9.Наноқосылыстарды алудың қандай әдістерін білесіздер?

Қазіргі таңда кейбір наноматериалдарды алудың өнеркәсіптік әдістері белгілі. Алайда осы ғажайып заттар мен компоненттерді алу әдістері мен әдістемелерінің көптеген бөлігі қондырғыларды технологиялық өңдеу сатысында, олар: ірі зертханалар, жартылай өнеркәсіптік және өнеркәсіптік зертханалар. Наноқосылыстарды алудың барлық уақытта өнеркәсіптік болмайтын ең көп қолданылатын әдістеріне тоқталып өтейік. Газфазалы синтез – бұл нанокристалды ұнтақтарды синтездеудің ең қарапайым әдісі. Оқшауланған нанобөлшектерді металлдарды, балқымаларды және жартылай өткізгіштерді белгілі бір температурада, төмен қысымды инертті газ ортасында буландырып суық бетке конденсациялау арқылы алады. Вакуумде буландырумен салыстырғанда инертті ортада буландырылған қосылыс атомдары газ атомдарымен соқтығысуы нәтижесінде кинетикалық энергияларын тезірек жоғалтады.Плазмохимиялық синтез. Бұл әдіс газ фазасынан наноөлшемді бөлшектердің конденсациялануы жүзеге асатын плазма ағынының жылдам салқындауына негізделген. Салқындатудың жоғары жылдамдығы бөлшектердің өлшемдерінің өсуіне және олардың соқтығысқан кезде бірігуіне мүмкіндік бермейді. Реакциялар туынтектің түзілуінің жоғары жылдамдығын жіне олардың өсуінің ең аз жылдамдығын беретін тепе-тең емес шарттарда жұзеге асады.Плазмохимиялық синтез үшін (3500-7500⁰С) азоттың, аммиактың, көмірсутектің, аргонның және т.б доғалық, жоғары немесе аса жоғары жиілікті разрядтарда алынған төменгі температуралы плазма қолданылады. Мұндай температуралар плазмада электрондар мен иондардан басқа қозған күйде тұратын, радикалдар мен бейтарап бөлшектердің бар екендігін жоққа шығармайды. Бұл реакцияның жылдам өтуіне әкеледі және оларда барлық бастапқы заттар қатысады.Нанокомпозициялық ұнтақтардың механохимиялық синтезі. Механохимиялық синтез дегеніміз сұйықтар мен қатты денелерде кез келген механикалық әсер ету кезінде жүретін және заттарды құрылымдық және фазалық өзгерістерге ұшырататын, жаңа химиялық қосылыстар мен композициялар түзетін физикалық-химиялық үдерістер жиынтығы. Механохимиялық үдерістер кәдімгі кристалл құрылымдардың түзілуі қиындаған кезде салыстырмалы төмен температурада жүзеге асады, бұл заттардың нанокристалды және аморфты жағдайда түзілуіне әкеледі.

10. Нанокристалды ұнтақтарды синтездеу әдісі жөнінде не білесіз?

Нанокристалдар-деп көлемі молекуладан үлкен (яғни 10 нм-ден ), бірақ макроскопиялық кристалдардан біршама кіші бірнеше атомжиынтығын айтады.

О лардың физикалық және химиялық сипаттамасы әр түрлі болкы мүмкін, себебі нанокристалдардың атом-криссталдық торлары және кристализациялану жағдайы әртүрлі, сонымен қатар олардың анизотропты қасиет көрсететін кристалдық торлары бар. Нанокристалдыр радиоэлектроникада, кванттық электроникада және акустикада кеңінен қолданылады.

Газфазалы синтез – бұл нанокристалды ұнтақтарды синтездеудің ең қарапайым әдісі. Оқшауланған нанобөлшектерді металлдарды, балқымаларды және жартылай өткізгіштерді белгілі бір температурада, төмен қысымды инертті газ ортасында буландырып суық бетке конденсациялау арқылы алады. Вакуумде буландырумен салыстырғанда инертті ортада буландырылған қосылыс атомдары газ атомдарымен соқтығысуы нәтижесінде кинетикалық энергияларын тезірек жоғалтады.

Әртүрлі газдарда әртүрлі металдарды буландыру арқылы алған бөлшектерді зерттеу бөлшектердің мөлшері инертті газдың қысымы, және атомдық массасына және буландыру жылдамдығына тәуелді екенін көрсетті. Аллюминий буларын Н2, Не және Аr орталарында 0,1-0,9 дан 2,7-3 мм.сын.бағ. бойынша конденсациялау диаметрлері 20-дан 100 нанометрге дейінгі бөлшектер түзілетіні анықталды. Одан кейінірек Аr және Не ортасында екі металдың пары қоспасынан жоғарыдисперсті балқымалардың Аu-Сu, Fе-Сu диаметрлері 16-50 нм. сфералық бөлшектер алына бастады. Мөлшерлері ≤ 20 нм бөлшектер сфералық формада, ал одан үлкен бөлшектер бұрышты болуы мүмкін.

Буландыру-конденсациялауға арналған қондырғылар буландыратын затты енгізу әдісіне, буландыруға арналған энергия түріне, реакция ортасына, конденсация процесін жүргізілуге және түзілген бөлшектерді жинау жүйесіне байланысты ерекшеленеді.

Металды буландыруды тигельде металл ұнтақтарын шашырату, сұйық ағыны, металды инертті газдардың иондарын буландыру арқылы жүргізуге болады. Энергия электр тоғын сымнан өткізу арқылы тікелей қыздыру, лазерлі немесе электро-сәулелі қыздыру көмегімен жүзеге асады. Булану процесі вакуумде жүзеге асады, ағындарда қозғалмайтын инертті газдар,соның ішінде плазмалық. Температурасы 4500-9500⁰С бу-газ қоспасының конденсациялануы ол үлкен көлемді суық инертті газбен толтырылған камераға түскен кезде болады. Салқындау тез кеңею және суық атмосферамен жанасу нәтижесінде болады.

Ерітінділерден синтездеп алу-қазіргі таңда кеңінен қолданылып келе жатыр, оның 3 түрі кездеседі:

Төмен температуралы (ерітінділер,су,қышқыл,спирт қатысында), сегнет тұзынан, калий дигидрофосфатынан, нафталиннен өте үлкен кристалдар алу үшін қолданылады.

Жоғары температуралы (тұз ерітінділері) темір тәріздес қосылыстардан нанокристалдар алынады.

Гидротермалды. Кварцты өнімдерден нанокристалдар алу үшін қолданнылады.