Blog

Molekül İçi Etkileşim 
Molekül İçi Etkileşim  1980'lerin başındaki icadından bu yana, SPM deneyleri çok yol kat etti. Başlangıçta deneylerde vurgu esas olarak atomik konumların çözünürlüğü iken, bugün deneysel sonuçlar, yüzeylerin kimyasal bileşimi, moleküler üst tabakalardaki molekül içi etkileşimlerin aracılık ettiği toplu etkiler, kimyasal reaksiyonlar veya moleküler difüzyon için aktivasyon engelleri gibi heterojen konular hakkında bilgi sağlayabilir. uzun menzilli elektron etkileşimleri ve farklı durumların yaşam süreleri ve manyetik sınırlama nedeniyle doğrusal olmayan ve anizotropik etkiler. İdeal olarak, deneysel veriler apaçıktır. Bir veri kümesi yalnızca bir ve yalnızca bir yorumu kabul eder. Ancak, daha önce de vurgulandığı gibi, genellikle durum böyle değildir. Çok çeşitli atomik konumlara sahip iki farklı model hesaplama seti, Si üzerinde aynı tahmin edilen LEED görüntülerine yol açar. SPM enstrümanlarını bu kadar başarılı yapan kısmen "atomları görme" yeteneğiydi. Ancak, örneğin düz yüzeylerde STM taramalarında atomlar gerçekten "görülüyor" mu? Açıkçası, eğer belirli bir SPM deneyinin yorumu oldukça önemsiz ise, o zaman bugün giderek daha fazla araştırılan ve manipüle edilen daha ince etkilerin doğru bir şekilde yorumlanması için bir sistem hakkında kapsamlı analiz ve yüksek düzeyde anlayış gerekir. Bu da, hem deneycilerin hem de teorisyenlerin belirli bir yöntemdeki olası eksikliklerin farkında olmalarını ve bir yöntemin dışladığı sorunları başka yollarla ele alabilmelerini gerektirir. Burada, tekniklerin hem yeteneklerini hem de yorumlama problemlerini gösteren STM ve SFM'den birkaç örnek sistemi ele alıyoruz: • Au(110) ve Au(111) gibi düz metal yüzeyler üzerinde atomik çözünürlüğe sahip ölçümler, deneylerde ilk yapılanlar arasındaydı. Au(110) ve sıkı paketlenmiş Au(111) yüzeyinin eksik sıra rekonstrüksiyonuna ilişkin ilk STM deneyleri arasındaki aralık beş yıldan azdı. Bu süre zarfında STM, bir yüzeydeki monoatomik adımları görüntüleyen bir araçtan, tek atomların konumunu çözebilen bir araca geliştirildi. • Manyetik yüzeyler üzerinde yüksek yerel çözünürlüğe sahip tünelleme spektroskopisi deneylerinin geliştirilmesi, odak noktasının yüzey topografyasının analizinden yüzey elektronik yapılarının ayrıntılı bir analizine doğru değiştiğini gösterir. • Silisyum (111) 7 × 7 yüzeyi, SFM tarafından atomik çözünürlükte görüntülenen ilk yüzeydi ve deneyler için bir kıyaslama yüzeyi olmaya devam ediyor. Bu kısmen geleneğe bağlı olmakla birlikte, atomik çözünürlük için açık bir test sağlayan ayırt edici ve karmaşık yüzey yapısından da kaynaklanmaktadır. SFM'nin hikayesi aynı zamanda Si(111) 7×7 görüntülemenin hikayesidir ve bu nedenle deneysel geliştirmeye iyi bir örnektir. • Elbette, yalıtkan bir yüzeyi düşünmeden SFM'nin gelişimini gerçekten tartışamayız. Aslında, bir yalıtım malzemeleri sınıfı muhtemelen deneylerin en iyi kesitini sağlar; NaCl, MgO ve NiO gibi basit kübik kristaller, hem deney hem de teori için en büyük zorluklardan bazılarını sunmuştur. STM'nin yeteneğinin ilk gösterimi, 1982'de bir platin plaka üzerinde tünel açma akımının üstel bozulmasını gösterdikleri bir makalede yayınlandı. Moleküller arası etkileşim örnekleri Moleküller arası etkileşimler nelerdir Dipol dipol etkileşimi Güçlü Etkileşimler Güçlü Etkileşimler Nelerdir Zayıf etkileşim türleri Hidrojen bağı güçlü etkileşim midir Moleküller arası bağların hepsi zayıf etkileşim midir Daha sonra, iki boyutlu bir tarama mekanizması dahil ettiler ve 1982'de ve yine 1983'te Au(110)'un yüzeyini taradılar. Bir yıldan daha kısa bir süre içinde yayınlanan iki ayrı yayının görüntülerinin kalitesi karşılaştırıldığında, şimdiden not ediliyor. çözünürlükte önemli bir gelişme. Au(110) yüzeyinin ilk görüntüsü (çerçeve (b)) altta yatan atomik yapının yalnızca oldukça belirsiz bir şekilde tanımlanmasına izin verirken, ikinci görüntü (çerçeve(c)) zaten yazarların iki farklı yeniden yapılandırmayı çözmesine izin veriyor: 1 ×2 rekonstrüksiyonu, yüzeyin [1 ̄11] yönü boyunca iki sıralı fasetlerden kaynaklanırken, üç sıralı fasetler 1×3 rekonstrüksiyonuna yol açar. Aynı zamanda STM, Si(111) yüzeyinin 7×7 rekonstrüksiyonunu görüntülemede başarılı oldu. Ancak bu aşamada enstrüman, bugünkü yeteneğinden hâlâ çok uzaktaydı. Günümüzün yüksek çözünürlüklü taramalarının tipik bir alanı alınırsa, yanal çözünürlüğün en iyi ihtimalle 0,5 nm olduğu, Si(111) gibi Si yüzey atomlarının birbirinden oldukça uzak ama tam olarak uzak olmadığı yarı iletken bir yüzey için yeterli olduğu anlaşılır. iki atom arasındaki mesafelerin 0,2–0,3 nm mertebesinde olduğu sıkı paketlenmiş bir metal yüzey için yeterlidir. Tek atomları görüntüleme yeteneği, 1980'lerin sonlarında ve 1990'ların başlarında geniş çapta kullanıldı. Prensip olarak, bazı 3 boyutlu geçiş metalleri gibi bazı özellikle zor malzemelerin olası istisnası dışında, metal bir yüzeyin herhangi bir yapısını atomik çözünürlükle çözmek artık mümkündü. Geriye dönüp bakıldığında bu, aletin çözünürlüğüyle ilgili bir sorun değil, tekil atomların dalgalanma yüksekliğiyle ilgili bir sorundur. Daha sonraki bölümlerde sunulan STM teorisinin uygulamalarında, bu yüzeylerin bazılarının normal tünel açma koşullarında 2 pm'den daha az bir yüzey dalgalanmasına sahip olduğu gösterilecektir. Bu, atomik çözünürlükle bu yüzeylerin görüntülenmesini, cihazın stabilitesi ve titreşim sönümleme sorunu kadar yanal çözünürlük sorunu olmaktan çıkarır. Araştırmanın odağını etkileyen bir sonraki gelişme, düşük sıcaklıklı STM'lerin ortaya çıkışıydı. Düşük sıcaklıklar, doğru görüntülerin önündeki birkaç önemli engeli ortadan kaldırır. Birincisi, adatomların ve adsorbatların, özellikle metaller üzerindeki hareketliliğidir. İkincisi, ortam koşulları altındaki birçok fiziksel özelliğin istatistiksel doğasıdır. Oda sıcaklığındaki bir STM, örneğin manyetik özellikler gibi bu özelliklerin yalnızca ortalamasını sağlayacaktır ve bu nedenle bu özelliklerin yerel korelasyonunu incelemek için uygun değildir. Yakın zamanda yapılan bir deneyi gösteren Au(111) yüzeyinin görüntülerinde görüldüğü gibi, düşük sıcaklıklı STM de biraz iyileştirilmiş bir çözünürlüğe sahiptir. Bugün, sıkı paketlenmiş metal yüzeylerde atomik çözünürlük, dünyadaki birçok laboratuvarda rutin olarak elde edilmektedir. Hatta bu çalışmalar, tek tek durumlarda, tek elektronik durumların net bir resmini sağlar. Ancak teorik açıdan bakıldığında, geliştirme bu deneysel yeteneği yaklaşık on beş yıllık bir gecikmeyle yakaladı. Bunun nedeni, yüzey elektronik yapısının yanı sıra tünel açma koşulları altındaki fiziksel süreçler için güçlü modelleme araçlarına ihtiyaç duyulmasıdır. Bu gelişmelerin tarihi ve günümüz teknolojisinin durumu esasen bu çalışmanın konusunu oluşturmaktadır.

Nanomalzeme Mühendisliği – Nanomalzeme Mühendisliği Ödevleri – Nanomalzeme Ödev Hazırlatma – Nanomalzeme Alanında Tez Yazdırma – Nanomalzeme Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları 

Nanomalzeme Mühendisliği

Nanomalzemeler, boyut boyutu 1 ila 100 nm arasında değişen bir veya daha fazla dış boyuta sahip malzemeler olarak tanımlanır. Nobel ödüllü bir Amerikalı fizikçi olan Richard Feynman, nanoteknolojiye modern ilginin başlamasıyla geniş çapta kredilendirildi. 1959 yılında, bir Amerikan Fizik Derneği’nin yıllık toplantısında “Altta çok yer var” başlıklı vizyoner bir konuşma yaptı.

Konuşmasında, küçük ve kesin araçlar kullanarak atom düzeyinde tek tek atomları ve molekülleri manipüle etmenin kavramsal temellerini attı. 1974 yılında bir Japon Profesör Norio Taniguchi, bu alanı nanometre ölçeğinde imalat malzemelerinin hassasiyet seviyesini tanımlayan “nanoteknoloji” olarak adlandırmıştı.

Geçtiğimiz on yıllarda, nanomalzemeler olağanüstü fizikokimyasal özellikleri nedeniyle nanoteknolojilerin önemli bir ürünü olarak dünya çapında patlayıcı bir şekilde büyüyor. Nanomalzemeler, üstün mekanik, kimyasal ve fiziksel özelliklerin yanı sıra yüksek yüzey/hacim oranına sahip oldukları için benzersiz fonksiyonel uygulamalar sunar.

Çeşitli uygulamalar için yüksek işlevselliğe ve uygun özelliklere sahip nanomalzemelerin üretilmesi esastır. Genel olarak, nanomalzemeleri sentezlemek için “Yukarıdan aşağıya” ve “Aşağıdan yukarıya” yöntemler olmak üzere iki yaklaşım vardır.

“Yukarıdan aşağıya” yaklaşım için, atomik düzeyde belirli bir kontrol olmaksızın dökme malzemelerden yapılar ve cihazlar yapmayı içerir. “Yukarıdan aşağıya” yönteminin ana faydalarından biri, endüstriyel ortamda büyük ölçekli üretimdir.

Bununla birlikte, bu yöntemin ana eksiklikleri, yüksek maliyet ve enerji tüketimi, uzun işlem süresi ve yüzey yapılarının deformasyonudur. Mekanik frezeleme, kesme, kimyasal aşındırma, lazerle ablasyon, elektro-patlama ve litografiyi içerir.

Aksine, “Aşağıdan yukarıya” yöntemi, kontrollü bir nanoyapı oluşturmak için atomik ölçekli malzemelerin birleştirilmesini içerir. Bu yöntemin avantajları ekonomik teknik, kontrol edilebilir parçacık boyutu, yüzey özellikleri ve biriktirme parametreleridir.

Bununla birlikte, bu yöntemin dezavantajları, seri üretimde zorluktur ve nanomalzemelerin kimyasal olarak saflaştırılması gerekir. Fiziksel ve kimyasal işleme “Aşağıdan yukarıya” yöntemleri, eğirme, atomik katman biriktirme, buhar fazı biriktirme, elektrolitik biriktirme, kendiliğinden oluşan tek katman, sprey piroliz ve sol-jel yöntemidir.

Nanomalzemelerin Türü

Organik ve inorganik kategorilere ayrılabilen çeşitli nanomalzemelerdir. Organik gruplar için fulleren, tek duvarlı karbon nanotüp (CNT), grafen ve buckyball gibi karbon bazlı nanomalzemelerden oluşur. Öte yandan, inorganik grup ayrıca metal, metal oksit ve kuantum noktaları kategorilerine ayrılabilir.

Yaygın olarak kullanılan metal ve metal oksit nanomalzemeler altın (Au), alüminyum (Al), gümüş (Ag), bakır (Cu), çinko (Zn), alüminyum oksit (Al2O3), silikon oksit (SiO2), demir oksittir (Fe2O3). ), titanyum dioksit (TiO2) ve bakır oksit (CuO). Ayrıca, kuantum noktalarının örnekleri kadmiyum selenit (CdSn) ve çinko sülfürdür (ZnS).

Nanomalzemeler, şekillerine ve boyut sayılarına göre birkaç sınıfa ayrılabilir. Örneğin, sıfır boyutlu (0-D), tek boyutlu (1-D), iki boyutlu (2-D) ve üç boyutlu (3-D). 0-D nanomalzemeler, fulleren, altın ve gümüş nanoparçacıklar gibi küresel ve küme formlarında sergiler.

Ayrıca, 1-D nanomalzemeler, örneğin karbon nanotüp (CNT) gibi tüp, tel, fiber veya çubuk formlarında kendini gösterir. Ek olarak, 2-D nanomalzemeler, grafen veya grafen oksit (GO) gibi film veya tabaka formlarındadır. Ayrıca 3 boyutlu nanomalzemeler elmas ve grafit gibi 3 boyutlu yapıdadır.

Bu nanomalzemeler amorf veya kristal yapılarda sergilenebilir. Çeşitli boyutlarda nanomalzeme türlerini göstermektedir. Bu bölümde, çeşitli alanlarda geniş uygulanabilirlikleri nedeniyle karbon bazlı nanomalzemeler vurgulanmaktadır.

Nano malzeme örnekleri
Nanomalzeme üretim yöntemleri
Nanomalzeme Nedir
Nanomalzemelerin sınıflandırılması
Nanomalzemelerin kullanım Alanları
Doğal nanomalzemeler
Nano malzeme çeşitleri
Nano malzeme üretimi

Fulleren (0-D)

Fullerenler, Buckyball veya Buckminister fullerene (C60) olarak da bilinen karbondan oluşan molekülerdir. 1985 yılındaki ilk keşifleri, 10 yıl sonra kimyada Nobel ödülüne layık görüldü. Tüp, elipsoid veya içi boş küresel şekiller şeklinde karbon atomlarından yapılırlar.

Fullerene, olağanüstü dayanıklılık, yüksek elektron afinitesi, olağanüstü radikal süpürücüler ve modifikasyon kolaylığı gibi birçok benzersiz özellik sergiledi.

Bununla birlikte, fulleren’in polar çözücü içinde çözünmemesi, uygulanabilirliğini sınırlamıştır. Son zamanlarda CNT ve grafen bazlı materyallerin araştırılmasına artan odaklanma ile fullerene olan ilgi giderek azaldı.

Karbon Nanotüpler (1-D)

CNT’ler, bir nanometre aralığında çaplara sahip silindirik karbon yapılardır. CNT’ler yapılarına ve geometrilerine göre temel olarak tek duvarlı karbon nanotüp (SWCNT) ve çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) olarak sınıflandırılır. SWCNT, tek bir grafen tabakasının yuvarlanmasıyla oluşturulurken, MWCNT, birden fazla grafen tabakasının yuvarlanmasıyla oluşturulur.

CNT’ler, keşfedilmelerinden bu yana bilimin çeşitli alanlarında büyük ilgi gördü. Bunun nedeni, olağanüstü mekanik, termal ve elektriksel özellikler gibi istisnai ve arzu edilen özellikleridir. Ayrıca, CNT’lerin yüzey özellikleri, gereken uygulamaya göre kolayca tasarlanabilir ve uyarlanabilir.

Farmasötik, tıp, biyosensör, biyoremediasyon, biyoyakıt hücresi geliştirme, tarım ve gıda işleme endüstrilerinde kullanımları gibi CNT’lerle çok çeşitli uygulama olanakları araştırılmıştır.

Grafen ve Türevleri (2-D)

Grafen, iki boyutlu ve altıgen bir petek yapısı şeklinde paketlenmiş tek bir sp2 hibrit bağlı karbon atomu tabakasıdır. 2004 yılında Konstantin Novoselov ve Andre Geim tarafından grafenin keşfi, potansiyel uygulamalarını keşfetmeye büyük ilgi gösterdi.

Grafen ve türevlerinin sentezi için en yaygın kullanılan yöntem, kimyasal buhar biriktirme (CVD), epitaksiyel büyüme ve mekanik eksfoliasyon yöntemleridir. Grafen ve türevleri benzersiz kimyasal, fiziksel, elektronik, optik ve termal özelliklere sahiptir.

Bu mükemmel özellikleri nedeniyle, grafen ve türevleri, biyomedikal, elektronik, biyosensör, enerji depolama ve çevre kirliliği kontrolü başta olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesinde dikkat çekmiştir.

Grafit (3-D)

Grafit, sp2 hibritleştirilmiş kristal yapısı ile zayıf Van der Waals kuvvetleri aracılığıyla çok sayıda grafen levha katmanının bağlandığı katmanlı bir petek yapısıdır. Aynı zamanda dünyanın en yumuşak minerallerinden biri olarak bilinir. Bozulmamış grafit, kristal pul, damar veya yumru ve amorf grafit olmak üzere üç ana tipte sınıflandırılabilir.

Bununla birlikte, bozulmamış grafit, kırılgan yapıları, kesme düzlemleri ve tutarsız mekanik özellikleri nedeniyle sıklıkla kullanılmaz. Grafitin en yaygın uygulaması lityum iyon pillerde, yağlayıcılarda, refrakterlerde ve kurşun kalemlerdedir.

Etiketler: , , , , , ,

Bir yanıt yazın