8.Коллоидные кластеры. Леофильные и леофобные кластеры. Методы синтеза.

Коллоидные кластеры образуются в растворах в результате химических реакций и могут иметь размеры от 1 до 100 нм. К коллоидным наносистемам относится обширный круг объектов, размеры которых входят в диапазон 1 100 нм. Они могут долго существовать в жидкой фазе, не осаждаясь и не коагулируя, благодаря слабым межкластерным взаимодействиям, зарядовому отталкиванию и пассивации поверхности. По отношению к жидкой фазе коллоидные кластеры могут быть разделены на две группы лиофильные (гидрофильные) и лиофобные (гидрофобные).

Лиофильные коллоидные кластеры могут сорбировать молекулы из окружающей среды и образовывать прочные сольватные комплексы. Кластеры этого типа окружены жидкой оболочкой, которая частично сохраняется и при коагуляции отдельных кластеров, и при переходе золя в гелевую наносистему, например, для оксидов кремния, железа или других металлов. Лиофобные кластеры не адсорбируют на своей поверхности молекулы растворителя. Однако их поверхность можно модифицировать ионами

Одним из основных методов синтеза кластеров является конденсация из газовой фазы. Этот подход требует создания пересыщенного пара с последующим осаждением. Пар из атомов или молекул может быть сформирован различными методами, включая термическое испарение, ионное, плазменное или магнетронное распыление, лазерная абляция, испарение взрывом и т.д. Для создания пара с высоким давлением нередко используют обычное термическое испарение вещества.

9.Формирование нанослоёв методом Ленгмюра-Бладжет

Метод формирования моно- и мультимолекулярных плёнок был разработан Ирвингом Ленгмюром и его ученицей Кэтрин Блоджетт в 1930-х годах. В настоящее время данная технология, названная методом Ленгмюра-Блоджетт, активно используется в производстве современных электронных приборов.

Основная идея метода заключается в формировании на водной поверхности мономолекулярного слоя амфифильного вещества и последующем его переносе на твёрдую подложку. В водной фазе молекулы амфифильного вещества располагаются на поверхности раздела «воздух-вода». Для формирования поверхностного мономолекулярного слоя используют сжатие поверхностного слоя с помощью специальных поршней

 При последовательном изотермическом сжатии изменяется структура мономолекулярной пленки, которая проходит через ряд двумерных состояний, условно именуемых состояниями газа, жидкого кристалла и твердого кристалла.

   Таким образом, зная фазовую диаграмму пленки, можно управлять её структурой и связанными с ней физико-химическими свойствами. Перенос пленки на твердый носитель осуществляют погружением в раствор и последующим извлечением из него плоской подложки, на которой при этом происходит адсорбция поверхностной пленки. Процесс переноса мономолекулярной пленки можно повторять многократно, получая, таким образом, различные мультимолекулярные слои.

10.Молекулярные кластеры. Методы синтеза.

Молекулярные кластеры представляют собой новую структурную модификацию вещество с манометровыми размером и структурных элементов, которые занимают особое место среди обычных аллотропных форм веществ и формируются при использовании методов получения ультрадисперсных материалов. Наиболее широко известны среди них фуллерены — новая аллотропная молекулярная форма углерода замкнутый полиэдр из атомов углерода должен иметь замкнутую электронную оболочку и высокую энергию связи. Экспериментально, в частности методами испарения графита лазерным пучком, был получен широкий спектр фуллеренов, наиболее стабильными среди которых являются C60 и С70, содержащие соответственно 60 и 70 атомов углерода.

Каждый атом углерода, располагающийся на поверхности сфероида, имеет трех соседей, с которыми реализуются две одинарные и одна двойная связь в результате гибридизации s- и р-электронов. С увеличением диаметра металлического атома необходима большая внутренняя полость в молекуле фуллерена, что обеспечивается в случае фуллеренов с большим числом атомов углерода.

В идеальной молекуле все атомы титана и углерода имеют одинаковую координацию (как в фуллерене С60), равную трем, занимают одинаковые позиции и распределены по вершинам додекаэдра таким образом, что титан связан только с углеродом, а шесть димеров С2 чередуются с восемью атомами титана.

При плазмохимическом газофазном синтезе с лазерным нагревом плазмы наблюдалось преимущественное образование кластерных частиц Ме8С12 и МеmСn (Me = Ti, Zr, Нf, V) с соотношением Ме. С приблизительно 1,5—2,0, а не наночастиц карбидов TiС, ZrС, НfС, VС с ГЦК-структурой. Между тем обычный плазмо-химический синтез без применения лазерного нагрева плазмы позволяет получать только карбидные наночастицы.