Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Stroenie_veschestva_l_7_nano
Содержание
- 1. Stroenie_veschestva_l_7_nano
- 2. Нанотехнологии и наноматериалыНанотехнология может быть определена как
- 3. Слайд 3
- 4. Свойства нанообъектовНа многих объектах в физике, химии
- 5. Более того, согласно наблюдениям новые материалы, получаемые
- 6. Слайд 6
- 7. НанохимияС развитием новых методов исследования строения вещества
- 8. Частицы, например, металлов размером ≤ 1 нм
- 9. Нанохимия – это область, исследующая получение, строение,
- 10. Слайд 10
- 11. В нанохимии возникают вопросы, связанные с терминологией
- 12. Слайд 12
- 13. Слайд 13
- 14. Продолжение Таблицы 10
- 15. Слайд 15
- 16. - Ожидается, что наноэнергетика позволит значительно повысить
- 17. Наноразмерные катализаторы и сорбенты Наноразмерный катализ приводит
- 18. Слайд 18
- 19. Слайд 19
- 20. Слайд 20
- 21. Фотокаталитическая активность TiO2. Процессы с участием растворенного кислорода
- 22. Нанокластеры золота В качестве примера можно рассмотреть
- 23. Слайд 23
- 24. Слайд 24
- 25. В США в ближайшем будущем ожидается
- 26. Полимерные нановолокна Широкое распространение получает изготовление полимерных
- 27. Биоактивные фильтры На основе нановолокон создаются
- 28. Прогноз развития нанотехнологий Текущие применения: термозащита, оптическая
- 29. 2) Перспектива 1–5 лет: идентификация и выявление
- 30. 3) Перспектива 6–10 лет: плоские панельные дисплеи,
- 31. Наночастицы на основе углеродаАллотропные модификации – различные
- 32. Фуллерены – новые аллотропные модификации углеродаВ 1985
- 33. Фуллерен С60 принадлежит к тем редким химическим
- 34. Рис. 2. Изомер С60 в виде "початка".
- 35. Молекулы были названы фуллеренами по имени
- 36. Зависимость масс-спектров от условий кластеризацииБыло обнаружено, что
- 37. Правила стабилизации полиэдрических структурСтабильные кластеры углерода имеют
- 38. Метод получения макроскопических количеств фуллереновИнтенсивно свойства фуллеренов
- 39. Наиболее интенсивны линии фуллеренов С60 и С70, что свидетельствует о наибольшей их устойчивости.
- 40. Структура С70 получается при введении в экваториальную область С60 пояса, состоящего из пяти шестиугольников.
- 41. Свойства фуллереновВажнейшими структурно-энергетическими характеристиками соединения являются его колебательные и электронные спектры (а-гексан,б-бензол).
- 42. Окисление кислородомФуллерен реагирует с кислородом только при
- 43. Химическая связь в объемных карбофуллеренахЕсли построить карту
- 44. Сферические фуллерены представляют собой класс соединений, само
- 45. Производные фуллеренов
- 46. Соединения включения: Эндоэдральный комплекс LaС60 Внутри С60
- 47. Химический димер
- 48. Что касается фуллеренов, то в настоящее время
- 49. Скачать презентанцию
Нанотехнологии и наноматериалыНанотехнология может быть определена как совокупность технических процессов, связанных с манипуляциями молекулами и атомами в масштабах 1 – 100 нм.
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Нанотехнологии и наноматериалы
Нанотехнология может быть определена как совокупность технических процессов,
Слайд 4Свойства нанообъектов
На многих объектах в физике, химии и биологии показано,
что переход на наноуровень приводит к появлению качественных изменений физико-химических
свойствах отдельных соединений и получаемых на их основе систем. Речь идет о коэффициенте оптического сопротивления, электропроводности, магнитных свойствах, прочности, термостойкости.
Слайд 5Более того, согласно наблюдениям новые материалы, получаемые с использованием нанотехнологий,
значительно превосходят по своим физическим, механическим, термическим и оптическим свойствам
аналоги микрометрического масштаба.
Слайд 7Нанохимия
С развитием новых методов исследования строения вещества появилась возможность получать
информацию о частицах, содержащих небольшое (< 100) количество атомов. Подобные
частицы с размером около 1 нм(10-9 м) обнаружили необычные, трудно предсказуемые химические свойства. Оказалось, что такие наночастицы обладают высокой активностью и с ними возможно осуществление реакций, которые не идут с частицами макроскопического размера. Изучением химических свойств таких частиц и занимается нанохимия.
Слайд 8Частицы, например, металлов размером ≤ 1 нм содержат около 10
атомов, которые формируют поверхностную частицу, не имеющую объема и обладающую
высокой химической активностью.Классификация частиц по размерам
Физико-химические свойства начинают описывать количеством атомов
Слайд 9Нанохимия – это область, исследующая получение, строение, свойства и реакционную
способность частиц и сформированных из них ансамблей, которые по крайней
мере в одном измерении имеют размер ≤ 10 нм.Появляется представление о размерных эффектах, свойства зависят от количества атомов или молекул в частице.
Наночастицы можно рассматривать как промежуточные образования между отдельными атомами с одной стороны, и твердым телом – с другой. Важно расположение атомов внутри структуры, формируемой из наночастиц. Понятие фазы выражено менее четко.
Слайд 11В нанохимии возникают вопросы, связанные с терминологией
7-я Международная конференция
по наноструктурным материалам (г. Висбаден, 2004) предложила следующую их классификацию:
нанопористые твердые веществананочастицы
нанотрубки и нановолокна
нанодисперсии
наноструктурные поверхности и пленки
нанокристаллические материалы
Слайд 16- Ожидается, что наноэнергетика позволит значительно повысить эффективность систем преобразования
и аккумулирования солнечной энергии
Катализаторы на основе наночастиц
Применение нанопористых
материалов. Пористые углеродные материалы применяются в качестве молекулярных сит, сорбентов, мембран. Цель – получение структур с высокой удельной способностью к газопоглощению (в частности, водорода или метана). Это основа для разработки топливных элементов нового типа, обеспечивающих экологическую чистоту транспорта и энергетических установок.
Слайд 17Наноразмерные катализаторы
и сорбенты
Наноразмерный катализ приводит как к возрастанию активности
катализатора и его селективности, так и к регулированию процессов химической
реакции и свойств конечного продукта. Такая возможность появляется не только путем изменения размеров нанокластеров, входящих вкатализатор, и удельной поверхности, но и за счет появления новых размерных свойств и химического состава поверхности.
Слайд 22Нанокластеры золота
В качестве примера можно рассмотреть возникновение каталитической активности
кластеров золота с размерами 3–5 нм, в то время как
массивное золото не активно. Так, нанокластеры золота, нанесенные на подложку из оксида алюминия, эффективно катализируют окисление СО при низких температурах до –70 °С, а также обладают высокой избирательностью в реакциях восстановления оксидов азота при комнатной температуре. Подобные катализаторы эффективны для устранения запахов в закрытых помещениях.
Слайд 25 В США в ближайшем будущем ожидается коммерческое производство нанокластеров
оксидов металлов для обеззараживания боевых отравляющих веществ, для защиты армии
и населения при нападении террористов, а также высокопористых нанокомпозитов в виде таблеток или гранул для очистки и дезинфекции воздуха, например, в самолетах, казармах и т.д.
Слайд 26Полимерные нановолокна
Широкое распространение получает изготовление полимерных нановолокон диаметром
менее 100 нм. Эти волокна используют для изготовления так называемой
активной одежды, которая способствует самозаживлению ран и обеспечивает диагностику состояний с восприятием команд извне, т.е. работает также в режиме сенсора.
Слайд 27Биоактивные фильтры
На основе нановолокон создаются биоактивные фильтры. Так, американские
фирмы Argonide и NanoCeram наладили выпуск волокон диаметром 2 нм
и длиной 10–100 нм из минерала бемита (AlOOH). Благодаря большому количеству гидроксильных групп эти волокна, объединенные в более крупные агрегаты, активно сорбируют отрицательно заряженные бактерии, вирусы, различного рода неорганические и органические фрагменты и обеспечивают тем самым эффективную очистку воды, а также стерилизацию медицинских сывороток и биологических сред.
Слайд 28Прогноз развития нанотехнологий
Текущие применения: термозащита,
оптическая защита (видимый
и УФ диапазон излучения), самоочищающиеся стекла, цветные стекла, солнечные экраны,
пигменты, чернила для принтеров, косметика, абразивные наночастицы, носители для записи информации.
Слайд 29
2) Перспектива 1–5 лет: идентификация и выявление подделок среди банкнот,
документов, лейблов различных товаров, частей автомобилей и механизмов и т.д.,
нанесение открытых и тайных красящих меток, проявляемыхпри высвечивании, химические и биологические сенсоры, диагностика заболеваний и генная терапия, направленный транспорт лекарств, люминесцентные метки для биологического скрининга, лечебная спецодежда, нанесение специальных кодов, нанокомпозиционные материалы для транспорта, легкие и антикоррозионные материалы для авиационной промышленности, нанотехнология для производства пищевых продуктов, светоперестраиваемые лазеры и излучающие, в том числе фотоэлектрохимические диоды,электромеханические активаторы.
Слайд 303) Перспектива 6–10 лет: плоские панельные дисплеи, солнечные ячейки и
батареи, термоэлектронные устройства для микророботов и нанороботов, устройства хранения информации,
устройства контроля и обеззараживания объектов и окружающей среды, нанокатализаторы высокой производительности и селективности, использование нанотехнологии дляизготовления протезов и искусственных органов.
4) Перспектива 10–30 лет: одноэлектронные устройства, квантовые компьютеры.
Слайд 31Наночастицы на основе углерода
Аллотропные модификации – различные структурные формы одного
элемента.
Широко распространенными модификациями углерода являются графит и алмаз, известен также
карбин.В углероде заложена способность к созданию в трехмерном мире химически стабильных двумерных мембран толщиной в один атом. Это свойство углерода имеет важное значение для химии и технологического развития в целом.
Слайд 32Фуллерены – новые аллотропные модификации углерода
В 1985 г. произошло важное
открытие в химии одного из наиболее изученных элементов – углерода.
Коллектив авторов: Крото (Англия), Хит, О’Брайен, Керл и Смолли (США), исследуя масс-спектры паров графита, полученных при лазерном облучении (импульсный эксимерный лазер ArF, λ=193 нм, энергия 6,4 эВ) твердого образца, обнаружили пики, соответствующие массам 720 и 840. Они предположили, что данные пики соответствуют индивидуальным молекулам С60 и С70.
Слайд 33Фуллерен С60 принадлежит к тем редким химическим структурам, которые обладают наивысшей
точечной симметрией, а именно симметрией икосаэдра Ih.
Сферическая оболочка из
60 атомов образована пяти- и шестичленными циклами. Каждый пятичленный цикл соединен с пятью шестичленными. В молекуле отсутствуют пятичленные циклы, соединенные друг с другом. Всего в молекуле 12 пентагонов и 20 гексагонов. В 1996 г. Крото, Керл и Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии за открытие, разработку методов получения и исследование фуллеренов, причем Нобелевский комитет сравнил это открытие по значимости не более не менее как с открытием Америки Колумбом.
Слайд 34Рис. 2. Изомер С60 в виде "початка". Заштрихованные области показывают
смещение -электронного облака относительно атомов молекулы, образующих боковую поверхность структуры
Слайд 35 Молекулы были названы фуллеренами по имени архитектора Фуллера, автора сетчатых
ажурных конструкций (павильон США на Всемирной выставки ЭКСПО-67 в Монреале
и др.).
Слайд 36Зависимость масс-спектров от условий кластеризации
Было обнаружено, что относительная интенсивность пика
С60 зависит от условий, увеличиваясь при повышении температуры. Следовательно, изомер
(или изомеры), ответственный за высокую интенсивность пика, должен обладать повышенной химической стабильностью, чтобы «выживать» при увеличении числа соударений. Изомеры с висячими углеродными связями будут обладать высокой реакционной способностью и не смогут выжить при столкновениях. Роль химически активных столкновений проявляется в том, что в масс-спектрах наблюдаются только фуллерены с четным числом атомов углерода (С60, С70 и др.).
Слайд 37Правила стабилизации полиэдрических структур
Стабильные кластеры углерода имеют вид полиэдров, в
которых каждый атом углерода имеет координационное число 3.
Более стабильны карбополиэдры,
содержащие только пяти- и шестичленные циклы.Более симметричные кластеры углерода – стабильнее.
Пятичленные циклы в полиэдрах должны быть изолированными.
Форма карбополиэдра дложна быть сферической.
Слайд 38Метод получения макроскопических количеств фуллеренов
Интенсивно свойства фуллеренов стали изучаться только
после разработки в 1990 г. Кречмером простого и эффективного метода
получения граммовых (макроскопических) количеств фуллеренов. Основой метода является использование дугового электрического разряда с графитовыми электродами в атмосфере инертного газа. В результате в массе полученной «сажи» выход фуллеренов ~ 15%.
Слайд 39Наиболее интенсивны линии фуллеренов С60 и С70, что свидетельствует о
наибольшей их устойчивости.
Слайд 40Структура С70 получается при введении в экваториальную область С60 пояса,
состоящего из пяти шестиугольников.
Слайд 41Свойства фуллеренов
Важнейшими структурно-энергетическими характеристиками соединения являются его колебательные и электронные
спектры (а-гексан,б-бензол).
Слайд 42Окисление кислородом
Фуллерен реагирует с кислородом только при облучении, причем первоначально
образуется триплетное состояние С60, перенос энергии от которого к О2
приводит к образованию синглетного кислорода 1О2, непосредственно реагирующему с фуллереном. Одно из направлений реакций приводит к оксидам С60О и С70О.
Слайд 43Химическая связь в объемных карбофуллеренах
Если построить карту распределения электронной плотности,
то можно увидеть, что эта плотность заметно выше внутри сферы,
чем вне ее. В результате и создается направленная к центру стягивающая электронно-ядерная сила. Такая ситуация вообще должна быть характерна для каркасных молекул. Увеличение электронной плотности внутри сферы объясняется кривизной поверхности.
Слайд 44Сферические фуллерены представляют собой класс соединений, само существование которых целиком
определяется только объемными π – составляющими расположенного внутри сферы электронного
облака.Понятие ароматичности, выработанное для классических сопряженных молекул вряд ли стоит распространять на молекулы типа фуллерена. Если же нужно подчеркнуть образование единой ρ-электронной делокализованной системы (аналог π-системы), лучше пользоваться термином «псевдоароматичность».
Слайд 46Соединения включения: Эндоэдральный комплекс LaС60 Внутри С60 имеется полость диаметром почти
0,4 нм, способная вместить любой атом.
Слайд 48Что касается фуллеренов, то в настоящее время стало ясно, что
именно модифицированные фуллерены, т.е. фуллерены с различными функциональными группами наиболее
перспективны для создания новых материалов. Фуллерен С60, обладая высокой электроотрицательностью, легко образует комплексы с переносом заряда, где выступает акцептором электронов. В системах, состоящих из фуллерена в качестве акцептора, ковалентно связанного с фотоактивным донором, происходит фотоиндуцированный электронный переход.
