ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие (К читателю). Ю.Д. Третьяков из "Физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов" Глава 13. Твердотельные нанокластеры и наноструктуры. [c.6] Книга представляет собой первый и, по-видимому, удачный опыт объединения знаний, изложенных в плане физико-химии наноразмерных систем, в который автор смог внести свои новые знания, свой персональный подход и интерес. [c.8] Остается пожелать читателю прочесть, подружиться с этой книгой и периодически возвращаться к ней за советом и помощью. [c.8] Начало есть более чем половина всего. [c.9] Для человека, который не знает к которой гавани он направляется, ни один ветер не будет попутным. [c.9] Нанометровый диапазон измерений размеров 1-7-100 нм открывает новые свойства и подходы к изучению вещества. В этом диапазоне меняются многие физические и химические свойства и нигде так близко не сходятся физика, химия и биология. В настоящее время здесь накоплен такой значительный теоретический, опытный и методический материал, что возникла необходимость рассмотрения науки о нанокластерах как о некоторой междисциплинарной области, имеющей многочисленные разветвления и применения. [c.9] Необходимо отметить, что нанометровые объекты хорошо известны с прошлого и позапрошлого века, как, например, коллоиды или гетерогенные катализаторы, включающие наночастицы на поверхности носителей. Однако в последнее десятилетие двадцатого века произошло выделение таких понятий, как нанокластер, наноструктура, и связанных с ними явлений в отдельную область физико-химии. Это произошло главным образом в результате значительного прогресса в получении и исследовании нанообъектов, возникновении новых наноматериалов, нанотехнологий и наноустройств. Синтезированы новые гигантские нанокластеры ряда металлов, фуллерены и углеродные нанотрубки, многие наноструктуры на их основе и на основе супрамолекулярных гибридных органических и неорганических полимеров и т.д. Достигнут замечательный прогресс в методах наблюдения и изучения свойств нанокластеров и наноструктур, связанный с развитием туннельной и сканирующей микроскопии, рентгеновских и оптических методов с использованием синхротронного излучения, оптической лазерной спектроскопии, радиочастотной спектроскопии, мессбауэровской спектроскопии и т. д. [c.9] Таким образом, предмет физико-химии нанокластеров должен включать в себя способы получения нанокластеров и наноструктур, их свойства и применения в виде наноматериалов и технических устройств, имеющих выход в нанотехнологию. [c.9] Для рассмотрения синтеза и свойств нанообъектов целесообразны два подхода микроскопический и термодинамический. При микроскопическом подходе возможен переход от единичных атомов и молекул, обладающих единичными атомными и молекулярными уровнями, к массивным телам, для которых применимы все приближения твердого тела и переход от макроскопических объектов к нанокластерам и наноструктурам за счет дробления или наноструктурирования вещества. [c.10] Использование атомно-молекулярных свойств влечет за собой применение методов квантовой химии, позволяющей проводить расчеты атомных и молекулярных орбиталей, характеризовать структуру молекулярных уровней в нанокластерах и тем самым определять их многие тепловые, электронные, оптические, магнитные и другие свойства. Твердотельный подход состоит в рассмотрении перехода зонной структуры массивного тела к группам или отдельным атомно-молекулярным уровням при его измельчении или наноструктурировании. [c.10] И при молекулярном, и при твердотельном подходе выделяются две основные характеристические черты нанокластеров, отличающие их как от атомов, так и от массивных твердых тел — это наличие поверхности и квантовые ограничения коллективных процессов, связанных с фоно-нами, электронами, плазмонами, магнонами и т.д. Появление реальной поверхности для кластера не имеет четкой границы, зависит от применяемого метода и соответствует, по-видимому, минимальному размеру кластера около 1 нм. Максимальный размер нанокластера или наночастицы, при котором с помощью современных методов различимо влияние поверхности на их свойства, составляет около 100 нм. Для наблюдения квантовых ограничений минимальный размер не лимитирован, а максимальный — связан с длиной волны носителей и также должен быть менее 100 нм. [c.10] Термодинамический подход к синтезу и свойствам нанокластеров позволяет определить закономерности их образования, роста, свойств и их изменений в процессе фазовых переходов. [c.10] Физико-химическое изучение синтеза, структуры и свойств нанокластеров, наночастиц и наносистем определяет построение этой книги. [c.10] Прежде всего, целесообразно ввести классификацию нанообъектов. В ряде монографий на эту тему существуют различные подходы [1-8]. Читатель волен выбрать любую, поскольку все они имеют ту или иную мотивацию. В этой книге мы придерживаемся классификации, связанной с происхождением и получением нанокластеров и наноструктур. Такой путь наиболее полно характеризует особенности нанообъектов, поскольку именно новые методы и подходы их получения привели к стремительному развитию этой области. [c.10] Классификации нанокластеров, наночастиц и наноструктур и способам их получения посвящена первая глава этой книги. [c.10] Рассмотрению поверхности твердого тела и изменению свойств этой поверхности при образовании нанокластеров и наносистем посвящены третья и четвертая главы. [c.11] Третья глава включает микроскопический аспект поверхности. Рассматривается строение поверхности металлов, оксидов, строение и свойства отдельных центров на поверхности, в частности образованных переходными металлами, поверхность ряда сорбентов, включающих нанопоры. Обсуждаются квантово-механические подходы при исследовании поверхности. Исследуется изменение поверхности под действием адсорбции и катализа. Приводятся конкретные примеры строения и превращений поверхности под действием адсорбции и катализа. [c.11] Четвертая глава представляет собой изложение термодинамического аспекта поверхности. Здесь рассматривается применение поверхностной энергии, поверхностного натяжения, химического потенциала, влияния межфазных границ и межкластерных взаимодействий. [c.11] Рассматривается термодинамика нуклеации отдельных кластеров и термодинамика образования наноструктур. [c.11] Вернуться к основной статье