Санкт-Петербурзькийдержавний університет
Хімічнийфакультет
Кафедралазерної хімії та лазерного матеріалознавства
Дипломнаробота за темою:
Впливскладу розчинника на мікрохвильовий синтезу нанопорошків CuInSe2
Студента 5 курсу:
Нургалієва МихайлаРадіковіча
Зав. кафедрою:
Д.х.н. проф.Тверьяновіч Ю.С.
Наукові керівники:
К.х.н. доцент ТверьяновічА.С.
Інженер Мурадова Г.М.
Санкт-Петербург
2008
Введення
Нанотехнологіяв останні роки стала однією з найбільш важливих і захоплюючих областей знаньна передньому краї фізики, хімії, біології, технічних наук. Вона подає великінадії на швидкі прориви і нові напрямки в технологічному розвитку підбагатьох сферах діяльності.
Однією зпроблем, що займають сучасних учених, є проблема, пов'язана зстворенням перетворювачів сонячної енергії в електричну. Вона являєвеличезний інтерес через цілий ряд причин, а саме: невичерпність запасусонячної енергії, виключення необхідності дорогих і трудомісткихпроцесів, пов'язаних з перевезенням палива до перетворювача, і передачеювиробленої електроенергії до місця знаходження споживачів. Досить привабливимє і екологічно чисте перетворення в електрику і тепло енергіїсонячних променів. Зараз вже цілком обгрунтовано на сонячну енергетикупокладаються дуже великі надії і різко зросла інтенсивність теоретичнихта прикладних розробок в області перетворювачів енергії сонячного випромінюванняв електричну.
Перспективнимматеріалом для фотоелементів є наночастинки потрійних напівпровідниковихз'єднань AIBIIICVI2 завдяки їх оптоелетріческімвластивостям. Було встановлено, що фотоелементи на основі сполуки такого типуяк CuInSe2 володіють ефективністюперетворення сонячної енергії в електричну близько 17%. Це значенняє досить високим і виправдовує активні пошуки найбільш дешевого та швидкогоспособу отримання наночастинок CuInSe2.Одним з перспективних методів є мікрохвильової поліольниі метод, якийпорівняно простий і технологічний. Цілком імовірно, що саме за цим методоммайбутнє отримання нанопорошків для фотоелементів і не тільки для них.
Глава1. Огляд літератури
1.1 Про нанохімії
Однією знайактуальніших сучасних наукових проблем, що лежить на стикуматеріалознавства, фізики і хімії, є проблема наносостоянія речовини. Врозвинених країнах усвідомлення ключової ролі, яку в недалекому майбутньому будутьграти результати робіт з нанотехнологій, призвело до розробкивеликомасштабних програм щодо їх розвитку на основі державної підтримки.Для інформаційного забезпечення в галузі нанотехнології іноземними та російськимивидавництвами в останні роки читачам надається велика кількістькниг і журналів, наприклад, "Nanochemistry", "Nanotechnology","Нано-і мікросистемні техніка", "Новининанотехнології "," Зондові нанотехнології в електроніці ","Вуглецеві нанотруби і споріднені структури. Нові матеріали XXI століття "і багато інших.
Особливістьнанотел, тобто надмалих тіл, полягає в тому, що їх розмір порівняємо зрадіусом дії сил міжатомної взаємодії, а саме з відстанню, наяке мають бути видалені атоми тіла, щоб їх взаємодія не позначалосяна його властивості в помітної ступеня. Внаслідок даної особливості нанотелавзаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем інакше, ніж макротіла.Специфіка взаємодії настільки велика, що для дослідження наносистемсформувався особливий напрямок наукового пошуку, яке можна назватифізикохімії наносистем або для стислості нанохімії [3].
Передтим як почати короткий огляд проблем, сучасних досягнень і перспективрозвитку нанохімії, вважаю за необхідне визначитися з термінологією, датичітке визначення В«понятіям з приставкоюВ« нано В»-, які зараз широковживаються.
Вконцепції розвитку в Російській Федерації робіт в області нанотехнологій наперіод до 2010 року, схваленої в основному Урядом Російської Федерації(18 листопада 2004 року), використовуються такі терміни:
Нанотехнологія- Сукупність методів і прийомів, що забезпечують можливість контрольованимчином створювати модифіковані об'єкти, що включають компоненти з розмірамименше 100 нм, які мають принципово нові якості і дозволяють здійснити їхінтеграцію в повноцінно функціонуючі системи більшого масштабу.
Наноматеріали- Матеріали, що містять структурні елементи, геометричні розміри якиххоча б в одному вимірі не перевищують 100 нм, та володіють якісно новимивластивостями, функціональними та експлуатаційними характеристиками.
Наносістемнаятехніка - повністю або частково створені на основі наноматеріалів тананотехнологій, функціонально закінчені системи та пристрої, характеристикияких кардинальним чином відрізняються від показників систем і пристроїваналогічного призначення, створених за традиційними технологіями.
наноіндустрії- Вид діяльності по створенню продукції на основі нанотехнологій,наноматеріалів та наносістемной техніки [2].
Теперзвернемося ненадовго до історії: Як виникло поняття про наноречовинами? Особливіфізичні властивості малих частинок давно, хоча і несвідомо, використовувалисялюдьми. Ще в стародавньому Єгипті виготовлялися зразки кольорових стекол, пофарбованіколоїдними частками металів. Першим науковим згадкою малих частинокє, мабуть, відкрите в 1827 році шотландським ботаніком Р.Броуномбезладний рух частинок квіткового пилку, зважених в рідині. Теоріяброунівського руху, розвинена незалежно А.Ейнштейном і М.Смолуховскім впочатку XX століття, є основою одного зекспериментальних методів визначення розмірів малих часток. Фактично початкомвивчення наноструктурного стану речовини з'явилися дослідження в областіколоїдної хімії, досить широко проводилися вже з середини XIX століття. На початку XX століття значний внесок у розвитокколоїдної хімії та дослідження дисперсних речовин, у визначення розмірівколоїдних частинок вніс шведський вчений Т.Сведберг. У 1919 році він створив метод виділенняколоїдних частинок з розчинів за допомогою ультрацентрифуги. У 1926 році зароботи в області дисперсних систем Т.Сведбергу була присуджена Нобелівськапремія з хімії. У 1960 році на зборах Американського Фізичного суспільствавідомий фізик, лауреат Нобелівської премії, Річард Фейнман почитавпровісні і пророчу лекцію під назвою В«Там внизу ще дуже багатомісця В», де фантазував на тему ймовірності створення і потенційнихможливостей нанорозмірних матеріалів. Він пропонував маніпулювання окремимиатомами для створення структур з дуже різними властивостями. БезлічФейнмановских вигадок стало реальністю, однак, його ідеї не знайшли відгуку увчених того часу. Зараз серед дослідників у галузі нанотехнології цялекція, зрозуміло, є легендарною [5].
У XX столітті стали інтенсивно розвиватисядослідження гетерогенного каталізу, ультрадисперсних порошків і тонких плівок.У таких дослідженнях природно виникало питання про вплив малого розмірудосліджуваних об'єктів на їх властивості. В даний час до наноструктурнихматеріалів відносять нанопорошки металів, сплавів, інтерметалідів, оксидів,карбідів, боридів, нітридів, і ці ж речовини в компактному стані із зернаминанометрового розміру, а також полімери, вуглецеві наноструктури, нанопористогоматеріали, нанокомпозити, біологічні наноматеріали [1]. Новітнінанотехнології поряд з Комьютерние-інформаційними технологіями табіотехнологіями є фундаментом науково-технічної революції в XXI столітті [2]. З цієї причини урядамипровідних країн прийняті широкомасштабні програми щодо підтримки і розвитку робітв області нанотехнології.
Ученим,займаються дослідженнями в області нанохімії, доводиться стикатися зібагатьма проблемами. Публікації по нанохімії вказують на те, що теоретичнета експериментальне напряму в нанохімії розвиваються при значномувідставання теорії від експерименту, але з великим прикладним виходом в техніку,медицину і екологічну хімію.
Теоретичнананохімія зосереджується на форму...
