- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный индустриальный университет (гоу мгиу)
- •Содержание
- •Введение
- •Электронное строение
- •Фазовые равновесия и термодинамика
- •Фононный спектр и термические свойства
- •Значения теплоёмкости для материалов в различных состояниях
- •Свойства типа проводимости. Оптические характеристики
- •Значения электросопротивления, теплопроводности, термоэдс и добротности для образцов алюминия и нихрома различной зернистости
- •Магнитные характеристики
- •Влияние размерного фактора на характеристики ферромагнетиков, сегнетоэлектриков и сегнетоэластиков
- •Заключение
Значения электросопротивления, теплопроводности, термоэдс и добротности для образцов алюминия и нихрома различной зернистости
Характеристика |
Алюминий |
Нихром |
|||
L = 50 нм |
L = 100 нм |
Крупное зерно |
L = 500 нм |
Крупное зерно |
|
ρ, мкОм*м |
5,0 |
3,2 |
0,27 |
0,33 |
1 |
α, мкВ/К |
-2,4 |
-2,3 |
-0,5 |
+5,0 |
+3,0 |
λ, Вт/(м*К) |
0,5 |
0,8 |
236 |
0,1 |
12 |
z*106, К-1 |
23 |
2,1 |
0,004 |
7,5 |
0,75 |
Учет нарастающего влияния квантовых эффектов на проводимость нанообъектов особенно важен при разработке таких устройств, как нанодиоды, нанотранзисторы, нановыключатели и т.п. Длина проводов здесь может быть меньше длины свободного пробега, а диаметр их сечения - меньше де-бройлевской длины волны электрона. Проводящие свойства, поведение и стабильность металлических и полупроводниковых нанопроволок, углеродных на-нотрубок и даже отдельных молекул сейчас всесторонне исследуются.
Оптические свойства наночастиц и пленок уже давно в поле зрения исследователей. Например, развита теория отражения, поглощения и пропускания света металлическими пленками с учетом разных факторов (толщина пленок, угол падения света, отношение толщины пленки к длине волны света и др.). Однако конкретная экспериментальная информация применительно к консолидированным наноматериалам с определенным размером зерна не столь многочисленна и исчерпывается эпизодическими сведениями для оксидов алюминия, иттрия и церия. Так, спеченные образцы из нанокристаллического Y2O3 оказались прозрачными для видимого света, поскольку размеры наноттор были меньше длины световых волн. Обычный спеченный оксид иттрия является оптически непрозрачным.
Детально изучены оптические и люминесцентные характеристики полупроводниковых наночастиц. На рис. 2 были показаны спектры поглощения наночастиц селенида кадмия и зависимость энергии максимума полосы поглощения от радиуса наночастиц. Оптические свойства нанополупроводников характеризуются и так называемым голубым сдвигом при уменьшении размеров кристаллитов, а также появлением люминесценции. Интенсивная люминесценция в видимой области спектра наблюдается в кластерном кремнии (нанопористом и нанокристалличсском), что связывается либо с размерным квантованием электронов в кластерах, либо с электронными переходами в образовавшихся многочисленных поверхностных связях типа Si —Н и Si —О —Н.
Магнитные характеристики
Как известно, по магнитным свойствам вещества подразделяются на диамагнетики (например, Сu, Ag, Аu), парамагнетики (Pd, Ti, Zr), ферромагнетики (Fe, Ni, Co), антиферромагнетики (Cr, CuO, NiO) и ферримагнетики (Fe3O4, γ-Fe2O3). Отклик этих веществ на воздействие внешнего магнитного поля имеет много обшего с таковым для сегнетоэлектриков (например, ВаТЮ3) и сегнетопластиков (например, ZrO2) по отношению соответственно к электрическим и механическим полям. Кристаллические материалы, для которых характерно наличие гистерезисных явлений и мартенситных превращений, получили название ферроиков, общим признаком для которых является наличие доменов — областей с максимальными значениями намагниченности (или диэлектрической проницаемости и упругости). Домены ферроиков имеют подвижные доменные стенки (границы), которые представляют собой плоскости двойникования. В табл. 4 схематично показано изменение характеристик различных ферроиков под влиянием соответствующих полей с учетом дисперсности.
Таблица 4