Наночастицы металлов:Свойства и применение.

Наночастица – это…
- Система, состоящая из большого числа атомов, размер которой лежит в диапазоне от 1 до 100 нм. Именно на таком уровне активно проявляются всевозможные квантовые эффекты. Наночастицы занимают промежуточное положение между отдельными атомами и «массивным» материалом.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Наночастицы металлов.
Тип химической связи: как ковалентный, так и металлический тип связи.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Наночастица Наносистема
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Строение НЧ металлов.
Наночастицы металлов обычно принимают правильную форму октаэдра, икосаэдра, тетрадекаэдра (могут быть и другие формы). Структура НЧ подчиняется принципу плотнейшей атомной упаковки.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Близкий взгляд на наночастицу.
Слой карты электронной плотности лигандного кластера золота показывает, как фрагменты п-меркаптобензойной кислоты выдаются из поверхности золота.
Идеализированная модель НЧ Pd561phen60(OAc)180
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Поверхностные атомы.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Избыточность энергии поверхностных атомов существенно влияет на:
1)температуру плавления,
2)растворимость,
3)электропроводность,
4)окисленность,
5)токсичность,
6)взрывоопасность
7)реакционную способность и т.д.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Квантово-размерные эффекты.
Наночастицы металлов занимают промежуточное положение между отдельными атомами и «массивным» металлом. Благодаря ряду особенностей, связанных с их размерами и внутренним строением, они обладают уникальным сочетанием электрических, магнитных, оптических, каталитических и других свойств, не характерных для «массивных» металлов.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Каталитические свойства НЧ металлов.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Оптические свойства кластеров металлов.
1.Оптические свойства коллоидных нанокластеров металлов обуславливаются плазмонными колебаниями электронов в металлах. 2.Природа плазмонного пика состоит в
коллективных колебаниях электронов в кластере металла.
3. Линия поглощения в области резонанса характеризуется положением пика резонанса hwo и шириной линии Г.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Спектры плазмонного резонанса для коллоидных НЧ.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Проявление размерных эффектов.
«Нанорадуга»
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Применение плазмоного резонанса.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Магнитные свойства НЧ.
- суперпарамагнетизм (проявляется при размерах кластеров 1-10 нм);
- процессы намагничивания (чувствительны не только к характеру магнитного упорядочения кластера, но и к его форме, размеру);
- эффекты магнитного квантового тунелирования, при которых намагниченность меняется скачками;
- эффекты гигантского магнетосопротивления (ГМС) и др.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Суперпарамагнетизм и ГМС.
Эффект ГМС состоит в значительном уменьшении сопротивления наноматериала при действии магнитного поля (до 1000%), в то время как магнетосопротивление массивных образцов изменяется незначительно (до 10%).
Явление, когда суммарный магнитный момент кластера меняет свое направление под действием тепловых флуктуаций.
Суммарный магнитный момент кластера может в десятки и сотни раз превосходить магнитные моменты отдельных атомов .
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Намагниченность наноструктур.
Процесс намагничивания характеризуется 2 главными величинами:
коэрцитивная сила и остаточная намагниченность.
2 типа материалов:
- Магнитомягкие материалы, обл. малая или нулевая коэрцитивная сила и остаточная намагниченность. Применение – все быстрые процессы перемагничивания, пр. счытивающие и запоминающие устройства для хранения информации.
- Магнитожесткие материалы, обл. большая коэрцитивная сила и остаточная намагниченность. Применение – постоянные магниты, необходимые для работы электрических и магнитных усройств.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий

Магнитные жидкости.
Ферромагнитная жидкость способна принимать определенную форму под действием электромагнитного поля.
Кадры видеозаписи ферромагнитной жидкости под действием изменяющегося магнитного поля.
Алмаз Загидуллин. Казанский клуб нанотехнологий