Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Актуальные задачи современной химии 020100.68 Х...doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
703.49 Кб
Скачать

3.3. Содержание разделов / тем учебной дисциплины «Актуальные задачи современной химии»

Раздел 1. Химия перспективных неорганических веществ и материалов

Тема 1.1. Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами

Классификация функциональных неорганических материалов по составу, структуре, свойствам и областям применения. Важнейшие проблемы науки о материалах на ближайшее и более отдаленное будущее.

Кристаллохимический дизайн веществ и материалов. Влияние структуры на свойства соединений. Иерархия структуры материала: кристаллическая структура, доменная структура, текстура, дефектная структура. Факторы, определяющие структуру неорганических соединений: стехиометрия, природа химических связей, размеры атомов (ионов). Кристаллохимический дизайн соединений со структурой хлорида натрия, перовскита и шпинели.

Влияние дефектов на свойства соединений и материалов. Точечные, линейные, двухмерные дефекты и их влияние на свойства полупроводников. Нестехиометрия и ее влияние на электрические и магнитные свойства соединений.

Тема 1.2. Полупроводники

Зонная теория полупроводников. Электрические свойства полупроводников. Собственные и примесные полупроводники. Получение, физические и химические свойства наиболее широко используемых полупроводников: кремния, германия, арсенида галлия, нитрида галлия, сульфида кадмия.

Тема 1.3. Диэлектрические и магнитные материалы

Диэлектрики и их свойства. Сегнето-, пьезо- и пироэлектрики на основе солей, сложных оксидов и оксигалогенидов. Магнитные материалы и их виды. Ферро- и ферримагнетики, магнитомягкие и магнитожесткие материалы. Перовскиты с колоссальным магнитосопротивлением.

Тема 1.4. Высокотемпературные сверхпроводники

Основные виды высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и области их применения. Особенности кристаллической структуры ВТСП. Механизм сверхпроводимости. Критические параметры ВТСП и требования к ним. Методы получения объемных и длинномерных ВТСП материалов. Пути повышения критических характеристик ВТСП.

Раздел 2. Нанохимия и нанотехнология

Тема 2.1. Основные классы наночастиц, наноструктур и наноматериалов. Физико-химические свойства наночастиц

Наночастицы и наноматериалы, их классификация по размерам и размерности, химическому составу и другим факторам. Квантовые точки, квантовые нити, нанотрубки. Размерный эффект. Особенности поведения материи на наноуровне. История развития представлений о наночастицах и их свойствах.

Нанокластеры металлов и неметаллов. Безлигандные металлические кластеры. Кластеры щелочных металлов, серебра, золота. Кластеры алюминия, ртути, переходных металлов. Молекулярные лигандные кластеры на основе комплексов кобальта, никеля, меди, осмия, родия, палладия. Кластеры на основе оксидов металлов. Кластеры инертных газов. Молекулярные кластеры. Коллоидные кластеры. Углеродные нанотрубки. Фуллерены. Графен.

Нанокластеры сложных химических соединений. Самоорганизация на наноуровне. Полупроводниковые нанокластеры (квантовые точки). Твердотельные нанокластеры и наноструктуры. Тонкие пленки. Макромолекулярные и супрамолекулярные наноструктуры. Организация и самоорганизация коллоидных структур.

Физико-химические свойства наночастиц. Размерный эффект. Высокая химическая и каталитическая активность наночастиц, высокие адсорбционные и адгезионные свойства наноматериалов. Термодинамическая неустойчивость наночастиц. Агрегация наночастиц и способы защиты от нее. Оптические, магнитные и механические свойства наноматериалов. Химические реакции наночастиц и нанокластеров. Влияние числа атомов в кластере на реакционную способность наночастиц. Получение и стабилизация квантовых точек. Химические реакции наночастиц щелочных и щелочноземельных металлов, переходных металлов, углеродных наночастиц.