![]() |
|
|
Нанокристаллические материалы: методы получения и свойстваСТЬ ДС > 0 (РИС. 3.9), В [278,283—286] РАССМАТРИВАЛСЯ РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ (РЕШЕТОЧНОЙ) ЧАСТИ ТЕПЛОЕМКОСТИ. ДЛЯ МАССИВНЫХ МЕТАЛЛОВ ЭЛЕКТРОННАЯ ПОДСИСТЕМА В НИЗКО- И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОБЛАСТЯХ ВНОСИТ В ТЕПЛОЕМКОСТЬ СУЩЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОН83 НЫЙ ВКЛАД СС, = уеТ. ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ НАНОЧАСТИЦ ЗАТРУДНЕНА ДИСКРЕТНОСТЬЮ ЭЛЕКТРОННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ, ВОЗНИКАЮЩЕЙ ИЗ-ЗА ОГРАНИЧЕННОГО ЧИСЛА АТОМОВ. В СЛУЧАЕ МАЛЫХ ЧАСТИЦ И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР, КОГДА СРЕДНЕЕ РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ УРОВНЯМИ 8 = FTPF/2M*tf > квТ (рг — ИМПУЛЬС ФЕРМИ, d — РАЗМЕР ЧАСТИЦЫ, Ш* — ЭФФЕКТИВНАЯ МАССА ЭЛЕКТРОНА ПРОВОДИМОСТИ) ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ CD МОЖЕТ СИЛЬНО ОТЛИЧАТЬСЯ ОТ ТАКОВОЙ ДЛЯ МАССИВНОГО МЕТАЛЛА. ВИД ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ CD(T) ОБУСЛОВЛЕН РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ. В [287, 288] НА ОСНОВЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О СЛУЧАЙНОМ РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ УРОВНЕЙ ПОЛУЧЕНА ЛИНЕЙНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ С КОЭФФИЦИ-2 ЕНТОМ у* = — уе. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОЕМКОСТИ В ДВУМЕРНЫХ СИСТЕМАХ [289] ПОКАЗАЛ, ЧТО ЭЛЕКТРОННАЯ ЧАСТЬ ТЕПЛОЕМКОСТИ ОСТАЕТСЯ ЛИНЕЙНОЙ ФУНКЦИЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ, А КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЯВЛЯЕТСЯ КВАДРАТИЧНОЙ ФУНКЦИЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ. ЭТО СОГЛАСУЕТСЯ С ВЫВОДАМИ [278, 283—286], СОГЛАСНО КОТОРЫМ В ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОЕМКОСТИ МАЛЫХ ЧАСТИЦ ПОЯВЛЯЕТСЯ КВАДРАТИЧНЫЙ ЧЛЕН ЬТ2, ОБУСЛОВЛЕННЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫМ ВКЛАДОМ. ДЛЯ МАССИВНОГО КРИСТАЛЛА С ГРАНИЧНЫМ ВОЛНОВЫМ ВЕКТОРОМ к В [290] ПОСЛЕ ПРОСТЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВЫРАЖЕНИЯ (3.17) ПОЛУЧЕНА РАЗМЕРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕБАЯ. ЕСЛИ к = = (6Я2У)Ш — ГРАНИЧНЫЙ ВОЛНОВОЙ ВЕКТОР В МАССИВНОМ ТЕЛЕ И V = V/N — АТОМНЫЙ ОБЪЕМ, ТО N = (2/97R.)Ј'V3. С УЧЕТОМ ЭТОГО ВЫРАЖЕНИЕ (3.17) МОЖНО ЗАПИСАТЬ В ВИДЕ (3.26) С НЕБОЛЬШОЙ ПОТЕРЕЙ ТОЧНОСТИ ВЫРАЖЕНИЕ (3.25) МОЖНО ЗАПИСАТЬ В ВИДЕ 9D('-)/6D= 1 - ЗП/(8Г*). ДЛЯ ОЦЕНКИ 6D(R) МАЛОЙ ЧАСТИЦЫ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ, ИМЕЮЩЕЙ ОБЪЕМ V И ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ S, ФОРМУЛЫ (3.25) ИЛИ (3.26) МОЖНО ПРИМЕНЯТЬ С УЧЕТОМ ПРИБЛИЖЕНИЯ г ~ 3V/S: ED(R) l+jns/wk) (3.27) 9D ~l + (izS/4Vk)' (3.28) ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ УЧЕТ В [290] ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ О ПОЗВОЛИЛ ПРЕОБРАЗОВАТЬ СООТНОШЕНИЕ (3.26) К ВИДУ 9D(;-)/ED= 1 + [(2А-ОТ/Г) - (Зп/Ш)], ГДЕ у — ПОСТОЯННАЯ ГРЮНАЙЗЕНА, К — ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ. <», 'MAX — " MAX ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕБАЯ %(г) ОТ ЭФФЕКТИВНОЙ СКОРОСТИ ЗВУКА с МОЖНО ТАКЖЕ НАЙТИ, ИСПОЛЬЗУЯ ПРЕДЛОЖЕННОЕ В [284] ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ЧАСТИЦЫ (3.29) Я'ПИС(Г)/Г: eD(R) = АГШТАДВ = ЙА'ТАХС(Г)ДВГ. (3.23) къгъ = f-k^ + (9п/8)гк2 + Зка, ИЛИ С ТОЧНОСТЬЮ ДО ЧЛЕНОВ ПЕРВОГО ПОРЯДКА кп= к(1 + Ак/к„) к„ _ ED(R) ЗгЧ2+(9n/S)rk (3.24) к 9D зЛ2+(97Г/4)г* + 3' В ПРЕНЕБРЕЖЕНИИ ПОСЛЕДНИМ СЛАГАЕМЫМ гк„в (3.17) МОЖНО ПОЛУЧИТЬ БОЛЕЕ ГФОСГУЮ РАЗМЕРНУЮ ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕБАЯ: ПОСКОЛЬКУ В БОЛЬШИНСТВЕ СЛУЧАЕВ ТЕМПЕРАТУРА ДЕБАЯ 9D(R) НАНОЧАСТИЦ МЕНЬШЕ, ЧЕМ 9D СООТВЕТСТВУЮЩИХ МАССИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ТО ИЗ (3.29) СЛЕДУЕТ, ЧТО ЭФФЕКТИВНАЯ СКОРОСТЬ ЗВУКА В НАНОЧАСТИЦАХ ПОНИЖАЕТСЯ ПРИ УМЕНЬШЕНИИ РАЗМЕРА ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ГДЕ m > 1. ИЗМЕНЕНИЯ ФОНОННОГО СПЕКТРА МАЛЫХ ЧАСТИЦ ДОЛЖНЫ СКАЗЫВАТЬСЯ ТАКЖЕ НА ВЕЛИЧИНЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИХ ДИНАМИЧЕСКИХ АТОМНЫХ СМЕЩЕНИЙ: k„_QD(r) 1 + {Зк/Ш) к 9D ~1 + (ЗЛ/4;*)' (3.25) > = -L Т Nm J 'Е(Ш,Т) , , v 2 'g((u)doi>. (3.30) 84 85 w Теплоемкость — одно из наиболее изученных свойств наночастиц. Интересны результаты исследования теплоемкости коллоидных наночастиц Ag и Au в области очень низких температур 0,05—10,0 К в магнитном поле с плотностью магнитного потока В от 0 до б Тл [291]. При Т > 1 К теплоемкость наночастиц Ag (d = 10 нм) и Au (d = 4,6 и 18 нм) в 3—10 раз больше таковой массивных образцов. Теплоемкость самых крупных частиц Au (d = 18 нм) в области 0,2—1,0 К почти совпадает с ее величиной для массивного образца. С уменьшением размера частиц Au от 18 до 6 нм дополнительный положительный вклад в теплоемкость сначала растет, а при дальнейшем уменьшении диаметра до 4 нм несколько понижается, но не исчезает и остается положительным даже для кластеров Аи55 размером 1,5 нм. Измерения теплоемкости наночастиц серебра Ag в магнитном поле с В = 6 Тл обнаружили квантовый размерный эффект: при Т < 1 К теплоемкость наночастиц Ag была меньше, а при Т > 1 К — больше таковой массивного серебра (рис. 3.10). Этот экспериментальный результат хорошо согласуется с теоретическими выводами [285] о квантовом размерном эффекте теплоемкости наночастиц. Аналогичный эффект на коллоидных частицах Au наблюдать не смогли, так как их теплоемкость с ростом плотности магнитного потока становится неизмеримо мала. Измерения теплоемкости наночастиц свинца Pb диаметром 2,2, 3,7 и 6,6 нм и наночастиц индия In диаметром 2,2 нм [292, 293] показали, что при Т < 10 К теплоемкость С,.(г) наночастиц на 25—75 % больше С, массивных металлов. Максимальное отклонение АС = Сг(г) - С, наблюдали в области температур 3— 5 К. Резкий спад С,(/) при Т < 2 К обусловлен низкочастотным обрезанием фононного спектра вследствие размерного эфф |
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 |
Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|