Bài giảng Chương 2: Khái quát về vật liệu từ Nano

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

122
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chương 2: Khái quát về vật liệu từ Nano do TS. Nguyễn Khánh Dũng biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về từ học Nano, cấu trúc Nano từ, ứng dụng công nghệ Nano trong việc chế tạo vật liệu từ. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 2: Khái quát về vật liệu từ Nano

CHƢƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ VẬT LiỆU TỪ NANO TS. NGUYỄN KHÁNH DŨNG
NỘI DUNG I. Từ học nano 1. Cấu trúc nano từ 2. Từ học nano II. Ứng dụng công nghệ nano trong việc chế tạo vật liệu từ 1. Công nghệ nano – Khoa học nano 2. Chế tạo vật liệu từ nano 3. Nghiên cứu vật liệu từ nano ở Việt nam.
Vật liệu từ nano có thể đƣợc hiểu là: 1. Các vật liệu từ mà cấu trúc của chúng bao gồm các hạt có kích thước cỡ nanomét (10-9m). 2. Vật liệu từ đƣợc chế tạo theo công nghệ nano. Vậy để hiểu về vật liệu từ nano chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu trúc, từ tính của vật liệu có cỡ hạt nanomét và ứng dụng công nghệ nano vào việc chế tạo vật liệu từ.
§1. Cấu trúc nano 1. Khái niệm: Cấu trúc nano bao gồm các chấm lƣợng tử, các lƣỡng cực lƣợng tử, các dây lƣợng tử - thuộc về các mạch lƣợng tử của các máy tính lƣợng tử có kích thƣớc nanomét. Nền tảng của cấu trúc nano là nguyên tử và phân tử.
2. Cấu trúc Nguyên tử: a. Vài nét lịch sử
Một số mô hình nguyên tử Dalton 1802 Thomson 1897 Rutherford 1911 Bohr 1913 Banh bida Bánh hạt nho Đám mây điện tử Lớp vỏ e-
b. Các mẫu cấu trúc nguyên tử Nguyên tử là phần tử bé nhỏ nhất cấu tạo nên vật chất. Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dƣơng, xung quanh hạt nhân có các điện tử mang điện âm, chuyển động trên các quỹ đạo khác nhau. Mỗi nguyên tố hóa học có một loại nguyên tử đặc trƣng. Kí hiệu nguyên tử ZXA - X là tên nguyên tử (nguyên tố hóa học) - Z là số điện tử hay số proton của hạt nhân - A là số khối lƣợng (số nucleon)
a.1. Maãu Rutherford (1911): - Nguyeân töû laø haït nhoû nhaát cuûa nguyeân toá hoùa hoïc, coù kích thöôùc khoaûng 10-9m - Giöõa nguyeân töû laø haït nhaân mang gaàn nhö toaøn boä khoái löôïng nguyeân töû (3,35.10-27kg), coù ñieän tích döông (+1,6.10-19C), kích thöôùc ~ 10-14m - Xunh quanh haït nhaân laø caùc ñieän töû, coù ñieän tích aâm (-1,6.10-19C), chuyeån ñoäng treân caùc quyõ ñaïo khaùc nhau, saép xeáp theo caùc lôùp - Nguyeân töû soá z = soá ñieän tích döông = soá e-, laø soá thöù töï nguyeân töû trong baûng tuaàn hoaøn. - Khoâng giaûi thích ñöôïc hieän töôïng böùc xaï.
a.2. Maãu N.Bohr (1913): - Töông töï maãu Rutherford - Caùc electron chuyeån ñoäng treân caùc quyõ ñaïo beàn, ôû traïng thaùi döøng, khoâng böùc xaï vaø khoâng haáp thuï naêng löôïng - Chæ khi electron nhaåy töø quyõ ñaïo döøng naøy sang quyõ ñaïo döøng khaùc noù môùi böùc xaï hoaëc haáp thuï moät löôïng töû naêng löôïng hfmn=Em-En - Chæ ñuùng cho nguyeân töû coù ít ñieän töû vaø khoâng giaûi thích ñöôïc hieäu öùng Zeeman (söï taùch caùc vaïch phoå khi ñaët nguyeân töû trong töø tröôøng).
a.3. Maãu Xommecphen : - Töông töï maãu Bohr - Caùc e chuyeån ñoäng treân caùc quyõ ñaïo öùng vôùi moät löôïng töû soá n=1,2,3..., do ñoù naêng löôïng cuûa e vaø khoaûng caùch cuûa noù tôùi haït nhaân giaùn ñoaïn. - Ñöa theâm löôïng töû soá l ñeå xaùc ñònh hình daïng cuûa quyõ ñaïo cuûa e, löôïng töû soá m xaùc ñònh söï ñònh höôùng cuûa quyõ ñaïo (l, m laø caùc soá nguyeân).
a.4. Mẫu nguyên tử Paoli: - Paoli ñöa theâm löôïng töû soá s, goïi laø spin, öùng vôùi söï töï quay cuûa e vaø nguyeân lí loaïi tröø (trong nguyên tử không thể có 2 điện tử cùng có 4 số lượng tử như nhau). - Giaûi thích ñöôïc hieäu öùng Zeeman bình thöôøng (phoå bò taùch thaønh hai vaïch) nhöng khoâng giaûi thích ñöôïc hieäu öùng dò thöôøng (phoå taùch thaønh nhieàu vaïch).
a.5. Maãu De Broglie, Heisenberg vaø Schrödinger - Coi nguyeân töû coù tính chaát soùng, khi noù chuyeån ñoäng gaén vôùi moät quaù trình soùng naøo ñoù, coù naêng löôïng: E=hf=mc2, lan truyeàn cuøng phöông vôùi nguyeân töû. - Moâ taû traïng thaùi caùc haït (electron, photon..) ñaëc tröng bôûi baùn kính r, caùc soá löôïng töû n, l, m vaø s töông öùng vôùi moät haøm soùng (phöông trình Schrödinger) : y   2  i      U t  2m  - Tôùi nay vaãn chöa coù maãu hoaøn toaøn hoaøn chænh.
c. : N RA ELECTRON
c.2. Haït nhaân nguyeân töû: - Haït nhaân khoâng chæ goàm moät loaïi haït maø coù raát nhieàu loaïi vôùi caùc tính chaát khaùc nhau, soá haït leân tôùi haøng traêm, coù theå phaân laøm caùc haït chuû yeáu: + Barion: proton, notron,lamda, sigma... + Lepton: nôtrino, muon, tau... + Medon: pion, kao, Dmedon... + Quac: quac leân, quac xuoáng, quac laï... Moãi lepton vaø quac goàm 6 haït vaø 6 phaûn hat, laø caùc haït vaät chaát. Ngoaøi ra coøn caùc haït khaùc nhö haït photon...(haït böùc xaï, laø löôïng töû cuûa caùc tröôøng töông taùc giöõa caùc haït vaät chaát vôùi nhau)
PHÁT HiỆN HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
SỰ TỒN TẠI CỦA NGUYEÂN TÖÛ KÍCH THÖÔÙC NGUYEÂN TÖÛ
NHÌN THAÁY NGUYEÂN TÖÛ
Một số tính chất của nguyên tử: • Các nguyên tử được sắp xếp theo một sơ đồ tuần hoàn (bảng tuần hoàn). • Các nguyên tử phát xạ hoặc phát ánh sáng ở những tần số xác định: hfmn=Em-En • Các nguyên tử có mômen động lượng và từ tính. • Sự tồn tại của các nguyên tử là do có các lực tương tác giữa các phần tử cấu tạo nên nguyên tử.
TÓM TẮT - Tâm nguyên tử - Kt: 10-9m Hạt nhân - Kl: 3,35.10-27kg - Đt: +1,6.10-19C (proton) - Nhiều loại hạt Nguyên tử ZX A - Quay quanh hạt nhân - Năng lượng gián đoạn E=hf=hc/λ=Em-En Điện tử - Nglí loại trừ: n, l, m, s - Đt: -1,6.10-19C - Kl: 9,1.10-31kg
3. Phân tử: Là các phần tử bé nhỏ nhất tạo ra các hợp chất hóa học, chúng là các hạt trung hòa về điện. • Phân tử đơn nguyên tử: H2 • Phân tử lưỡng nguyên tử: H2O • Phân tử nhiều nguyên tử: SrFe12O19 • Các đại phân tử: các phân tử sinh học như protein, polisaccarit (tinh bột), lipit...