1 / 16

Nanožice

Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko. Nanožice. Jure Strle mentor: prof. dr. Dragan Mihailovič maj 2007. Kazalo. Uvod Sinteza Lastnosti Nanožice Mo 6 S 9- x I x Zaključek. Uvod. 1D nanostrukture 1991 S. Iijima odkrije ogljikove nanocevke

markku
Télécharger la présentation

Nanožice

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Univerza v LjubljaniFakulteta za matematiko in fiziko Nanožice Jure Strle mentor: prof. dr. Dragan Mihailovič maj 2007

  2. Kazalo • Uvod • Sinteza • Lastnosti • Nanožice Mo6S9-xIx • Zaključek

  3. Uvod 1D nanostrukture • 1991 S. Iijima odkrije ogljikove nanocevke • znanih več tipov 1D nanostruktur: - nanožice - nanocevke - nanopaličice - nanopasovi • veliko različnih materialov tvori nanostrukture: - čisti elementi (C, Si, B, Au, Fe, Ni,...) - oksidi (MgO, Al2O3, TiO2, ZnO,...) - nitridi (GaN, AlN,...), karbidi (SiC,...) - kovinski halkogenidi (CuS, MoS2,...) - polprevodniki (GaAs, InP,...) - druge

  4. Sinteza Strategije za 1D rast • A) rast narekuje anizotropna kristalna zgradba • B) rast nanožice iz kapljice taline zmesi • C) uporaba šablone ali kalupa • D) uporaba reagentov, ki zavirajo rast določenih kristalnih površin • E) samourejanje 0D nanodelcev • F) zmanjševanje velikosti obstoječih 1D mikrostruktur

  5. Sinteza Mehanizem para-kapljevina-trdnina • zlitina ima nižje tališče kot posamezne snovi • pri kondenzaciji elementa iz pare se ta najprej raztaplja v kovini (topilu), po prenasičenju raztopine pa se izloča na njeni površini • primer: nanožica Ge s katalizatorjem Au I - nastanek zlitine II - nukleacija III - vzdolžna rast nanožice • soroden mehanizem raztopina-kapljevina-trdnina

  6. Sinteza Uporaba šablon • kanali v poroznih materialih • samourejene molekularne strukture • substrati s primerno topografijo: - kanali - lomi večplastnih filmov - robovi kristalnih plasti • obstoječe nanožice • navadno rast poteka iz raztopin • polikristalinične nanožice

  7. Sinteza Druge metode • rast s pomočjo oksidov • karbotermične reakcije • mehanizem para-trdnina • rast s pomočjo zavirajočih reagentov ... Nadzor rasti • premer • orientacija • mesto rasti

  8. Lastnosti Termična stabilnost • tališče snovi se zniža, ko se zmanjšajo dimenzije • konci nanožic iz nekega materiala se začnejo taliti pri tudi do 300 K nižjih temperaturah, kot je tališče večjih kosov enake snovi • lažja manipulacija z žicami (rezanje, varjenje) • velika občutljivost na okolje Optične lastnosti • z manjšanjem premera nanožice se zamaknejo energijski nivoji • modri premik absorpcijskega spektra • izsevana svetloba je polarizirana vzdolž osi nanožice • z nanopaličicami ZnO so uspeli ustvariti laserski efekt

  9. Lastnosti Mehanske lastnosti • dlačice materiala – manj defektov na enoto dolžine kot 3D monokristali • visoka trdnost in elastičnost • leta 1997 izmerijo mehanske lastnosti nanopaličic z mikroskopom na atomsko silo E ... prožnostni modul I ... vztrajnostni moment ploskve (preseka) f... gostota sile trenja P ... sila osti mikroskopa

  10. Lastnosti Mehanske lastnosti

  11. Lastnosti Elektronski transport • z manjšanjem premera se spremenijo elektronske lastnosti nanožic, z zamiki elektronskih pasov se lahko odprejo ali povečajo energijske vrzeli med njimi • opaženi so bili prehodi: - kovina -> polprevodnik - polprevodnik -> izolator • kvantizacija prevodnosti (v enotah 2e2h-1) je neodvisna od materiala • nanožice se ponujajo kot zelo perspektiven element v izgradnji elektronskih naprav z “bottom-up” pristopom • nanožice so uspeli urediti že v vrsto osnovnih elektronskih naprav: - diode - FET tranzistorji - logična vrata AND, OR, NOR

  12. Mo6S9-xIx Odkritje • 1993 – nanocevke MoS2 • 2001 – nanocevke MoS2I1/3 • 2003 – družina molekularnih nanožic Mo6S9-xIx Zgradba • analiza je potekala z metodami XRD, EXAFS (rentgenska spektroskopija) in TEM spektroskopijo • molibdenovi atomi tvorijo oktaedre • v verigo jih povezujejo atomi žvepla • oktaedri so obdani z atomi žvepla in joda • stabilne za x = 4.5, 6 (Mo6S3I6, Mo6S4.5I4.5) • premer ene nanožice je 0.95 nm • pri sintezi so posamezne nanožice šibko vezane v svežnje

  13. Mo6S9-xIx Sinteza • kristalizacija iz plinaste faze • stehiometrijo določa razmerje množin vhodnih elementov nMo : nS : nI = 6 : 3 : 6 ali 6 : 4.5 : 4.5 • nanožice Mo6S9-xIx niso najstabilnejše spojine Mo, S in I, zato je med produkti veliko z žveplom bogatih nečistoč • dvofazna sinteza – nanožice iz prve faze ponovno “pečemo” ob presežku joda, kemijsko ravnotežje reakcije premaknemo k nanožicam • transportna reakcija – nanožice se razgradijo in ponovno sintetizirajo na hladnejšem delu ampule

  14. Mo6S9-xIx Mehanske lastnosti • visok Youngov prožnostni modul Ey • nizek strižni modul G

  15. Mo6S9-xIx Prevodnost • izračun: visoko anizotropna kovina • z več metodami smo merili različno debele svežnje nanožic 10-1000 nm

  16. Zaključek Zakaj jih imamo radi • Mo6S9-xIx nanožice so topne v veliko organskih topilih in vodi • zaključene so z atomi žvepla in se kot take rade vežejo s tiolno vezjo z: - biološkimi molekulami (nanosenzorji, nanoelektrode, molekularna stikala in spomin) - zlatimi delci (za povezavo z zunanjim svetom) - drugimi spojinami z žveplom • s pomočjo funkcionalizacije (pripetjem željenih kemijskih skupin) koncev nanožic jih želimo uporabiti za povezave med različnimi elektronskimi elementi na molekularnem nivoju s procesom samourejanja Hvala za pozornost!

More Related