Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Иванцова С. А., Романов Н. А., Калашников С. В., Номоев А. В. Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si // Молодой ученый. — 2012. — №8. — С. 9-11. — URL https://moluch.ru/archive/43/5240/ (дата обращения: 20.07.2018).

Янус-подобные наночастицы.

Уникальные свойства композитных янус-подобных наночастиц обусловили интерес исследователей к их синтезу, о чем свидетельствует большое количество публикаций, например [1, с. 985-992], [2, с. 298-299]. Представляет большой интерес возможность дистанционного управления положением этих наночастиц с помощью магнитного поля с нанометровым разрешением. Такая возможность обусловлена наличием дипольного момента янус-подобных наночастиц, что, в свою очередь, вызвано разной природой их двух составных частей. В случае частицы TaSi2/Si металлической проводимостью обладает соединение TaSi2, а у кремния свободные электроны отсутствуют, что приводит к пространственному разделению электронов, появлению поляризации зарядов и наличию дипольного момента. Взаимодействие дипольного момента с внешними прикладываемыми магнитными полями позволяет изменять пространственную ориентацию янус-подобных наночастиц. Кроме того, силицид тантала (TaSi2) имеет привлекательное сочетание свойств, включающее в себя высокую температуру плавления 5500 °С, низкое сопротивление, высокий модуль упругости, высокое сопротивление окислению на воздухе, а также относительно низкую плотность, а также хорошую совместимость с кремнием. Низкое сопротивление и устойчивость к окислению обусловили применение дисилицида тантала TaSi2 в переключающих устройствах, в качестве барьеров Шоттки, омических контактов, соединителей в интегральных цепях. Приводятся данные [3. с. 69-73] о создании трещинностойкой керамики на основе нанопорошков Ta и Si, в процессе термического прессования которых образуется нанозеренная структура, содержащая фазы TaSi2 и Si.

Характеризация янус-подобных (Janus-like) наночастиц TaSi2/Si.

В настоящей работе впервые получены композитные янус-подобные (Janus-like) наночастицы TaSi2/Si. Проведенный рентгенофазовый анализ установил, что композитный нанопорошок, содержащий эти частицы, состоит из смеси двух фаз: фазы TaSi2 (номер карточки 38-483) и фазы Si (номер карточки 27–1402). В таблице 1 приведены данные РФА композитного нанопорошка TaSi2/Si и сплава, образующегося в графитовом тигле после испарения.

Таблица 1

РФА анализ композитных нанопорошков TaSi2/Si и сплава Ta-Si

X-ray

Шифр

Фазовый состав образцов

61

SiTa (Ta) – порошок

Дифракционная картина смеси двух фаз:
  • - фазы TaSi2 (38483)

  • - фазы Si (27–1402)

62

SiTa тигель, монолит

Дифракционная картина

только фазы Ta5 Si3 (6-594)


SAED-исследования наночастиц TaSi2/Si регистрируют наличие единственной фазы Si в одной половине частицы и танталсодержащую фазу во второй.

Композитные наночастицы не создаются, когда испаряются механически перемешанные два вещества Ta и Si, как показали данные TEM. Так как давление насыщенных паров Si при всех температурах намного выше, Si помещался внизу, а Ta – сверху в графитовом тигле. Если не учесть эту значительную разницу в давлениях насыщенных паров и облучать пучком электронов равномерно распределенную по объему тигля механическую смесь веществ Ta и Si, концентрация паров Si в испарительной камере будет значительно превышать концентрацию паров Ta. В результате создаются условия для синтеза обособленных наночастиц Ta и Si, а композитные наночастиц TaSi2/Si не происходит. Аналогичная схема расположения веществ, учитывающая разницу в давлениях паров испаряемых веществ, использовалась при получении Cu@SiO2 и Ag@Si . При испарении Ta и Si использовались близкие к Cu@SiO2 и Ag@Si условия получения: ступенчатый подъем мощности электронного пучка, расход транспортного газа, геометрия установки. Однако создания частиц ядро-оболочка не происходит, как в случае образования Cu@SiO2, Ag@Si, а образуются янус-подобные композитные наночастицы ТaSi2/Si.

Анализ распределения Ta-Si по размерам.

В результате аппроксимации гистограммы распределения частиц по размерам Ta-Si определены коэффициенты корреляции по логнормальному и гауссову законам, которые соответственно равны 0,95 и 0,93. Так как распределение частиц Та-Si может быть аппроксимировано как логнормальным распределением (рис. 1), так и гауссовым распределением (рис. 2), можно предположить, что механизм образования этих частиц является смешанным. На рис.1 и 2, по вертикальной оси N – число частиц, по горизонтали d – диаметр в нанометрах.

Рис. 1. Логнормальное распределение TaSi2/Si


Рис. 2. Распределение Гаусса частиц TaSi2/Si


Получение ультрадисперсных порошков при быстром нагреве вещества возможно по двум механизмам: жидкокапельному и конденсационному. В первом случае, в результате кипения жидкости, образованной нагревом вещества, в ней создаются пары этого вещества, которые формируясь в жидкие капельки, покидают поверхность нагреваемого вещества. Во втором случае, происходит образование пара над нагреваемым веществом с последующей его конденсацией и образованием наночастиц. Когда преобладает жидкокапельный механизм, происходит конденсация испаренных частиц на этих каплях.


Литература:
  1. Sotiriou G. A., Hir A. M., Lozach P.-Y., Teleki A., Krumeich F. and Sotiris E. Pratsinis. Hybrid, Silica-Coated, Janus-Like Plasmonic-Magnetic Nanoparticles // Chem. Mater. 2011. 23(7).

  2. Hao Chen. Structure and phase transformation of nanocrystalline and amorphous alloy thin films // Dissertation. DAI-B 67/11, p. 6668, May 2007. University of Illinoice at Urbana-Champaign. Publication Number 324814.

  3. Ko I. Y., Park J. H., Nam K. -S., Shon I. J. Pulsed current activated combustion synthesis and consolidation of nanostructured TaSi2 // J. of Ceramic Reseacrh. -2010. V. 11, N. 1.

Основные термины (генерируются автоматически): янус-подобные наночастиц, фаза, наночастиц, дипольный момент, нагреваемое вещество, номер карточки, концентрация паров, TEM, графитовый тигель.


Похожие статьи

Синтез магнитных наночастиц с иммобилизацией на фрактальных...

Концентрация магнетита в полученной жидкости составляла 0,6 ммоль/л. Протекающая в порах диоксида кремния реакция может быть упрощенно записана следующим образом

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Оптические фильтры на основе наноструктур с квантовыми точками

Именно поэтому металлические наночастицы ведут себя на оптических частотах подобно диэлектрикам с дисперсией.

Падающее излучение наиболее эффективно взаимодействует с плазмонной модой, если дипольный момент этой моды параллелен направлению...

Автоматизированный синтез наночастиц | Статья в журнале...

Автоматизированный синтез наночастиц. Автор: Рыжов Олег Александрович.

Продвигаясь далее, поток проходит через контур, нагретый до температуры роста Tg (в некоторых случаях контуры Tn и

Система задания скоростей потоков жидкости-носителя и реагирующих веществ.

Особенности тепловых свойств наночастиц | Статья в журнале...

Такие характеристики вещества, как значения теплоемкости, температуры плавления, температуры Дебая зависят от динамики решетки, которая претерпевает существенные изменения из-за ряда

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Механизмы образования композитных наночастиц...

Наночастицы получены методом испарения вещества релятивистским пучком электронов с последующей конденсацией паров в потоке транспортного газа.

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Создание микро- и наносистем с помощью электрохимических...

С момента открытия явления электрохимических разрядов Физо и Фуко, несколько

Кроме того, обсуждается применение в микро-обработке и получении наночастиц.

Расплавленная соль состояла из 58,5 % молей LiCl и 41,5 % молей KCl, нагретая до нескольких сотен градусов по...

Получение наночастиц оксида ванадия из спиртового раствора...

Подобный фазовый переход изменяет не только такие физические свойства среды как проводимость, показатель преломления, коэффициент

Рис. 2. Спектры поглощения коллоидных растворов наночастиц V2O5, приготовленных с различной концентрацией воды.

Синтез магнитных наночастиц на поверхность диэлектриков

Когда образуется новая фаза, отличная от материала твердого электрода, то оказывается, что при очень низких перенапряжениях, такие процессы не могут начаться.

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Синтез магнитных наночастиц с иммобилизацией на фрактальных...

Концентрация магнетита в полученной жидкости составляла 0,6 ммоль/л. Протекающая в порах диоксида кремния реакция может быть упрощенно записана следующим образом

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Оптические фильтры на основе наноструктур с квантовыми точками

Именно поэтому металлические наночастицы ведут себя на оптических частотах подобно диэлектрикам с дисперсией.

Падающее излучение наиболее эффективно взаимодействует с плазмонной модой, если дипольный момент этой моды параллелен направлению...

Автоматизированный синтез наночастиц | Статья в журнале...

Автоматизированный синтез наночастиц. Автор: Рыжов Олег Александрович.

Продвигаясь далее, поток проходит через контур, нагретый до температуры роста Tg (в некоторых случаях контуры Tn и

Система задания скоростей потоков жидкости-носителя и реагирующих веществ.

Особенности тепловых свойств наночастиц | Статья в журнале...

Такие характеристики вещества, как значения теплоемкости, температуры плавления, температуры Дебая зависят от динамики решетки, которая претерпевает существенные изменения из-за ряда

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Механизмы образования композитных наночастиц...

Наночастицы получены методом испарения вещества релятивистским пучком электронов с последующей конденсацией паров в потоке транспортного газа.

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Создание микро- и наносистем с помощью электрохимических...

С момента открытия явления электрохимических разрядов Физо и Фуко, несколько

Кроме того, обсуждается применение в микро-обработке и получении наночастиц.

Расплавленная соль состояла из 58,5 % молей LiCl и 41,5 % молей KCl, нагретая до нескольких сотен градусов по...

Получение наночастиц оксида ванадия из спиртового раствора...

Подобный фазовый переход изменяет не только такие физические свойства среды как проводимость, показатель преломления, коэффициент

Рис. 2. Спектры поглощения коллоидных растворов наночастиц V2O5, приготовленных с различной концентрацией воды.

Синтез магнитных наночастиц на поверхность диэлектриков

Когда образуется новая фаза, отличная от материала твердого электрода, то оказывается, что при очень низких перенапряжениях, такие процессы не могут начаться.

Механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

Задать вопрос