер из слоя арсенида индия

слоя арсенида индия на поверхности арсенида галлия. Различие кристаллической

структуры двух веществ приводит к образованию островков арсенида индия размером около 25 нм, которые и служат квантовыми точками. Затем, с помощью травления, были получены диски диаметром 1.8 мкм на колоннах из арсенида галлия, содержащие около 130 квантовых точек.

Размер диска выбирался таким образом, чтобы создать эффект «шепчущей галереи», когда инфракрасный свет с длиной волны около 900 нм распространяется вдоль края диска. В этой резонансной области содержится около 60 квантовых точек, которые и образуют лазер. Испускание света вызывается освещением на другой, нерезонансной длине волны.


Слайд 81 РНК-терапия с помощью самонаводящихся квантовых точек
В качестве

РНК-терапия с помощью самонаводящихся квантовых точек В качестве основного компонента новой

основного компонента новой платформы используются имеющиеся в продаже квантовые

точки с полиэтиленгликольным покрытием, испускающие свет в ближнем инфракрасном диапазоне, для которого кожа и другие ткани человеческого организма относительно прозрачны.

Покрытие из ПЭГ делает квантовые точки биосовместимыми, а также позволяет присоединить к ним хоминг-пептиды (малые белки, избирательно связывающиеся с определёнными рецепторами в клетках) и малые интерферирующие РНК. Если, к примеру, мишенью пептида является клетка раковой опухоли, а молекула РНК останавливает выработку какого-либо важного для развития опухоли белка, такие частицы могут стать эффективным средством борьбы с опухолью и одновременно — её визуализации.


Слайд 82 Квантовые точки — один из главных кандидатов для

Квантовые точки — один из главных кандидатов для представления кубитов в

представления кубитов в квантовых вычислениях.
Схематическое изображение спиновых кубитов в

наноленте из графена. Синим цветом изображены «барьерные электроды», разделяющие наноленту на квантовые точки; красным цветом – электроды, посредством которых осуществляется контроль взаимодействия между кубитами.



Схематическое изображение молекулы полиоксометалата PMo12O40(VO)2, отделенной диэлектрическим туннельным барьером от металлического проводника и связанной за счет туннельного взаимодействия G с иглой туннельного микроскопа. Левая и правая стрелки обозначают спины, локализованные в пирамидах VO5 (красный цвет), а центральная стрелка – суммарный спин делокализованных валентных электронов октаэдров MoO6 (синий цвет)


Слайд 83 Заключение
Квантовые точки являются ещё не достаточно хорошо изученным

ЗаключениеКвантовые точки являются ещё не достаточно хорошо изученным объектом нанотехнологии. Несмотря

объектом нанотехнологии. Несмотря на заманчивые идеи применения этих объектов

в современной науке и жизни, до массового использования квантовых точек всё же ещё очень далеко.
Кроме того внедрение таких технологий как квантовые вычисления и наномедицина поднимают множество самых разных этических проблем. Так например, создание квантового компьютера поставит под удар все существующие ныне системы конфиденциального обмена данными, не говоря уже про наномедицину. Вспоминая термин «мирный атом», человек невольно задумывается, что такое нанотехнология – панацея или «новая Хиросима»!?…

Слайд 84 Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!

Слайд 85 Лекция 6

Лекция 6

Слайд 86 Применение нанотехнологий в медицине

Применение нанотехнологий в медицине

Слайд 87 Перспективы использования
I Диагностика
II Лечение
III Биотехнологические исследования

Перспективы использования I ДиагностикаII ЛечениеIII Биотехнологические исследования









I Диагностика:
а) по содержанию Н2О2 б) контроль уровня содержания витаминов


Слайд 88 II Лечение:
Рак: Изнутри

II Лечение:Рак:  Изнутри

Снаружи






нано-иглы


Слайд 89
2. Диабет: использование наностержней ниобата калия
3. Туберкулез
4. Зубы:

Пломба

2. Диабет: использование наностержней ниобата калия3. Туберкулез4. Зубы:Пломба на основе нанокомпозита

на основе
нанокомпозита кальция

золотые наночастицы









Слайд 90 III Биоинженерия: введение фрагментов ДНК и РНК при

III Биоинженерия: введение фрагментов ДНК и РНК при помощи наноигл (наноалмазов)Этот

помощи наноигл (наноалмазов)

Этот белок имеет свойство присоединяться
к витамину

группы В биотину, формируя
связь авидин-биотин.
Рис. 1. Чип нанобиосенсора

IV Разработки
Примеры полученных с помощью лазерного выжигания наноструктур на поверхности «ковра из нанотрубок»



Слайд 91 Применение нанотехнологий в медицине

Применение нанотехнологий в медицине

Слайд 92 Перспективы использования
I Диагностика
II Лечение
III Биотехнологические исследования

Перспективы использования I ДиагностикаII ЛечениеIII Биотехнологические исследования









I Диагностика:
а) по содержанию Н2О2 б) контроль уровня содержания витаминов


Слайд 93 II Лечение:
Рак: Изнутри

II Лечение:Рак:  Изнутри

Снаружи






нано-иглы


Слайд 94
2. Диабет: использование наностержней ниобата калия
3. Туберкулез
4. Зубы:

Пломба

2. Диабет: использование наностержней ниобата калия3. Туберкулез4. Зубы:Пломба на основе нанокомпозита

на основе
нанокомпозита кальция

золотые наночастицы









Слайд 95 III Биоинженерия: введение фрагментов ДНК и РНК при

III Биоинженерия: введение фрагментов ДНК и РНК при помощи наноигл (наноалмазов)Этот

помощи наноигл (наноалмазов)

Этот белок имеет свойство присоединяться
к витамину

группы В биотину, формируя
связь авидин-биотин.
Рис. 1. Чип нанобиосенсора

IV Разработки
Примеры полученных с помощью лазерного выжигания наноструктур на поверхности «ковра из нанотрубок»



Слайд 96 Лекция 7

Лекция 7

Слайд 97 Керамические
Наноматериалы

КерамическиеНаноматериалы

Слайд 98 Схема получения оксидных наноструктурированных прекурсоров методом
пиролиза ультразвуковых аэрозолей

Схема получения оксидных наноструктурированных прекурсоров методомпиролиза ультразвуковых аэрозолей

Слайд 99 Наноструктурированный оксид семейства Ca(Mn,Cu)7O12, полученный методом
пиролиза аэрозолей
Оболочка из

Наноструктурированный оксид семейства Ca(Mn,Cu)7O12, полученный методомпиролиза аэрозолейОболочка из наночастиц размером 30-100 нм.Химически активныОднофазные образцы

наночастиц размером 30-100 нм.
Химически активны
Однофазные образцы


Слайд 100 «Аэрозольные грибочки». Полые деформированные микросферы,
являющиеся продуктом пиролиза ультразвукового

«Аэрозольные грибочки». Полые деформированные микросферы,являющиеся продуктом пиролиза ультразвукового аэрозоля («тумана»),состоявшего из

аэрозоля («тумана»),
состоявшего из микрокапель раствора нитратов кальция, марганца и

меди с
размерами 1-5 микрон. Микросферы образуются за счет испарения воды из капель при прохождении «тумана» через горячую зону (850-9500С) в течение 2-5 секунд. (цифровая растровая электронная микроскопия).

Слайд 101 Нанокомпозиты

Нанокомпозиты

Слайд 102 Структура слоистых двойных гидроксидов.

Структура слоистых двойных гидроксидов.

Слайд 103 «Морской наноёж». Каталитически активный нанокомпозит «алюмосиликат - серебро».
Мезопористые

«Морской наноёж». Каталитически активный нанокомпозит «алюмосиликат - серебро».Мезопористые алюмосиликатыАморфный SiO2Нитевидные частицы серебра

алюмосиликаты
Аморфный SiO2
Нитевидные частицы серебра


Слайд 104 Пленки мезопористого оксида алюминия с искусственно
варьируемым диаметром пор

«Металлический

Пленки мезопористого оксида алюминия с искусственноварьируемым диаметром пор«Металлический лес». Поперечное сечение магнитного нанокомпозита«мезопоритый Al2O3-Ni».

лес». Поперечное сечение магнитного нанокомпозита
«мезопоритый
Al2O3-Ni».


Слайд 105 Нити металлического никеля после химического
растворения матрицы мезопористого алюминия.

Нити металлического никеля после химическогорастворения матрицы мезопористого алюминия.

Слайд 106 Лекция 8

Лекция 8

Слайд 107 Химическое материаловедение – взгляд сквозь призму нанотехнологий д.х.н. Остроушко

Химическое материаловедение – взгляд сквозь призму нанотехнологий			д.х.н. Остроушко А.А.Нанотехнологией называется междисциплинарная

А.А.
Нанотехнологией называется междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности

физико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур, наноустройств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами.

Слайд 108

События, предопределившие выход на новый уровень исследований в

События, предопределившие выход на новый уровень исследований в области нанотехнологий♦ Создание

области нанотехнологий
♦ Создание сканирующего туннельного микроскопа (G. Bennig, G.

Rohrer, 1982 г. Герд Беннинг, Генрих Рорер, Германия) – прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. Нобелевская премия 1985 г.

Создание сканирующего атомно-силового микроскопа (G. Bennig, K. Kuatt, K. Gerber, 1986 г.) – позволяет осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. Нобелевская премия 1992 г.




♦ Открытие новой формы существования углерода в природе - фуллеренов (H. Kroto, R. Curl, R. Smalley, Херальд Крото, Роберт Керл, Ричард Смолли, США 1985 г.) (Нобелевская премия 1996 г.).

Слайд 109

Схема и режимы работы сканирующего туннельного микроскопа.

Схема и режимы работы сканирующего туннельного микроскопа.

Слайд 110

Принцип действия сканирующего
атомно-силового микроскопа
Регистрация отклонения лазерного луча

Принцип действия сканирующего атомно-силового микроскопаРегистрация отклонения лазерного луча от первоначально откалиброванного положенияИзображение поверхности монокристаллического кремния

от
первоначально откалиброванного положения
Изображение поверхности
монокристаллического кремния


Слайд 112

Фуллерены C60 сферы с диаметром приблизительно в один

Фуллерены C60 сферы с диаметром приблизительно в один нанометр. В соответствии

нанометр.
В соответствии с теоремой Л. Эйлера атомы углерода

образуют 12 правильных пятиугольников и 20 правильных шестиугольников. Молекула названа в честь архитектора Б. Фуллера, построившего дом из пятиугольников и шестиугольников.

С60 С70 С90

Нанотрубка → многослойные трубки, нанолуковицы и пр.

УНТ


Слайд 113


Нанотросы.Нить диаметром 1 мм – грузоподъемность 20 Т.
Нанокабели

Нанотросы.Нить диаметром 1 мм – грузоподъемность 20 Т.Нанокабели – ток 107 А/см2.Самовосстанавливающая броняУглеродные нанотрубки (УНТ)

– ток 107 А/см2.
Самовосстанавливающая броня
Углеродные нанотрубки (УНТ)


Слайд 114

Углеродные нанотрубки (УНТ) и др. наноматериалы:
биомедицинское применение (микрокапсулы,

Углеродные нанотрубки (УНТ) и др. наноматериалы:биомедицинское применение (микрокапсулы, сорбенты, гипертермия …)

сорбенты, гипертермия …)


Слайд 115

Фуллериты – кристаллы образованные из C60 (ГЦК) -

Фуллериты – кристаллы образованные из C60 (ГЦК) - октаэдрические и тетраэдрические

октаэдрические и тетраэдрические полости.
Ведение молекул или ионов в

полости. Щелочные металлы - сверхпроводящий материал ♦3C60 с критической температурой 20-40 K.
С60-этилен ферромагнетик.

Разная хиральность трубок – проводники, полупроводники
(наноэлектроника, нанолитография).
Интеркалирование – изоляторы, сверхпроводники, хранение газов
(водородные двигатели).
Эмиссия электронов – мониторы с пикселем 1 мкм и менее.
Закрытие и открытие интеркалированных нанотрубок – доставка
лекарственных средств к нужному месту.

Графитен

Углеродные нанотрубки (УНТ), фуллериты


Слайд 116

Нам есть у кого учиться!
ДНК
Белок

Нам есть у кого учиться!ДНКБелок

Слайд 117


Перспективы:
“Алмазная” память для компьютеров.
Зонд – нанотрубка с полусферой

Перспективы:“Алмазная” память для компьютеров.Зонд – нанотрубка с полусферой С60на конце +

С60
на конце + молекула C5H5N.
Монослой молекул водорода на подложке,
замещение

их на атомы фтора.
100 терабайт/см2


“Наноманипуляции”


Слайд 118

 
Фантастические замыслы
Эрик Дрекслер
Проблема серой слизи

 Фантастические замыслыЭрик ДрекслерПроблема серой слизи

Слайд 119 Наномолекулярный прибор, созданный учеными из Эдинбурга может перемещать

Наномолекулярный прибор, созданный учеными из Эдинбурга может перемещать фрагменты молекулы в

фрагменты молекулы в различные положения и приводится в действие

светом.

Хемионика, супрамолекулярная химия

Ж.М. Лен (нобелевская премия 1987 г.
совместно с Дж. Крамом и Ч. Педерсеном)

Проекты:
искусственный нос,
искусственный язык,
умная пыль

Каликс-арены:


Слайд 120

Фантастические замыслы
Наносексвенатор
Проекты:
искусственный нос, искусственный язык, умная пыль


Каликс-арены.

Фантастические замыслыНаносексвенаторПроекты:искусственный нос, искусственный язык, умная пыльКаликс-арены.

Слайд 121 Молекулярные диоды:

Молекулярные диоды:

Слайд 122 Логические схемы

Логические схемы

Слайд 123 Наномобиль

Наномобиль

Слайд 124

Фантастические замыслы
Молекулярные шестерни и насосы: предложены K. E.

Фантастические замыслыМолекулярные шестерни и насосы: предложены K. E. Drexler и R.

Drexler и R. Merkle из IMM (Institute for Molecular

Manufacturing, Palo Alto). Валы шестеренок углеродные нанотрубки, зубцы - молекулы бензола. Характерные частоты вращения шестеренок несколько десятков гигагерц. Устройства “работают” либо в глубоком вакууме, либо в инертной среде при комнатной температуре. Инертные газы используются для “охлаждения” устройства.


Слайд 126 РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Слайд 127 Разработка новых оксидных материалов с заданными функциональными свойствами




Сложнооксидные

Разработка новых оксидных материалов с заданными функциональными свойствамиСложнооксидные порошки, керамика,покрытияПокрытия на ВПЯМ – катализаторы (наноструктурирование)


порошки, керамика,
покрытия
Покрытия на ВПЯМ – катализаторы (наноструктурирование)


Слайд 128

Нанопорошки Ce0,75Sm0,25O2-d,
полученные путем пиролиза
полимерно-солевых композиций
и

Нанопорошки Ce0,75Sm0,25O2-d, полученные путем пиролиза полимерно-солевых композиций и процесс их спеканияУльтрадисперсные материалы

процесс их спекания




Ультрадисперсные материалы


Слайд 129 Функциональные покрытия на кермете – электроды топливных элементов
Исходный

Функциональные покрытия на кермете – электроды топливных элементовИсходный порошок агрегированных наночастицНанопорошки, кермика, покрытия

порошок агрегированных наночастиц
Нанопорошки, кермика, покрытия


Слайд 130 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение и испытание

Россия
Получение и испытание лабораторного реднетемпературного топливного элемента (ТОТЭ) на

основе нанопорошковых технологий

Рис.9. Планарная ячейка ТОТЭ






Катод LiNiO2

Анод - кермет Ni-Ce0.8Sm0.2O2





Электролит - смесь Ce0.8Sm0.2O2 + NaOH

0.1±0.05 мм

0.5±0.1 мм

Вольт-амперная характеристика среднетемпературного топливного элемента. Мощность 105 мВт/см2 (800°С), напряжение разомкнутой цепи - 0,85 В.


Слайд 131

Ультрадисперсные материалы (каталитические покрытия и их эволюция)

Ультрадисперсные материалы (каталитические покрытия и их эволюция)

Слайд 132




Наноструктурированные объекты (каталитические покрытия)

Наноструктурированные объекты (каталитические покрытия)

Слайд 133 Применение наноструктурированных катализаторов: -Процессы органического синтеза

Применение наноструктурированных катализаторов: -Процессы органического синтеза  -Инфракрасные тепловыделяющие элементы

-Инфракрасные тепловыделяющие элементы -Катализаторы для защиты атмосферы

от выбросов токсичных веществ и т.д.

Термокаталитические устройства обеспечивают нейтрализацию комплекса токсичных веществ, включая канцерогенные:
углеводородов, в т.ч. ароматических;
спиртов; кетонов;
нитрилов; оксидов азота;
сажи; угарного газа;
сложных эфиров, альдегидов, органических кислот и пр.

Рабочие температуры 80-600ОС
Удельная нагрузка до 100 000 ч-1
Срок эксплуатации 2 года и более.

Нанесенные на пеноникель сложнооксидные
катализаторы.



Слайд 134 Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ

Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ •Автомобильный,




ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
•Автомобильный, железнодорожный, водный и другие виды транспорта;

Теплоэнергетика, химическая промышленность, полиграфия;
• Металлургия, машиностроение и пр. отрасли;
• Очистка воздуха в быту и медицине.

ПРЕИМУЩЕСТВА
♦Снижение себестоимости за счет отсутствия металлов платиновой группы;
♦Возможность варьирования состава сложных оксидов;
♦Адаптация катализаторов к реальным условиям эксплуатации;
♦Устойчивость к каталитическим ядам;
♦ Простота технической реализации.
♦ Имеются методики регенерации и
утилизации.

Термокаталитические устройства


Слайд 135 РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Слайд 136 Полимерно-солевые нанокластерные композиции Строение комплексов гептамолибдата аммония с поливиниловым

Полимерно-солевые нанокластерные композиции	 			Строение комплексов гептамолибдата аммония с 			поливиниловым спиртомНовые

спиртом
Новые свойства и применение:
►наведенная жесткость цепей при
комплексообразовании;
►каталитическая активность

(катализаторы
“мягкой” химии);
►обратимые и колебательные
фотохимические реакции;
►термохимическое генерирование
зарядов;
►прекурсоры для синтеза оксидных
материалов;
►сенсоры


Слайд 137 Средства контроля окружающей среды

Средства контроля окружающей среды 			   ИСЭ с мембранами из

ИСЭ с мембранами из полимерно-соле-

вых композиций



Разработка и аналитическая аттестация новых твердотельных и заполненных ионоселективных электродов (ИСЭ) для определения в продуктах металлургического и других производств, объектах окружающей среды различных элементов:
♦вольфрама
♦молибдена
♦ванадия


•Экспрессное прямое или титриметрическое
определение металлов;
• Высокая чувствительность и порог обнаружения
(до 10-4-10-6 моль/л);
• Прочность, простота, отсутствие жидкостного
заполнения;
• Использование в комплекте со стандартной
измерительной аппаратурой.


Токоподвод

Ионселективная мембрана

Корпус

Исследуемый
раствор

Контактный сплав


Электрод срав-
нения


ИСЭ

«Ионоселективный электрод для определения
концентрации кислородсодержащих ионов вольфрама,
молибдена и ванадия и способ изготовления
ион-селективного электрода».
Заявка на пат. РФ №2007126206/28(028521)
от 09.07.2007.


Слайд 138

Нанокластеры полиоксометаллатов
Нанокластеры полиоксометаллатов Мо
с ионами РЗЭ

Нанокластеры полиоксометаллатовНанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ

Слайд 139                                                                                             
Высокоспиновые молекулярные кластеры:
Fe10 (а), Mn6 (б),

                                                                                             Высокоспиновые молекулярные кластеры: Fe10 (а), Mn6 (б), Mn12 (в), Fe8(г).Ионы

Mn12 (в), Fe8(г).
Ионы металлов показаны цветом.

Расстояние между нанокластерами 10

нм.
Плотность памяти может быть порядка 10 гигабайт на квадратный сантиметр.

Нанокластеры сверхмалые частицы, состоящие из десятков, сотен или тысяч атомов. Свойства кластеров кардинально отличаются от свойств макроскопических объемов материалов того же состава. Из нанокластеров, как из крупных строительных блоков, можно целенаправленно конструировать новые материалы с заранее заданными свойствами.


Слайд 140 Нанокластерные полианионы (Мо132)

Голубой блок {MoO7}
Синий блок {MoO6}
Красный блок

Нанокластерные полианионы (Мо132)Голубой блок {MoO7} Синий блок {MoO6}Красный блок MoV Х=

MoV

Х= HCO2, CH3CO2, ClCH2CO2

Возможное использование:
-катализаторы;
-селективные сорбенты;
-модификаторы полимерных


материалов

A.Müller, E.Krickemeyer, H.Bögge, M.Schmidtmann and F.Peters Organizational Forms of Matter: An Inorganic Super Fullerene and Keplerate Based onMolybdenum Oxide // Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, No. 24
A.Müller, V.P.Fedin, C.Kuhlmann, H.Bögge and M.Schmidtmann A hydrogen-bonded cluster with ‘onion-type’ structure, encapsulated and induced by a spherical cluster shell: [(H2O)nMoVI72MoV60O372(HCO2)30(H2O)72]42- //
Chem. Commun., 1999, 927–928


Слайд 141

Нанокластеры полиоксометаллата Мо132

Нанокластеры полиоксометаллата Мо132

Слайд 142 Полимерно-солевые композиции с нанокластерными

Полимерно-солевые композиции с нанокластерными полианионами 				(Мо132) Грант РФФИ 07-03-00362

полианионами (Мо132) Грант РФФИ 07-03-00362 “Изучение композиций на основе нанокластерных молибденсодержащих

полиоксометаллатов и водорастворимых неионогенных полимеров”



Комплекс с поливиниловым спиртом

ЭПР спектры комплекса Мо132 с ПВС (а) и чистого поливинилового спирта (б) после бомбардировки рентгеновсим пучком (80 мин)

Новые явления:
-способ комплексообразования;
-стабилизация полимерного
компонента;
-растворимость полимера в
кристаллах букибола Мо132


Слайд 143 Сканирующая зондовая микроскопия поверхности полимерных материалов, модифицированных нанокластерными

Сканирующая зондовая микроскопия поверхности полимерных материалов, модифицированных нанокластерными солямиСила трения. Поле

солями
Сила трения. Поле 1х1 мкм
Микротвердость. Поле 1х1 мкм


Слайд 144 Молекулярный комплекс нанокластера гептамолибдата аммония с поливиниловым спиртом

Молекулярный комплекс нанокластера гептамолибдата аммония с поливиниловым спиртом

Слайд 145 Средства контроля окружающей среды

Средства контроля окружающей среды 			   ИСЭ с мембранами из

ИСЭ с мембранами из полимерно-соле-

вых композиций



Разработка и аналитическая аттестация новых твердотельных и заполненных ионоселективных электродов (ИСЭ) для определения в продуктах металлургического и других производств, объектах окружающей среды различных элементов:
♦вольфрама
♦молибдена
♦ванадия


•Экспрессное прямое или титриметрическое
определение металлов;
• Высокая чувствительность и порог обнаружения
(до 10-4-10-6 моль/л);
• Прочность, простота, отсутствие жидкостного
заполнения;
• Использование в комплекте со стандартной
измерительной аппаратурой.


Токоподвод

Ионселективная мембрана

Корпус

Исследуемый
раствор

Контактный сплав


Электрод срав-
нения


ИСЭ

«Ионоселективный электрод для определения
концентрации кислородсодержащих ионов вольфрама,
молибдена и ванадия и способ изготовления
ион-селективного электрода».
Заявка на пат. РФ №2007126206/28(028521)
от 09.07.2007.


Слайд 146

Нанокластеры полиоксометаллатов
Нанокластеры полиоксометаллатов Мо
с ионами РЗЭ

Нанокластеры полиоксометаллатовНанокластеры полиоксометаллатов Мо с ионами РЗЭ

Слайд 147

Темплатный синтез
Нанокомпозиты: высококоэрцитивные материалы, упрочненные сплавы,
носители лекарств,

Темплатный синтезНанокомпозиты: высококоэрцитивные материалы, упрочненные сплавы, носители лекарств, бетоны, антимикробные ткани,

бетоны, антимикробные ткани, пьезокомпозиты,
крейзированные полимеры, катализаторы, сорбенты, оптические

материалы.
.


Слайд 148

Реальное воплощение.
Получение керамики и покрытий:
топливные элементы,
каталитические

Реальное воплощение.Получение керамики и покрытий: топливные элементы, каталитические системы,электроника,машиностроение,медицина и т.д.

системы,
электроника,
машиностроение,
медицина и т.д.


Слайд 149 Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел.

Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел. 1000.)Крейзирование полимеров

1000.)
Крейзирование полимеров


Слайд 150 Пленки мезопористого оксида алюминия с искусственно
варьируемым диаметром пор

«Металлический

Пленки мезопористого оксида алюминия с искусственноварьируемым диаметром пор«Металлический лес». Поперечное сечение магнитного нанокомпозита«мезопоритый Al2O3-Ni».Металлические наноматериалы

лес». Поперечное сечение магнитного нанокомпозита
«мезопоритый
Al2O3-Ni».

Металлические наноматериалы


Слайд 151 ·        Молекулярный дизайн. Препарирование имеющихся молекул и синтез

·        Молекулярный дизайн. Препарирование имеющихся молекул и синтез новых молекул в

новых молекул в сильно неоднородных электромагнитных полях.
·        Материаловедение. Создание

“бездефектных” высокопрочных материалов, материалов с высокой проводимостью.
Машиностроение, строительство.
·        Приборостроение. Создание сканирующих туннельных микроскопов,
атомно-силовых микроскопов, магнитных силовых микроскопов, многоострийных
систем для молекулярного дизайна, миниатюрных сверхчувствительных датчиков,
нанороботов.
·        Электроника. Конструирование нанометровой элементной базы для ЭВМ следующего поколения, нанопроводов, транзисторов, выпрямителей, дисплеев, акустических систем.
·        Оптика. Создание нанолазеров. Синтез многоострийных систем с нанолазерами.
·        Гетерогенный катализ. Разработка катализаторов с наноструктурами для классов реакций селективного катализа.
·        Медицина. Проектирование наноинструментария для уничтожения вирусов, локального “ремонта” органов, высокоточной доставки доз лекарств в определенные места живого организма.
·        Трибология. Определение связи наноструктуры материалов и сил трения и использование этих знаний для изготовления перспективных пар трения.
·        Управляемые ядерные реакции. Наноускорители частиц, нестатистические ядерные реакции.



Области применения нанотехнологий.


Слайд 152

Механика
1. Исследование механических напряжений и деформаций в наноматериалах

Механика1. Исследование механических напряжений и деформаций в наноматериалах и

и
нанообъектах, анализ трения.
2. Моделирование

движений зонда при целевом манипулировании нанообъектом.
3. Моделирование движений в наномеханизмах для наноустройств, расчет
наноманипуляторов.
4. Разработка систем управления нанороботами.
 
Электродинамика
1. Моделирование динамики атомов и молекул в предельно неоднородных электро-
магнитных полях, создаваемых многоострийными системами.
2. Расчет электрических и магнитных свойств наноматериалов.
 
Оптика
1. Моделирование механизмов излучения, распространения и поглощения света в
нанообъектах.
2. Расчет нанолазеров и гибридных систем “зонды + нанолазер”.
 
Теория самоорганизации
1. Формулировка фундаментальных принципов самосборки наноконструкций.
2. Создание компьютерных алгоритмов самосборки.
3. Разработка вычислительных алгоритмов для качественного анализа моделей
самосборки.
4. Моделирование явлений пространственно-временной самоорганизации при создании
наноматериалов.
 
Молекулярно-лучевая эпитаксия и нанолитография
1. Создание тонких металлических пленок, служащих основой высококачественных
магнитных материалов.
2. Конструирование базовых элементов наноэлектроники.
3. Создание катализаторов для селективного катализа.

Новые области исследований


Слайд 153


Нанофотогалерея

Нанофотогалерея

Слайд 154 Нанофотогалерея

Нанофотогалерея

Слайд 155


Нанофотогалерея

Нанофотогалерея

Слайд 156 Благодарю за внимание!

Благодарю за внимание!

Слайд 157 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ ! Приглашаем к сотрудничеству: Универ, лаб.316

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ ! 		Приглашаем к сотрудничеству: Универ, лаб.316 (к Сан Санычу)

(к Сан Санычу)




Слайд 158 Лекция 9

Лекция 9

Слайд 159 Получение и свойства сложнооксидных наноматериалов.

Получение и свойства сложнооксидных наноматериалов.

Слайд 160 Основные методы синтеза:
Химические:
Способ осаждения
Способ восстановления и термического разложения
Физические:
Газофазный

Основные методы синтеза: Химические:Способ осажденияСпособ восстановления и термического разложенияФизические:Газофазный синтезПлазмохимический синтезЭлектровзрывМеханические методы:Детонационный синтезМеханосинтез

синтез
Плазмохимический синтез
Электровзрыв

Механические методы:
Детонационный синтез
Механосинтез


Слайд 161 Рис. 1. Схема установки для получения наноматериалов методом

Рис. 1. Схема установки для получения наноматериалов методом газофазного синтезаРис 2. Экспериментальная плазмохимическая установка

газофазного синтеза

Рис 2. Экспериментальная плазмохимическая установка


Слайд 162 Некоторые уникальные свойства нанооксидов
Отличие температур плавления
Размеров

Некоторые уникальные свойства нанооксидов Отличие температур плавления Размеров кристаллических решетокИзменение магинитных

кристаллических решеток
Изменение магинитных свойств
Химический размерный эффект
Изменинеие значение теплоемкости
Магнитные свойства
Оптические

свойства

Слайд 163 Использованная литература:
А.И. Гусев. Нанокристаллические материалы: методыполучения их свойства.

Использованная литература:А.И. Гусев. Нанокристаллические материалы: методыполучения их свойства. УрО РАН ИХТТ

УрО РАН ИХТТ 1998 г.
А.И. Гусев, А.А. Ремпель. Нанокристаллические

материалы. Москва, 2000г.
А.П. Королев, С.Н. Баршутин. Автоматизация технологического проектирования РЭС: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006.
А. Мальцев. Сверхтвердые наносплавы. В мире науки, февраль 2006г.


Слайд 164 Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!

Слайд 165 Лекция 10

Лекция 10

Слайд 166 РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

РАЗРАБОТКИ ХИМИКОВ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ 					   д.х.н. Остроушко А.А.

д.х.н. Остроушко А.А.


Слайд 167 Разработка новых материалов с заданными функциональными свойствами




Сложнооксидные
порошки,

Разработка новых материалов с заданными функциональными свойствамиСложнооксидные порошки, керамика,покрытияПокрытия на ВПЯМ – катализаторы (наноструктурирование)

керамика,
покрытия
Покрытия на ВПЯМ – катализаторы (наноструктурирование)


Слайд 168 Функциональные покрытия на кермете – электроды топливных элементов
Исходный

Функциональные покрытия на кермете – электроды топливных элементовИсходный порошок агрегированных наночастицНанопорошки, кермика, покрытия

порошок агрегированных наночастиц
Нанопорошки, кермика, покрытия


Слайд 169 Материалы для чистой энергетики


Материалы для чистой энергетики

Слайд 170 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение и испытание

Россия
Получение и испытание лабораторного реднетемпературного топливного элемента (ТОТЭ) на

основе нанопорошковых технологий

Рис.9. Планарная ячейка ТОТЭ






Катод LiNiO2

Анод - кермет Ni-Ce0.8Sm0.2O2





Электролит - смесь Ce0.8Sm0.2O2 + NaOH

0.1±0.05 мм

0.5±0.1 мм

Вольт-амперная характеристика среднетемпературного топливного элемента. Мощность 105 мВт/см2 (800°С), напряжение разомкнутой цепи - 0,85 В.


Слайд 171 Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ
Термокаталитические

Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществТермокаталитические устройства обеспечивают нейтрализацию

устройства обеспечивают нейтрализацию комплекса токсичных веществ, включая канцерогенные:
углеводородов,

в т.ч. ароматических;
спиртов; кетонов;
нитрилов; оксидов азота;
сажи; угарного газа;
сложных эфиров, альдегидов, органических кислот и пр.

Рабочие температуры 80-600ОС
Удельная нагрузка до 100 000 ч-1
Срок эксплуатации 2 года и более.

Нанесенные на пеноникель сложнооксидные
катализаторы.


Слайд 172 Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ

Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ •Автомобильный,




ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
•Автомобильный, железнодорожный, водный и другие виды транспорта;

Теплоэнергетика, химическая промышленность, полиграфия;
• Металлургия, машиностроение и пр. отрасли;
• Очистка воздуха в быту и медицине.

ПРЕИМУЩЕСТВА
♦Снижение себестоимости за счет отсутствия металлов платиновой группы;
♦Возможность варьирования состава сложных оксидов;
♦Адаптация катализаторов к реальным условиям эксплуатации;
♦Устойчивость к каталитическим ядам;
♦ Простота технической реализации.
♦ Имеются методики регенерации и
утилизации.

Термокаталитические устройства


Слайд 173 Полимерно-солевые нанокластерные композиции Строение комплексов гептамолибдата аммония с поливиниловым

Полимерно-солевые нанокластерные композиции		 			 			Строение комплексов гептамолибдата аммония с 			поливиниловым спиртом

спиртом


Слайд 174 Нанокластерные полианионы (Мо132)

Голубой блок {MoO7}
Синий блок {MoO6}
Красный блок

Нанокластерные полианионы (Мо132)Голубой блок {MoO7} Синий блок {MoO6}Красный блок MoV Х=

MoV

Х= HCO2, CH3CO2, ClCH2CO2

Возможное использование:
-катализаторы;
-селективные сорбенты;
-модификаторы полимерных


материалов

Слайд 175 Средства контроля окружающей среды

Средства контроля окружающей среды 			   ИСЭ с мембранами из

ИСЭ с мембранами из полимерно-соле-

вых, сложнооксидных композиций, интер- калированых дихалькогенидов титана



Разработка и аналитическая аттестация новых твердотельных и заполненных ионоселективных электродов (ИСЭ) для определения в продуктах металлургического и других производств, объектах окружающей среды различных элементов:
♦никеля
♦свинца
♦хрома (III)
♦серебра
♦кобальта
♦железа (III)
♦молибдена
♦ванадия и др.

•Экспрессное прямое или титриметрическое
определение металлов;
• Высокая чувствительность и порог обнаружения
(до 10-4-10-6 моль/л);
• Прочность, простота, отсутствие жидкостного
заполнения;
• Использование в комплекте со стандартной
измерительной аппаратурой.


Токоподвод

Ионселективная мембрана

Корпус

Исследуемый
раствор

Контактный сплав


Электрод срав-
нения


ИСЭ


Слайд 176 Сканирующая зондовая микроскопия поверхности модифицированных нанокластерными солями полимерных

Сканирующая зондовая микроскопия поверхности  модифицированных нанокластерными солями полимерных материалов Сила

материалов
Сила трения. Поле 1х1 мкм
Микротвердость. Поле 1х1 мкм



Слайд 177 Прикладные разработки для промышленных предприятий и исследования для

Прикладные разработки для промышленных предприятий и исследования для научных партнеровИсследование продуктов

научных партнеров



Исследование продуктов коррозии
Изучение твердофазных взаимодействий
Исследование поведения сложных объектов

(полимерно-солевые среды)

Слайд 178 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ !



БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ !

Слайд 179 Лекция 11

Лекция 11

Слайд 180 КОМПОЗИЦИИ C НАНОКЛАСТЕРАМИ ТИПА БУКИБОЛА Mo132: (NH4)42[MoVI72 MoV60O372(HCO2)30(H2O)72].30HCO2Na.250H2O

КОМПОЗИЦИИ C НАНОКЛАСТЕРАМИ ТИПА БУКИБОЛА Mo132: (NH4)42[MoVI72 MoV60O372(HCO2)30(H2O)72].30HCO2Na.250H2O

Слайд 181 Водорастворимые неионогенные полимеры

Водорастворимые неионогенные полимеры

Слайд 183 Строение Мо132-аниона

Х= HCO2, CH3CO2, ClCH2CO2

Строение Мо132-аниона Х= HCO2, CH3CO2, ClCH2CO2

Слайд 184 Упаковка Мо132 в кристалле


A.Müller, E.Krickemeyer, H.Bögge, M.Schmidtmann

Упаковка Мо132 в кристалле A.Müller, E.Krickemeyer, H.Bögge, M.Schmidtmann and F.Peters Organizational

and F.Peters Organizational Forms of Matter: An Inorganic Super

Fullerene and Keplerate Based onMolybdenum Oxide // Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, No. 24
A.Müller, V.P.Fedin, C.Kuhlmann, H.Bögge and M.Schmidtmann A hydrogen-bonded cluster with ‘onion-type’ structure, encapsulated and induced by a spherical cluster shell: [(H2O)nMoVI72MoV60O372(HCO2)30(H2O)72]42- //
Chem. Commun., 1999, 927–928


Слайд 185 Строение комплексов гептамолибдата аммония (ГМА) с поливиниловым спиртом

Строение комплексов гептамолибдата аммония (ГМА) с поливиниловым спиртом (ПВС)

(ПВС)


Слайд 186 Соотношение размеров Мо132 и ГМА-ПВС

Соотношение размеров Мо132 и ГМА-ПВС

Слайд 187 Комплексное исследование систем c Mo132
КАТАЛИТИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА

Комплексное исследование систем c Mo132КАТАЛИТИЧЕСКИЕСВОЙСТВА

Слайд 188 Спектры поглощения систем
поливиниловый спирт–Mo132–вода
и Mo132-вода

Спектры поглощения системполивиниловый спирт–Mo132–водаи Mo132-вода

Слайд 189 In a unit volume of a solution contains

In a unit volume of a solution contains n0 polyanions and

n0 polyanions and c0 polymeric chains;
n1 and n2 =

n0 - n1 - quantity of the polyanions loose and bound to polymer;
x1=n1/n0, x2=1-x1=n2/n0, y=c2/c0, where
x1 and x2 a part of the polyanions loose and connected to polymer; y - a part of the macromolecules bound to polyanions;
φc=n0vc - volume concentration of polyanions in system; vc - conditional volume of polyanion;
φp=n0vp - volume ratio of polymer in system; vp - effective volume of a macromolecule;
Ucp - interaction energy of polyanions with polymeric chains;
Ucc - interaction energy between the polyanions adjoined to a chain of polymer;
Lp - efficient length of a macromolecule of polymer;
lc - the efficient size of polyanion in a corresponding direction;
N - quantity of active centers on each of chains.


ƒ min - ?

Distribution of polyanions between polymeric chains


Слайд 190 Distribution of polyanions between polymeric chains
Results of calculation

Distribution of polyanions between polymeric chains Results of calculation of polyanions

of polyanions distribution between macromolecules for system with quantity

of active centers on macromolecules N = 250: 1 –Ratio of macromolecules and polyanions quantity
c0 : n0 = 100 : 2167;
2 - c0 : n0 = 100 : 1161; 3 - c0 : n0 = 100 : 387.
Uсс - Interaction energy between polyanions (kT); 1-y – Part of loose chains of polymer.

Слайд 191 Distribution of polyanions within the limits of one

Distribution of polyanions within the limits of one chainResults of calculation

chain
Results of calculation of distribution of polyanions along a

polymeric chain.
Uсс - interaction energy between polyanions (kT); X - a part of the chain length, falling a conditional phase with the increased concentration of polyanions
.


Слайд 192 Фотохимические свойства системы ПВС-ГМА



Спектрофотометрия
ПВС (Mr 15000), УФ-облучение

Фотохимические свойства системы ПВС-ГМА СпектрофотометрияПВС (Mr 15000), УФ-облучение при 0ОС, реокисление

при 0ОС, реокисление при 20ОС (1); облучение и реоксиление

при 0ОС (2). Стрелками показан момент прекращения облучения.


Слайд 193 Фотогальванический потенциал

Система Мо132-ПВС-вода

Система ГМА-ПВС-вода


0







-12







-24
Фотохимические

Фотогальванический потенциал Система Мо132-ПВС-водаСистема ГМА-ПВС-вода 0 -12 -24Фотохимические свойства Мо132

свойства Мо132


Слайд 194 Концентрационная зависимость по Мо132 потенциала электродов ПВС-ГМА (параллельные

Концентрационная зависимость по Мо132 потенциала электродов ПВС-ГМА (параллельные эксперименты)

эксперименты)


Слайд 195 Взаимодействие Мо132 с ионами Lа3+



Титрование нитрата лантана 5,3*10-3

Взаимодействие Мо132 с ионами Lа3+Титрование нитрата лантана 5,3*10-3 моль/л (V=10,00 мл) раствором Мо132 5,3*10-6 моль/лПотенциометрияКондуктометрия

моль/л (V=10,00 мл) раствором Мо132 5,3*10-6 моль/л
Потенциометрия
Кондуктометрия


Слайд 196 Взаимодействие полиоксометаллатов с ионами Ln3+



N.V.Izarova, M.N.Sokolov, D.G. Samsonenko,
A.Rothenberger,

Взаимодействие полиоксометаллатов с ионами Ln3+N.V.Izarova, M.N.Sokolov, D.G. Samsonenko,A.Rothenberger, D.Yu.Naumov, D.Fenske and

D.Yu.Naumov, D.Fenske and V.P.Fedin One-, Two-, and Three-Dimensional Coordination

Polymers Built from Large
Mo36-Polyoxometalate Anionic Units and Lanthanide Cations // Eur. J. Inorg. Chem. 2005, 4985–4996


Слайд 197 Дифрактограммы Мо132, Мо132-ПВП и ПВП

Дифрактограммы Мо132, Мо132-ПВП и ПВП

Слайд 198 Результаты сканирующей зондовой микроскопии
Сила трения. Поле 1х1

Результаты сканирующей зондовой микроскопии Сила трения. Поле 1х1 мкмМикротвердость. Поле 1х1 мкм

мкм
Микротвердость. Поле 1х1 мкм


Слайд 199 ЭПР-спектроскопия
Система Мо132-ПВС
После облучения
g-фактор=1,95
Фоновый спектр
Система ГМА-ПВС
после

ЭПР-спектроскопияСистема Мо132-ПВСПосле облучения  g-фактор=1,95Фоновый спектрСистема ГМА-ПВСпосле облучения,g=1,944; 2,002Система ГМА-ПВС  исходный спектр

облучения,
g=1,944; 2,002
Система ГМА-ПВС
исходный спектр


Слайд 200 Дифрактограммы Мо132 исходного, 100°С и 170оС

Дифрактограммы Мо132 исходного, 100°С и 170оС

Слайд 201 ДТГ
ТГ
ДТА
89°С
138°С
166°С
362°С
390°С
631°С
~700°С
Термический анализ Мо132

ДТГТГДТА89°С138°С166°С362°С390°С631°С~700°СТермический анализ Мо132

Слайд 202 Термический анализ системы Мо132-ПВП
110°С
384°С
416°С
440°С
695°С
ДТА
ДТГ
ТГ

Термический анализ системы Мо132-ПВП110°С384°С416°С440°С695°СДТАДТГТГ

Слайд 203 Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС


Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС

Слайд 204 Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС

Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС

Слайд 205 Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС


Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС

Слайд 206
Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС

Электрофизические свойства пленок Мо132 - ПВС

Слайд 207 Каталитическая активность в реакции окисления α-пинена

Каталитическая активность в реакции окисления α-пинена

Слайд 208 Выводы

Изучены оптические, поверхностные, фотохимические, термические, электрохимические, электрофизические и

ВыводыИзучены оптические, поверхностные, фотохимические, термические, электрохимические, электрофизические и каталитические свойства Mo132

каталитические свойства Mo132 и систем Мо132-ПВС и Мо132-ПВС-вода.
Установлено, что

Mo132 образует молекулярные комплексы с полимерами.
Обнаружена способность в системы Мо132-ПВС-вода к фотохимическому окислению.
Вследствие наличия в Мо132 восстановленного молибдна сшивка при термообработке и облучении ультрафиолетовым излучением ПСК не происходит, Мо132 обладает “антиоксидантным” действием по отношению к полимеру.
Обнаружена способность Мо132 в водном растворе к специфической сорбции на электродных мембранах на основе ГМА-ПВС. Установлено, что чувствительность электродов с такими мембранами к Мо132 выше, чем к ГМА.

Слайд 209 Выводы
Методом потенциометрического титрования с использованием ионоселективного электрода установлено,

ВыводыМетодом потенциометрического титрования с использованием ионоселективного электрода установлено, что Мо132 с

что Мо132 с La3+ образует ассоциаты (электродная функция является

катионной). В частности, с соотношением Mo13242-:La3+=1:384 (MoO42-: La3+=1:2,2). Данные хорошо коррелируют с результатами кондуктометрического титрования.
Установлен характер термических явлений, протекающих при нагревании молибдена132 и системы Мо132-ПВПД. Установлен ступенчатый характер термодеструкции молибдена132.
Определены механизмы электропереноса в пленочных образцах ПВС, допированных Мо132. Обнаружена способность только к ионному переносу, который сопровождается частичной деструкцией комплекса.
Установлено наличие каталитической активности Мо132 в реакции окисления α-пинена.


Слайд 213 КОМПОЗИЦИИ C НАНОКЛАСТЕРАМИ ТИПА БУКИБОЛА Mo132: (NH4)42[MoVI72 MoV60O372(HCO2)30(H2O)72].30HCO2Na.250H2O

КОМПОЗИЦИИ C НАНОКЛАСТЕРАМИ ТИПА БУКИБОЛА Mo132: (NH4)42[MoVI72 MoV60O372(HCO2)30(H2O)72].30HCO2Na.250H2O

Слайд 214 Лекция 12

Лекция 12

Слайд 215 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияСИНТЕЗ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ

Россия
СИНТЕЗ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ Zr0.9Y0.1O2, La1-xSrxMnO3, Ce0.8Sm0.2O2, LiNiO2, И ФОРМИРОВАНИЕ

НА ИХ ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОЛИТА, КАТОДОВ-КАТАЛИЗАТОРОВ И АНОДА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Слайд 216 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияЦЕЛЬ РАБОТЫ:физико-химическая проработка

Россия
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
физико-химическая проработка технологии получения высокодисперсных порошков и формирования

на их основе газоплотных пленочных, керамических и композиционных образцов

ОБЪЕКТЫ:
сложные оксиды: Группа I [Zr0.9Y0.1O2] - электролит, [Ni+ Zr0.9Y0.1O2] – анод, [La1-xSrxMnO3] – катод.
Группа II: [Ce0.8Sm0.2O2,NaOH] – электролит, [Ni- Ce0.8Sm0.2O2] – анод [LiNiO2]– катод.

ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ:
планарные системы «пористый электрод – плотный электролит», обеспечивающие работу отдельных элементов и блоков различных энергетических установок: твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ).

МЕТОД СИНТЕЗА ПОРОШКОВ
пиролиз полимерно-солевых композиций.


Слайд 217

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияСинтез порошков Ce0.8Sm0.2O2

Россия
Синтез порошков Ce0.8Sm0.2O2
Метод самовоспламеняющегося пиролиза полимерно-солевых композиций (СВ-ППСК)


Метод спрей-пиролиза полимерно-солевых композиций (Спрей-ППСК)

Рис.1. Микрофотография среднестатистической частицы образца Ce0.8Sm0.2O2 .

Рис.2. Гранулометрический состав образца Ce0.8Sm0.2O2.



самораспространяющегося

СР-ППСК)


Слайд 218 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияСинтез порошков Ce0.8Sm0.2O2

Россия
Синтез порошков Ce0.8Sm0.2O2 (продолжение)
Рис.3. Дилатометрическая кривая образца, полученного «сухим»

гидростатическим прессованием из порошка Ce0.8Sm0.2O2.

Слайд 219 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияДезагрегация и диспергирование

Россия
Дезагрегация и диспергирование синтезируемых порошков
Рис.4. Микрофотография среднестатистических частиц

образцов Ce0.8Sm0.2O2, полученных методом спрей-ППСК в ультразвуковом поле.

Рис.5. Гранулометрический состав образца Ce0.8Sm0.2O2, полученного методом спрей-ППСК в ультразвуковом поле.


Слайд 220 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияРис. 6. Распределение

Россия
Рис. 6. Распределение фракций порошков в образцах Ce0.8Sm0.2O2, полученных

методом Спрей-ППСК в отсутствии (1) и при воздействии (2) ультразвукового поля.

Дезагрегация и диспергирование порошков (продолжение)

Рис 6а. Диспергирование под действием
ультразвукового поля и ПАВ частиц YSZ.


Слайд 221 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение тонкопленочных (~50

Россия
Получение тонкопленочных (~50 мкм), газоплотных электролитных покрытий
Формование анода-носителя

(Ni–кермет)
Методы нолучения покрытий: I спрей-пиролизное нанесение их на горячие подложки Ni–кермет анод La1-xSrxMnO3 -катод); II - сеткография.

Рис.7. Покрытие Zr0.9Y0.1O2 на Ni-кермете (×70)

Рис.8. Сеткографическое покрытие Ce0.8Sm0.2O2 на Ni-кермете (×70)


Слайд 222 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияПолучение и испытание

Россия
Получение и испытание лабораторного элемента среднетемпературного ТОТЭ
Рис.9. Планарная

ячейка ТОТЭ






Катод LiNiO2

Анод - кермет Ni-Ce0.8Sm0.2O2





Электролит - смесь Ce0.8Sm0.2O2 + NaOH

0.1±0.05 мм

0.5±0.1 мм

Рис. 10. Вольт-амперная характеристика среднетемпературного топливного элемента. Мощность 105 мВт/см2 (800°С), напряжение разомкнутой цепи - 0,85 В.


Слайд 223 Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург,

Химический факультет, Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, РоссияЗаключениеОтработаны оптимальные режимы

Россия
Заключение
Отработаны оптимальные режимы стадий спрей-пиролизного синтеза высокодисперсных оксидных порошков

для последующего получения материалов: электролитов (Zr0.9Y0.1O2, Ce0.8Sm0.2O2) и электродов
(La1-xSrxMnO3, LiNiO2, Ni-Zr0.9Y0.1O2, Ni-Ce0.8Sm0.2O2).

Разработаны технологические режимы получения пористых, механически прочных керамических подложек (пластин-носителей) на основе электродов катода La1-xSrxMnO3 и анода Ni+ZrO2–Y2O3; Ni-Ce0.8Sm0.2O2.

Изготовлен работоспособный опытный элемент планарного типа для среднетемпературного ТОТЭ с приемлемыми электрохимическими характеристиками


Слайд 224 Лекция 13

Лекция 13

Слайд 225 Полимерно-солевые композиции и синтез сложнооксидных материалов Д.х.н. Остроушко А.А., зав. отделом

Полимерно-солевые композиции и синтез сложнооксидных материалов							Д.х.н. Остроушко А.А., 				зав. отделом химического

химического материаловедения НИИ ФПМ УрГУ, проф. каф физ. химии


Слайд 226 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Salts: nitrates, acetates,

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Salts: nitrates, acetates, formiates, ammoniac

formiates, ammoniac salts Mo, V, W et other


Слайд 227 СИНТЕЗ СЛОЖНООКСИДНЫХ НАНО- И МИКРОМАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА ПОЛИМЕРНО-СОЛЕВЫХ

СИНТЕЗ СЛОЖНООКСИДНЫХ НАНО- И МИКРОМАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА ПОЛИМЕРНО-СОЛЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ

КОМПОЗИЦИЙ


Слайд 229 Преимущества
метода пиролиза
ПСК*
Задачи,
решаемые
при синтезе**
Однородность продуктов*
Гомогенные устойчивые растворы**
Снижение

Преимущества метода пиролизаПСК*Задачи, решаемыепри синтезе**Однородность продуктов*Гомогенные устойчивые растворы**Снижение температуры термообработки*Выбор red/ox

температуры термообработки*
Выбор red/ox систем**
Широкий диапазон материалов*
Комплексообразование**
Регулируемый размер частиц*
Выбор условий

синтеза**

Слайд 230 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Гомогенные устойчивые растворы:
Т

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Гомогенные устойчивые растворы:Т ♦ отсутствие

♦ отсутствие кристаллизации солевых компонентов, выпадения осадков, гелей

♦ комплексообразование, сорбционные процессы

К ♦ снижение подвижности ионов
♦ подавление роста кристаллических зародышей




Диаграммы фазового
состояния

ПВС - ГМА

вода


Слайд 231 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций



ПВС - нитрат

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				ПВС - нитрат La ПВП - ГМАДиаграммы фазового состояния

La
ПВП - ГМА
Диаграммы фазового
состояния


Слайд 232 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Полимер









вода
соль
полимер
1

2
4
ПВП –

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Полимер	 	водасольполимер124ПВП – вольфрамат аммония

вольфрамат аммония
ПВП - нитрат La
Диаграммы фазового
состояния


Слайд 233






ПВП – нитрат лантана
ПВП - нитрат

ПВП – нитрат лантана ПВП - нитрат Cu Диаграммы фазового

Cu
Диаграммы фазового cостояния с широкой областью гомогенности 1

1


Слайд 234 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций


Устойчивые гели
Синтез молибдатов,

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Устойчивые гелиСинтез молибдатов, ванадатов,вольфраматов РЗЭ,

ванадатов,
вольфраматов РЗЭ, ЩЗЭ и
др элементов, в т.ч. допированных
ЩЗЭ
Пример:


катализатор окисления углерода (сажи) на основе La1-xCsxVO4±y

Устойчивая область не заштрихована


Слайд 235 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Слайд 236 Salt-polymeric complexes
Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Моделирование методом

Salt-polymeric complexesСинтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Моделирование методом ММ

ММ


Слайд 237

Spiralization of polymeric - salt

Spiralization of polymeric - salt complexes, occurrence of hard

segments

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Моделирование методом ММ


Слайд 238 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Константы образования комплексов

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Константы образования комплексов и термодинамические

и термодинамические параметры реакций M(II) с ПВС

♦ Смещение пиков в ИК-области спектра в пленках, полученных из нитратных и
формиатных растворов Y, Ba, Cu по сравнению с пленками чистого ПВС наблюдали
в области 2800-2580 см-1.
♦ Cмещение обусловлено образованием связей гидроксильных групп с ионами металлов.
Кроме того смещению подвергались пики поглощения в районе 1650-1550 см-1, относящиеся к
колебаниям системы алкеновых атомов углерода с сопряженных C=O группами..

*Данные из литературы

ИК-спектроскопия


Слайд 239 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Слайд 240 In a unit volume of a solution contains

In a unit volume of a solution contains n0 polyanions and

n0 polyanions and c0 polymeric chains;
n1 and n2 =

n0 - n1 - quantity of the polyanions loose and bound to polymer;
x1=n1/n0, x2=1-x1=n2/n0, y=c2/c0, where
x1 and x2 a part of the polyanions loose and connected to polymer; y - a part of the macromolecules bound to polyanions;
φc=n0vc - volume concentration of polyanions in system; vc - conditional volume of polyanion;
φp=n0vp - volume ratio of polymer in system; vp - effective volume of a macromolecule;
Ucp - interaction energy of polyanions with polymeric chains;
Ucc - interaction energy between the polyanions adjoined to a chain of polymer;
Lp - efficient length of a macromolecule of polymer;
lc - the efficient size of polyanion in a corresponding direction;
N - quantity of active centers on each of chains.


ƒ min - ?

Полимерно-солевые композиции
Distribution of polyanions between polymeric chains


Слайд 241 Полимерно-солевые композиции Distribution of polyanions between polymeric

Полимерно-солевые композиции 			Distribution of polyanions between polymeric chains Results

chains
Results of calculation of polyanions distribution between macromolecules for

system with quantity of active centers on macromolecules N = 250: 1 –Ratio of macromolecules and polyanions quantity
c0 : n0 = 100 : 2167;
2 - c0 : n0 = 100 : 1161; 3 - c0 : n0 = 100 : 387.
Uсс - Interaction energy between polyanions (kT); 1-y – Part of loose chains of polymer.

Слайд 242 Полимерно-солевые композиции Distribution of polyanions within the

Полимерно-солевые композиции 			Distribution of polyanions within the limits of one

limits of one chain
Results of calculation of distribution of

polyanions along a polymeric chain.
Uсс - interaction energy between polyanions (kT); X - a part of the chain length, falling a conditional phase with the increased concentration of polyanions
.


Слайд 243 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций



Кривые кондуктометрического титрования:

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Кривые кондуктометрического титрования: 1 –


1 – вода + молибдат аммония;
2 – ПВС

+ молибдат аммония;
3 – ПВПД + молибдат аммония;
4 – вода + вольфрамат аммония;
5 – ПВС + вольфрамат аммония;
6 – ПВПД + вольфрамат аммония;
7 – ПВС + ванадат аммония; 8 – вода + ванадат аммония;
9 – МЦ + ванадат аммония.
Первым указан состав титруемого раствора, вторым – титранта.

Слайд 244 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
* - справочные данные
Сравнение подвижности

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				* - справочные данныеСравнение подвижности ионов в водных и полимерсодержащих растворах

ионов в водных и полимерсодержащих растворах


Слайд 245 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Слайд 246 Нивелирование температур разложения солей, экзотермический процесс разложения

Нивелирование температур разложения солей, экзотермический процесс разложения

Слайд 247
Окислительный потенциал реакций и каталитическое воздействие неорганических ионов

*

Окислительный потенциал реакций и каталитическое воздействие неорганических ионов* Каталитическое воздействие проявляется

Каталитическое воздействие проявляется непосредственно в растворах;
** воздействие начинает проявляться

в пленках;
*** каталитическое воздействие при пиролизе.

Слайд 248
Скорость горения композиций на основе поливинилового спирта

*

Скорость горения композиций на основе поливинилового спирта* Состав синтезируемого сложного оксида.**

Состав синтезируемого сложного оксида.
** Неустойчивое горение.
Для приготовления композиций использовали

соли квалификации не ниже “ЧДА” (нитрат кобальта – “Ч”).

Слайд 250 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Размер кристаллитов YBa2Cu3O7-х

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Размер кристаллитов YBa2Cu3O7-х в зависимости

в зависимости от типа соли и полимера


Слайд 251 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Зависимость размера частиц

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Зависимость размера частиц порошков от соотношения концентраций компонентов рабочих растворов

порошков от соотношения концентраций компонентов рабочих растворов


Слайд 252 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Термохимическое генерирование зарядов

q ⋝ 1 μC/cm2


Слайд 253 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций
Возможность возникновения
примесных

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций 				Возможность возникновения примесных фаз в

фаз в продуктах
синтеза пиролизом ПСК
Процессы в ходе приготовле-
ния рабочих

растворов их
нагревания:
гидролиз солей, относительно
низкая растворимость солей

Процессы в ходе пиролиза и
термообработки:
продукты превращения приме-
сей I, продукты red/ox реакций

Гидроксиды, нитраты и др.соли

I

II

Карбонаты, оксиды с отличающейся степенью окисления d-металла
(La1-xSrx)CoO4; Fe3O4


Слайд 254 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Пленки и покрытия

Слайд 255 Покрытие YSZ на кермете.
Исходный и дополнительно диспергированный порошок.

Покрытие YSZ на кермете.Исходный и дополнительно диспергированный порошок.

Слайд 256 Полимерно-солевые композиции Mesomorphic properties of polymeric - salt

Полимерно-солевые композиции 		Mesomorphic properties of polymeric - salt systems, texture of films

systems, texture of films


Слайд 257 Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Синтез сложнооксидных материалов из полимерно-солевых композиций

Слайд 258 Полимерно-солевые композиции Photochemical properties, oscillatory reactions
Spectrophotometry.
PVA (Mr

Полимерно-солевые композиции 			Photochemical properties, oscillatory reactions Spectrophotometry.PVA (Mr 15000), irradiation -

15000), irradiation - at 0ОС, reoxidation - at 20ОС

(1); an irradiation and reoxidation - at 0ОС (2). Arrows designate the moment of the termination of an irradiation.


The photogalvanic effect


Слайд 259 Photochemical properties, the mechanism of reactions



EPR spectrums of

Photochemical properties, the mechanism of reactionsEPR spectrums of films PVA -

films PVA - Мо: initial and after UF irradiations


Слайд 260 Полимерно-солевые композиции Characteristics of electrodes with polymeric -

Полимерно-солевые композиции 		Characteristics of electrodes with polymeric - salt membranes 		(system

salt membranes (system PVA - ammonium heptamolybdate)

Dependence of electrode potential

on ion concentration in a solution

The curve of potentiometric titration of a solution of lanthanum nitrate from ammonium heptamolybdate: the arrow designates a point of equivalence.


Слайд 261 Полимерно-солевые композиции Catalytic properties of salt – polymeric

Полимерно-солевые композиции 			Catalytic properties of salt – polymeric compositionSulphide → pоlysulphides, colloidal sulfur

composition
Sulphide → pоlysulphides, colloidal sulfur


Слайд 266 Лекция 14

Лекция 14

Слайд 267 Наноструктурированные катализаторы обезвреживания газовых выбросов для теплоэнергетических систем

Наноструктурированные катализаторы обезвреживания газовых выбросов для теплоэнергетических систем 	Уральский государственный университет

Уральский государственный университет им. А.М.Горького

д.х.н. Остроушко А.А.

Решаемые задачи

*Структурированные носители,
ансамбли частиц, ориентирование,
пористая структура


Слайд 268 Катализаторы обезвреживания газовых выбросов для теплоэнергетических

Катализаторы обезвреживания газовых выбросов для  теплоэнергетических систем 	Уральский государственный университет

систем Уральский государственный университет им. А.М.Горького

д.х.н. Остроушко А.А.

Технические и научные предпосылки
достижения цели

♦ Разработана технология и освоено производство
носителей для катализаторов (высокопористые
проницаемые ячеистые материалы, “монолитные”
носители)

♦ Созданы методы формирования промежуточных слоев и
каталитических покрытий (оксидных и металлических),
обладающих наноструктурой

♦ Термокаталитические устройства прошли
испытания в промышленности, показана их
эффективность, осуществлен ряд проектов
с федеральной и региональной поддержкой

♦ Создана теория массо- и теплопереноса в
каталитических композициях


Слайд 269 Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ
Термокаталитические

Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществТермокаталитические устройства обеспечивают нейтрализацию

устройства обеспечивают нейтрализацию комплекса токсичных веществ, включая канцерогенные:
углеводородов,

в т.ч. ароматических;
спиртов; кетонов;
нитрилов; оксидов азота;
сажи; угарного газа;
сложных эфиров, альдегидов, органических кислот и пр.

Рабочие температуры 80-600ОС
Удельная нагрузка до 100 000 ч-1
Срок эксплуатации 2 года и более.

Нанесенные на пеноникель сложнооксидные
катализаторы.


Слайд 270 Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ

Катализаторы для защиты атмосферы от выбросов токсичных веществ ВОЗМОЖНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ




ВОЗМОЖНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
• Теплоэнергетика, химическая промышленность, полиграфия;
• Металлургия,

машиностроение и пр. отрасли;
•Автомобильный, железнодорожный, водный и другие виды транспорта;
• Очистка воздуха в быту и медицине.

ПРЕИМУЩЕСТВА
♦Возможность варьирования состава катализаторов;
♦ Возможности реализации катализа без драгметаллов;
♦Адаптация катализаторов к реальным условиям эксплуатации;
♦Устойчивость к каталитическим ядам;
♦ Относительная простота технической реализации.
♦ Наличие методик регенерации и
утилизации.

Термокаталитические устройства


Слайд 271

Инфракрасные тепловыделяющие элементы
Создание кластерной
энергетики
Беспламенное каталитическое

Инфракрасные тепловыделяющие элементы Создание кластерной энергетики Беспламенное каталитическое горение газа на


горение газа на каталитических
тепловыделяющих элементах (КТЭ)
Использование магнитно-газо-селек-
тивного эффекта (МГСЭ)

в сочетании с
наноструктурированными каталитичес-
кими системами

Экологический эффект,
снижение выбросов NOx

*МГСЭ на магнитных каталитических носителях типа Со-Cr:
выталкивание из зоны горения диамагнитных молекул
воды, СО2, азота, ловушка для магнитных радикальных
частиц и кислорода.

Повышение эффективности
процесса сжигания до 1 МВт/м2 при температурах до 1200 0С


Слайд 272

Экономические и социальные аспекты и предпосылки
♦ Совпадение интересов

Экономические и социальные аспекты и предпосылки♦ Совпадение интересов федеральных, региональных структур

федеральных, региональных структур
и бизнеса (Газпром, УГМК, ассоциация Большой

Урал и др.)

♦ Развитие территорий Свердловской области, создание новых
рабочих мест, использование промышленного потенциала,
реконструкция предприятий (химический сектор), освоение
новых видов продукции (энергетические установки,
термокаталитические устройства)

♦ Импортзамещение: строительство экологичных угольных
электростанций с использованием отечественных систем
газоочистки, применение их в различных отраслях, развитие
“кластерной энергетики”

♦ Установление более тесных партнерских связей с
другими регионами (организация технопарков)


Слайд 273 Лекция 15

Лекция 15

Слайд 274 ТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУР

ТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУР

Слайд 275 Основные понятия
Темплатный синтез – это процесс комплексообразования, в

Основные понятия Темплатный синтез – это процесс комплексообразования, в котором ион

котором ион металла с определенной стереохимией и электронным состоянием

помимо своей основной функции (комплексообразователя) выступает еще и в качестве своеобразного лекала или шаблона для образования из соответствующих исходных веществ таких лигандов, синтез которых при отсутствии иона металла либо затруднен, либо вообще не может быть реализован.

Лигандный синтон (лигсон) – органическое соединение, выполняющее роль одного из фрагментов (своеобразный строительный блок) при формировании лиганда в процессе темплатного синтеза.


Слайд 276 Темплатный центр (темплат) – ион металла или другая

Темплатный центр (темплат) – ион металла или другая частица, способная ориентировать

частица, способная ориентировать и подготавливать реакционноспособные лигсоны к последующему

их взаимодействию.


Лигандный продукт (хелант) – органический лиганд, образующийся в результате взаимодействия лигсонов.

Макроциклическое соединение – соединение с замкнутым контуром, заключающее в себе девять или большее число атомов, минимум три из которых выполняют функцию донорных центров.


Слайд 277 Требования к иону металла
соответствие радиуса образующейся в ходе

Требования к иону металла соответствие радиуса образующейся в ходе сборки хеланта

сборки хеланта внутренней полости радиусу иона металла-комплексообразователя .
соответствие числа

донорных атомов внутри этой полости тому координационному числу, которое характерно для данного иона металла.

определенное геометрическое расположение донорных атомов в полости, соответствующее оптимальному координационному полиэдру для этого иона .


Слайд 278 Платиновые фракталы

Платиновые фракталы

Слайд 280 ТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ .
НА БАЗЕ ШИФФОВОЙ КОНДЕНСАЦИИ R1R2C=O +

ТЕМПЛАТНЫЙ СИНТЕЗ . НА БАЗЕ ШИФФОВОЙ КОНДЕНСАЦИИ R1R2C=O + NH2R3 =

NH2R3 = [R1R2C(OH)NHR3] = R1R2C=NR3 + H2O
БЕЗ ШИФФОВОЙ КОНДЕНСАЦИИ взаимодействие

NiL6 и 1,2-дибром-1,2-диметилбензолом .
реакция получения фталоцианина Cu(II) из хлорида меди(II) и 1,2-дицианобензола .


Слайд 281 Лекция 16

Лекция 16

Слайд 282 Пленочные материалы. Пленки Ленгмюра-Блоджетта.

Пленочные материалы. Пленки Ленгмюра-Блоджетта.

Слайд 283 Основные способы получения пленок:
Напыление нейтральными частицами
Напыление заряженными

Основные способы получения пленок:Напыление нейтральными частицами Напыление заряженными частицами Термическое напыление Метод Ленгмюра-Блоджетта

частицами
Термическое напыление
Метод Ленгмюра-Блоджетта


Слайд 284 Метод Ленгмюра-Блоджетта
Рис. 1. Молекула стеариновой кислоты –

Метод Ленгмюра-Блоджетта Рис. 1. Молекула стеариновой кислоты – типичная «русалка». Рис.

типичная «русалка».
Рис. 2. Ванна и весы Ленгмюра для

измерения поверхностного давления монослоя.

Рис. 3. При увеличении давления на монослой со стороны плавучего барьера можно наблюдать последовательность различных двухмерных фаз. Площадь поверхности, приходящаяся на одну молекулу (посадочная площадка), зависит от того, в какой фазе находится монослой

Рис. 4. изотерма для рассматриваемой пленки


Слайд 285 Рис. 5. Метод переноса монослоя амфифильных молекул с

Рис. 5. Метод переноса монослоя амфифильных молекул с поверхности воды на

поверхности воды на твердую подложку методом Ленгмюра – Блоджетт


Рис. 6. Многослойные структуры X-, Z- и Y-типов отличаются ориентацией молекул относительно подложки

Рис. 7. Процесс химической сшивки в ходе, каторой образуется прочная полимерная сетка

Рис. 8. Мономолекулярный слой можно перенести с поверхности воды на подложку с прозрачным электродом, а затем сверху на монослой нанести еще один электрод. Тогда к монослою можно приложить электрическое поле и наблюдать за сдвигом полос оптического поглощения вещества или измерять туннельный ток во внешней цепи


Слайд 286 Применение пленок Ленгмюра-Блоджетта
Электроника

Оптика

Прикладная химия

Микромеханика

Биосенсоры и датчики

Применение пленок Ленгмюра-Блоджетта ЭлектроникаОптикаПрикладная химияМикромеханикаБиосенсоры и датчики

Слайд 287 Спасибо за внимание.

Спасибо за внимание.

Слайд 288 Лекция 17

Лекция 17

Слайд 289 Наноматериалы на полимерной основе.
Явление крейзинга.

Наноматериалы на полимерной основе. Явление крейзинга.

Слайд 290 Внешний вид образцов полиэтилентерефталата, растянутых на воздухе (а)

Внешний вид образцов полиэтилентерефталата, растянутых на воздухе (а) и в адсорбционно-активной среде (н-пропаноле) (б).

и в адсорбционно-активной среде (н-пропаноле) (б).


Слайд 291 Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел.

Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел. 1000.)

1000.)


Слайд 292 Схематическое изображение отдельных стадий крейзинга полимера: I -

Схематическое изображение отдельных стадий крейзинга полимера: I - инициирование крейзов, II

инициирование крейзов, II - рост крейзов, III - уширение

крейзов.

Слайд 293 Измельчение, по крайней мере, один из компонентов композита

Измельчение, по крайней мере, один из компонентов композита до наноразмеров. Перемешать

до наноразмеров.
Перемешать компоненты системы до получения однородной смеси.
Необходимо

каким-либо способом застабилизировать полученную систему от ее самопроизвольного распада на исходные компоненты ввиду их термодинамической несовместимости.

Стадии получения


Слайд 294 Схема, иллюстрирующая коллапс структуры полимера, происходящий при

Схема, иллюстрирующая коллапс структуры полимера, происходящий при больших значениях деформации

больших значениях деформации в адсорбционно-активной жидкости, на различных стадиях

растяжения.

Слайд 295 Схема структурных перестроек, сопровождающих крейзинг полимера в двухкомпонентной

Схема структурных перестроек, сопровождающих крейзинг полимера в двухкомпонентной жидкости, составляющие которой

жидкости, составляющие которой имеют разный молекулярный вес. Стрелками указано

направление массопереноса жидкости на различных этапах (а, б) растяжения полимера.

Слайд 296 Использование крейзинга позволило создать и исследовать большое количество

Использование крейзинга позволило создать и исследовать большое количество новых видов наноматериалов:

новых видов наноматериалов:



Пористые полимерные сорбенты.
Полимерные разделительные мембраны.

Новые виды полимер-полимерных наносмесей.
Негорючие и электропроводящие полимерные нанокомпозиты.
Металлополимеры и прочее.

Слайд 298 Спасибо за внимание.

Спасибо за внимание.

Слайд 299 Лекция 18

Лекция 18

Слайд 300 Моделирование наносистем методом молекулярной динамики

Моделирование наносистем методом молекулярной динамики

Слайд 301 Метод МД
Основан на численном решении уравнений Ньютона для

Метод МДОснован на численном решении уравнений Ньютона для всех атомов (ионов)

всех атомов (ионов) в системе.

Взаимодействие между атомами задаётся набором

потенциалов.

Результатом моделирования являются траектории движения всех атомов.

Слайд 302 Исследуемая система
(-CH2-CH2-O-)n + LiCl
+Al2O3(nano)
?
аморфный
T
Li : EO
Al2O3
есть
нет
1:20
1:35
1:50
290
330

Исследуемая система(-CH2-CH2-O-)n + LiCl+Al2O3(nano)?аморфныйTLi : EOAl2O3естьнет1:201:351:50290330

Слайд 303 Детали моделирования LiCl – PEO – Al2O3
Для моделирования

Детали моделирования LiCl – PEO – Al2O3Для моделирования наночастицы был вырезан

наночастицы был вырезан электронейтральный фрагмент Al2O3 из α-Al2O3.

Наночастица отжигалась

при T = 2000 K для придания грубой сферической формы (d = 14 Ǻ).

Моделируемый бокс заполнялся полимером, сгенерированным методом Монте Карло.

Ионы Li+ и Cl- добавлялись случайно, до желаемой концентрации.

Использовался парный потенциал Букингема:

Слайд 304 Параметры потенциала

Параметры потенциала

Слайд 305 Относительный коээфициент диффузии Li+

Относительный коээфициент диффузии Li+

Слайд 306 Распределение атомов

Распределение атомов

Слайд 307 Относительный коэффициент диффузии Cl-

Относительный коэффициент диффузии Cl-

Слайд 308 Относительный коэффициент диффузии O в PEO

Относительный коэффициент диффузии O в PEO

Слайд 309 Структура системы

Al2O3


[LiCl2]-

Структура системыAl2O3[LiCl2]-

Слайд 310 Координационное число для Li - Oet

Координационное число для Li - Oet

Слайд 311 Метод молекулярной динамики можно использовать для:
Изучения поверхностных явлений;

Предсказания

Метод молекулярной динамики можно использовать для:Изучения поверхностных явлений;Предсказания изменения коэффициента диффузии;Изучения эффектов кластерообразования.

изменения коэффициента диффузии;

Изучения эффектов кластерообразования.


Слайд 312 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Слайд 313 Лекция 19

Лекция 19

Слайд 314 Применение нанотехнологий в строительстве и машиностроении.

Применение нанотехнологий в строительстве и машиностроении.

Слайд 315 Нанобетон.
“+” наноматериалов
облегчают конструкции при упрочении
дают гигантскую экономию

Нанобетон.“+” наноматериаловоблегчают конструкции при упрочении дают гигантскую экономию при строительстве

при строительстве


Слайд 316 Космический лифт.
запуск космического лифта намечен на 12 апреля 2018 года

Космический лифт.запуск космического лифта намечен на 12 апреля 2018 года

Слайд 317 Молекулярный автомобиль
Наноавтомобиль состоит из трехсот атомов, похож

Молекулярный автомобиль Наноавтомобиль состоит из трехсот атомов, похож на машину только

на машину только наличием четырех «колес» и способом передвижения.


В качестве колес наносистеме служат фуллерены, молекулы С60, связанные химическими связями с «каркасом» машины.
Ширина наноавтомобиля — 4 нанометра, чуть больше, чем толщина ДНК. Он имеет раму и оси, к которым и присоединены химическими связями фуллерены.

Рама с вращающимися колесами.


Слайд 318 Наномашина ездит по поверхности из золота.

Наномашина ездит по поверхности из золота.

Слайд 319 Наномашина с мотором.
Серый – атом углерода;
Белый – атом

Наномашина с мотором.Серый – атом углерода;Белый – атом водорода;Розовый – атом бора;Жёлтый – атом серы.

водорода;
Розовый – атом бора;
Жёлтый – атом серы.


  • Имя файла: poluchenie-slozhnooksidnyh-nano-i-mikromaterialov-metodom-piroliza-polimerno-solevyh-kompozitsiy.pptx
  • Количество просмотров: 229
  • Количество скачиваний: 0