На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Работа № 89952


Наименование:


Диплом ПОЛУЧЕНИЕ ОРИЕНТИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦ Ag В ВАКУУМЕ

Информация:

Тип работы: Диплом. Предмет: Физика. Добавлен: 18.06.2015. Сдан: 2012. Страниц: 75. Уникальность по antiplagiat.ru: 45.

Описание (план):


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Естественно-технический факультет

Кафедра физики и микроэлектроники

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

ПОЛУЧЕНИЕ ОРИЕНТИРОВАННЫХ
НАНОЧАСТИЦ Ag В ВАКУУМЕ


БИШКЕК 2012
?


РЕФЕРАТ

Дипломная работа Дербичева Максима Эдуардовича «Получение ориентированных наночастиц Ag в вакууме» состоит из 60 страниц , 31 рисунка и 15 источников используемой литературы.
В ходе проведенных работ была разработана установка в вакуумном посте для напыления наночастиц серебра, получены ориентированные наночастицы серебра.
Представленная дипломная работа состоит из следующих разделов:
1. Литературный обзор по теме исследования.
Рассматривается серебро, его свойства и наночастицы серебра и его применение.
2. Описание метода
Рассматриваются методы напыления пленок и оценка толщины пленок.
3. Анализ полученных результатов.
Приведены фотографии и дифрактограммы наночастиц серебра.
?
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1: ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. Серебро 8
1.2. Применение наночастиц серебра 17
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 25
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. 26
2.1. Технология напыления 26
2.2. Практическая часть 32
ГЛАВА 3: ОЦЕНКА ТОЛЩИНЫ НАПЫЛЯЕМОЙ ПЛЁНКИ. 35
3.1. Общие сведения о пленках. 35
3.2. Методы контроля толщины. 36
3.3. Оценка толщины пленок методом масс. 39
ГЛАВА 4: ФОРМИРОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК 42
4.1. Тонкие плёнки 42
4.2. Стадии процесса роста пленки 46
4.3. Основные методы получения тонких пленок 47
ГЛАВА 5: АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 49
5.1. Полученные результаты 55
ВЫВОДЫ: 58
ЛИТЕРАТУРА: 59

?
ВВЕДЕНИЕ

Считается, что нанотехнологии – это сравнительно новое направление в науке. На самом деле наночастицы используются, пусть и неосознанно, уже несколько тысячелетий. Римские ремесленники, например, знали, что размешивая хлористое золото в расплавленном стекле (эту технику используют для создания крошечных золотых сфер) последнее получит богатый рубиновый или розово–лиловый цвет. Используя такой способ окраски стекла, было создано множество произведений искусства: от стекол в кафедральных соборах по всей Европе, до знаменитого Кубка Ликурга (IV век н. э).
Конечно, стеклодувы того времени ничего не знали об оптических аспектах описанного выше процесса и создания частиц, диаметр которых составляет всего несколько нанометров. Современные представления о химии им были абсолютно недоступны. Важным этапом развития нанотехнологий можно назвать 1857 год, когда английский физик и химик Майкл Фарадей установил, что коллоиды золота (к примеру) обладают рядом особых оптических и электрических свойств. Ученый пришел к такому выводу, когда использовал фосфор для восстановления хлорида золота, из которого он однажды и получил взвесь наночастиц этого металла. Хотя Фарадей и другие его современники работали над созданием надежной техники получения коллоидного золота, наномир оставался для них тайной, даже несмотря на то, что характеристики подобных частиц уже тогда вполне можно было наблюдать и измерять. Сейчас, в эпоху микроскопов, способных увидеть даже атом, и компьютеров, настолько мощных, что мы можем моделировать поведение химических элементов, области применения золотых наночастиц развиваются и расширяются все интенсивнее.[1-3]

Нанотехнологии

В последние два десятилетия в научную лексику стремительно «ворвались» ряд новых слов с префиксом «нано»: наноструктура, нанотехнология, наноматериал, нанокластер, нанохимия, наноразмерный материал, наноколлоиды, нанореактор и т.п. Издается ряд новых журналов, посвященных исключительно этой тематике, появились монографии, в названии которых присутствует префикс «нано», а также «нано»–профилированные институты, кафедры и отдельные лаборатории, проводятся многочисленные конференции. В большинстве случаев новые названия даны давно известным объектам или явлениям. Но есть объекты, которых по–существу не было в арсенале исследователей еще 20 лет назад и без которых сегодня уже невозможно представить современное развитие науки – это наночастицы во всем их многообразии начиная от фуллеренов, нанотрубок, нанопроводов до квантовых точек и квантовых корралов.
Уменьшение частиц до нанометровых размеров приводит к проявлению в них так называемых «квантовых размерных эффектов», когда размеры исследуемых объектов сравнимы с длиной де–бройлевской волны электронов, фононов и экситонов. В сфероидальных наночастицах имеет место трёхмерное квантование уровней, что позволяет говорить, в зависимости от состава наночастиц, об образовании «квантовых точек», «квантовых кристаллитов» и других объектов с нулевой размерностью.
Одной из главных причин изменения физических и химических свойств малых частиц по мере уменьшения их размеров является рост относительной доли «поверхностных» атомов, находящихся в иных условиях (координационное число, симметрия локального окружения и т.п.), нежели атомы внутри объемной фазы. С энергетической точки зрения уменьшение размеров частицы приводит к возрастанию роли поверхностной энергии.[1-3]

Некоторые общие понятия.

Нано–объект – это физический объект исследований (и разработок), размеры которого принято измерять в нанометрах.
Нанотехнология имеет дело как с отдельными нано–объектами, так и с материалами на их основе, а также процессами на нано–уровне. К наноматериалам относятся такие материалы, основные физические характеристики которых определяются содержащимися в них нанообъектами.
Наноматериалы делятся на компактные материалы и нанодисперсии; к первым относятся так называемые «наноструктурированные» материалы, т.е. изотропные по макросоставу материалы, повторяющимися элементами, структуры которых являются группировки (области), имеющие размеры нескольких нанометров, иногда десятки нанометров и более; иными словами, наноструктурированные материалы состоят из непосредственно контактирующих между собой нанообъектов. В отличие от этого, нанодисперсии состоят из среды диспергирования (вакуум, газ, жидкость или твёрдое тело), в которой распределены изолированные друг от друга нано–объекты. Расстояние между нано–объектами в нанодисперсиях может меняться в достаточно широких пределах от десятков нанометров до долей нанометра; в последнем случае мы имеем дело с нанопорошками, где нано–объекты разделены тонкими (часто – моноатомными) слоями из лёгких атомов, препятствущих их агломерации.
Наночастица – это квази–нульмерный (0D) нанообъект, у которого все характерные линейные размеры имеют один порядок величины; как правило, наночастицы имеют сфероидальную форму; если в наночастице наблюдается ярко выраженное упорядоченное расположение атомов (или ионов), то такие наночастицы называют нанокристаллитами. Наночастицы с выраженной дискретностью системы уровней энергии часто называют «квантовыми точками» или «искусственными атомами»; чаще всего они имеют состав типичных полупроводниковых материалов.
Квази–одномерные нанообъекты (1D) – это наностержни, нанопроволоки (nanorods, nanowires); здесь один характерный размер объекта, по крайней мере, на порядок превышает два другие; физики их называют «квантовые провода».
Другие типы нано–объектов – нанодиски, нанокораллы и т.п. в данном обзоре не рассматриваются.
В данном обзоре нами будем использован «молекулярный» подход, изложенный в работе; наночастицы – это гигантские псевдомолекулы, имеющие сложное внутреннее строение, во многих случаях ядро и оболочку, часто – внешние функциональные группы и т.п. Их уникальные магнитные свойства возникают при размерах 2–30 нм. Ограничение по размерам связано с тем, что наночастицы, будучи, как всякие частицы, частью целого, при достижении некоторых размеров начинают резко отличаться от породившего их целого; оценки показывают, что существенные различия начинают возникать, как правило, при размерах частиц ниже 30 нм.[1-3]

ГЛАВА 1: ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Серебро
Серебро? (рис.1) — элемент 11 группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы первой группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 47. Обозначается символом Ag (лат. Argentum).
Простое вещество серебро (CAS-номер: 7440-22-4) — ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка — гранецентрированная кубическая. Температура плавления — 960 °C, плотность — 10,5 г/см?.[4-6]
Рис. 1.Серебро, общие данные

История

Серебро известно человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в своё время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде — его не приходилось выплавлять из руд. Это предопределило довольно значительную роль серебра в культурных традициях различных народов. В Ассирии и Вавилоне серебро считалось священным металлом и являлось символом Луны. В Средние века серебро и его соединения были очень популярны среди алхимиков. С середины XIII века серебро становится традиционным материалом для изготовления посуды. Кроме того, серебро и по сей день используется для чеканки монет.[4-6]

Происхождение названия

Достаточно очевидно, что рус. серебро, польск. srebro, болг. сребро, ст.-слав. сьребро восходят к праславянскому sьrebro, которое имеет соответствия в балтийских (лит. sidabras, др.-прусск. sirablan) и германских (готск. silubr, нем. Silber, англ. silver) языках. Дальнейшая этимология за пределами германо-балто-славянского круга языков неясна, предполагают либо сближение с анатолийским subau-ro «блестящий», либо раннее заимствование из языков Ближнего Востока: ср. аккад. sarpu «очищенное серебро», от аккад. sarapu «очищать, выплавлять». По-гречески серебро — «???????», «argyros», от индоевропейского корня «*H?er?o-, *H?er?i-», означающего «белый», «блистающий». Отсюда происходит и его латинское название — «argentum».[4-6]

Нахождение в природе
Рис. 2 Самородок серебра
Среднее содержание серебра в земной коре (по Виноградову) — 70 мг/т. Максимальные его концентрации устанавливаются в глинистых сланцах, где достигают 900 мг/т. Серебро характеризуется относительно низким энергетическим показателем ионов, что обуславливает незначительное проявление изоморфизма этого элемента и сравнительно трудное его вхождение в решётку других минералов. Наблюдается лишь постоянный изоморфизм ионов серебра и свинца. Ионы серебра входят в решётку самородного золота, количество которого иногда достигает в электруме почти 50 % по весу. В небольшом количестве ион серебра входит в решётку сульфидов и сульфосолей меди, а также в состав теллуридов, развитых в некоторых полиметаллических и особенно, в золото-сульфидных и золото-кварцевых месторождениях.
Определённая часть благородных и цветных металлов встречается в природе в самородной форме (рис.2). Известны и документально подтверждены факты нахождения не просто больших, а огромных самородков серебра. Так, например, в 1477 году на руднике «Святой Георгий» (месторождение Шнееберг в Рудных горах в 40-45 км от города Фрайберг) был обнаружен самородок серебра весом 20 т. Глыбу серебра размером 1 х 1?2,2 м выволокли из горной выработки, устроили на ней праздничный обед, а затем раскололи и взвесили. В Дании, в музее Копенгагена, находится самородок весом 254 кг, обнаруженный в 1666 году на норвежском руднике Конгсберг. Крупные самородки обнаруживали и на других континентах. В настоящее время в здании парламента Канады хранится одна из добытых на месторождении Кобальт в Канаде самородных пластин серебра, имеющая вес 612 кг. Другая пластина, найденная на том же месторождении и получившая за свои размеры название «серебряный тротуар», имела длину около 30 м и содержала 20 т серебра. Однако, при всей внушительности когда-либо обнаруженных находок, следует отметить, что серебро химически более активно, чем золото, и по этой причине реже встречается в природе в самородном виде. По этой же причине растворимость серебра выше и его концентрация в морской воде на порядок больше, чем у золота (около 0,04 мкг/л и 0,004 мкг/л соответственно).[4-6]

Руда серебра, Приморье.

Известно более 50 природных минералов серебра, из которых важное промышленное значение имеют лишь 15-20, в том числе:
самородное серебро;
электрум (золото-серебро);
кюстелит (серебро-золото);
аргентит (серебро-сера);
прустит (серебро-мышьяк-сера);
бромаргерит (серебро-бром);
кераргирит (серебро-хлор);
пираргирит (серебро-сурьма-сера);
стефанит (серебро-сурьма-сера);
полибазит (серебро-медь-сурьма-сера);
фрейбергит (медь-сера-серебро);
аргентоярозит (серебро-железо-сера);
дискразит (серебро-сурьма);
агвиларит (серебро-селен-сера) и другие.

Как и другим благородным металлам, серебру свойственны два типа проявлений:
собственно серебряные месторождения, где оно составляет более 50 % стоимости всех полезных компонентов;
комплексные серебросодержащие месторождения (в которых серебро входит в состав руд цветных, легирующих и благородных металлов в качестве попутного компонента).
Собственно серебряные месторождения играют достаточно существенную роль в мировой добыче серебра, однако следует отметить, что основные разведанные запасы серебра (75 %) приходятся на долю комплексных месторождений.[4-6]

Месторождения

Значительные месторождения серебра расположены на территориях следующих стран:
Германия, Испания, Перу, Чили, Мексика, Китай, Канада, США, Австралия, Польша, Россия, Казахстан, Румыния, Швеция, Чехия, Словакия, Австрия, Венгрия, Норвегия. Также, месторождения серебра есть в Армении, на Кипре и на Сардинии.[4-6]

Физические свойства

Чистое серебро — довольно тяжёлый (легче свинца, но тяжелее меди), необычайно пластичный серебристо-белый металл (коэффициент отражения света близок к 100 %). Тонкая серебряная фольга в проходящем свете имеет фиолетовый цвет. C течением времени металл тускнеет, реагируя с содержащимися в воздухе следами сероводорода и образуя налёт сульфида, чья тонкая пленка придает тогда металлу характерную розоватую окраску. Обладает высокой теплопроводностью. При комнатной температуре имеет самую высокую электропроводность среди всех известных металлов (удельное электрическое сопротивление 1,59·10?8 Ом·м при температуре 20 °C).[4-6]

Химические свойства

Серебро, будучи благородным металлом, отличается относительно низкой реакционной способностью, оно не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах. Однако в окислительной среде (в азотной, горячей концентрированной серной кислоте, а также в соляной кислоте в присутствии свободного кислорода) серебро растворяется:

Растворяется оно и в хлорном железе, что применяется для травления:

Серебро также легко растворяется в ртути, образуя амальгаму (жидкий сплав ртути и серебра).
Серебро не окисляется кислородом даже при высоких температурах, однако в виде тонких плёнок может быть окислено кислородной плазмой или озоном при облучении ультрафиолетом. Во влажном воздухе в присутствии даже малейших следов двухвалентной серы (сероводород, тиосульфаты, резина) образуется налёт малорастворимого сульфида серебра, обуславливающего потемнение серебряных изделий: ...

?

ВЫВОДЫ:

В ходе проведённых работ и испытаний были выполнены все поставленные задачи.

1. Разработана и смонтирована установка термического распыления материала с контролем температуры подложки для получения наночастиц серебра на базе вакуумной установки ВУП-4
2. Разработан метод и отработана технология получения изолированных наночастиц серебра.
3. Разработан метод и отработана технологии получения углеродных пленок для закрепления наночастиц серебра.
4. Проведено исследование наночастиц серебра на электронном микроскопе BS-500 c разрешением 0,3 нм и получены электронограммы с полученных частиц. Установлено, что полученные частицы являются кристаллическими и изолированными размером 20-50 нм.


?
ЛИТЕРАТУРА:

1. Малинецкий Г. Г. Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше// Интеграл. 2007, № 5, с.4-5.
2. К. Жоаким, Л. Плевер. Нанонауки. Невидимая революция. — М.: КоЛибри, 2009. Глава из книги
3. С. А. Кутолин ПО ПУТИ НАНОТЕХНОЛОГИИ(1971—2001 гг.)
4. Редкол.: Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 323. — 639 с. — 20 000 экз.
5. Некрасов Б. В. Основы общей химии, 1973 г. — Т. 3. — С. 44, 52.
6. Михаил Максимов «Очерк о серебре»
7. К. Жоаким, Л. Плевер. Нанонауки. Невидимая революция. — М.: КоЛибри, 2009.
8. Тонкие пленки // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская энциклопедия. С. 607–608.
9. И. И. Новиков. Термическая обработка
10. А. П. Гуляев. Металловедение
11. 5. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности: Пер. с англ.– М.: Мир, 1989,– 564 с.
12. Петухов В.Ю., Гумаров Г.Г. Ионно–лучевые методы получения тонких плёнок. Казань 2010. 88 стр.
13. Оура К. Введение в физику поверхности /К.Оура, В.Г.Лифшиц, А.А.Саранин, А.В.Зотов, М.Катаяма; Ин–т автоматики и процессов упр. ДВО РАН,– М.: Наука, 2006,– 490 с.
14. Миронов А. А. Методы электронной микроскопии в биологии и медицине. - СПб.: Наука, 1994.
15. Синдо Дайзуке. Просвечивающая электронная микроскопия. - Москва: Техносфера, 2006.



Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы

* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.