2015-06-28
711
Исследование золей полупроводниковых частиц методом абсорбционной спектроскопии
(Методические указания к задачам в спецпрактикуме кафедры химии нефти и органического катализа)
М.П. Жиленко
Цель работы: получение водных золей полупроводникового соединения ZnS в различных условиях формирования и роста наночастиц, определение ширины запрещенной зоны Ei синтезированных наночастиц и вычисление средних размеров частиц в золях с помощью данных, полученных методом абсорбционной спектроскопии.
ВВЕДЕНИЕ
Термин “наночастица”, или “наноразмерная частица”, появился в литературе более 20 лет назад, однако до сих пор в научных кругах постоянно ведутся споры о том, частицы какого размера следует относить к наночастицам. Причем эти изменения и эффекты проявляются тем сильнее, чем меньше размеры наночастиц.
Итак, частицу какой величины можно уже назвать «наночастицей»? Считается, что эта величина должна быть соизмерима с корреляционным радиусом того или иного физического явления или свойства (например, с длиной свободного пробега электронов, фононов, длиной когерентности в сверхпроводнике, размерами магнитного домена или зародыша твердой фазы и др.). В этом случае частицы характеризуются уже квантоворазмерными эффектами, т.е. классические физические законы заменяются правилами квантовой механики. Однако значение этой величины может значительно отличаться как для разных веществ, так и при рассмотрении различных свойств одного и того же вещества. Как правило, это значение не превышает 100 нм, и в настоящее время большинство исследователей используют эту величину как границу максимального размера наночастиц. Необходимо отметить, однако, что для некоторых веществ многие свойства претерпевают наибольшие изменения при уменьшении размеров частиц ниже 5-10 нм. Кроме того, очевидно, что свойства нанокластеров, состоящих из нескольких атомов, будут отличаться от свойств образований из нескольких тысяч атомов, и тогда приходится говорить уже не о верхнем, а о нижнем пределе «нанообласти». Разумеется, все эти величины являются чисто условными и необходимы только для формальной классификации.
Благодаря наличию у наночастиц и наноструктур многих уникальных физико-химических свойств, большой интерес представляет создание функциональных наноматериалов на их основе. В последнее время особое внимание уделяется магнитным и полупроводниковым наноматериалам, причем интерес к ним постоянно возрастает. Это связано с огромной практической значимостью этих классов материалов для развития информационных технологий. Так, суперпарамагнитные материалы на основе нанокристаллических переходных металлов (например, Fe, Co, Ni) находят применение в устройствах памяти со сверхвысокой плотностью записи информации, наноматериалы на основе полупроводников (например, AIIBVI и AIVBVI) обладают уникальными оптическими свойствами и являются перспективными материалами для активных элементов нелинейной оптики и устройств наноэлектроники. Так как в рамках данной задачи спецпрактикума предлагается синтезировать полупроводниковые наночастицы и исследовать их оптические свойства, в следующем разделе будут более подробно рассмотрены оптические свойства нанообъектов.
