Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1T2-2013 Fyzikální chemie NANOmateriálů … „One nanometer is one billionth of a meter. It is a magical point on the scale of length, for this is the point.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1T2-2013 Fyzikální chemie NANOmateriálů … „One nanometer is one billionth of a meter. It is a magical point on the scale of length, for this is the point."— Transkript prezentace:

1 1T Fyzikální chemie NANOmateriálů … „One nanometer is one billionth of a meter. It is a magical point on the scale of length, for this is the point where the smallest man-made devices meet the atoms and molecules of the natural world.“ (Professor Eugen Wong, Assistant Director of the National Science Foundation, 1999) 2. Struktura a stavové chování pevných látek

2 2 Obsah přednášky (2014) 1. Struktura pevných látek 1.1 Základní krystalové struktury 1.2 Prvky: Kubické krystalové struktury (sc, bcc a fcc) 1.3 Prvky: Hexagonální struktura (hcp) 1.4 Sloučeniny AB a AB 2 2. Proč jsou jaké jsou 3. Stavové chování pevných látek (EOS) 3.1 Závislost objemu na teplotě (izobarické EOS) 3.2 Závislost koeficientu α V na teplotě a tlaku 3.3 Závislost objemu na tlaku (izotermní EOS) 3.4 Závislost koeficientu κ T na teplotě a tlaku 3.5 Integrace Murnaghanovy a Birchovy-Murnaghanovy EOS

3 3 Co už známe ? Obecná a anorganická chemie II – Základy krystalochemie (N101006) Úvod do studia materiálů (N108004) Chemie a fyzika pevných látek (N108006) Krystalochemie (N101009) Struktura pevných látek

4 4 Pevné látky:- krystalické (monokrystalické, polykrystalické) - amorfní Krystalová struktura = prostorová mřížka + základní motiv Definovaný způsob rozmístění základních stavebních částic (báze) v prostoru vykazující translační symetrii (periodicitu) na dlouhou vzdálenost. Krystalová struktura je vnějším projevem silového působení (energetických poměrů) v krystalu

5 Krystalografické soustavy

6

7 7 Krystalografické směry a roviny Millerovy indexy (hkl) krystalografických rovin jsou indexy, které definují roviny atomů v krystalu podle jejích průsečíků s krystalografickými osami.

8 Základní krystalové struktury Vybrané strukturní typy Prvky Sloučeniny AB Sloučeniny AB 2 A1Cu(fcc)B1NaClC1CaF 2 (fluorit) A2W(bcc)B2CsClC2FeS 2 (pyrit) A3Mg(hcp)B3ZnS(sfalerit)C3Cu 2 O(kuprit) A4C(dia)B4ZnS(wurtzit)C4TiO 2 (rutil) A5β-Sn(tet)C5TiO 2 (anatas) A6In(tet) A9C(grafit) Značení struktur (příklady Au, GaAs) Strukturbericht (A1, B3) Pearsonovy symboly (cF4, cF8) Prostorové grupy (Fm3m, F43m) Prototypy (Cu, ZnS(sfalerit))

9 9 Krystalové struktury prvků

10 10 Kubické struktury prvků scbccfcc

11 11 Krystalografické roviny v kubické struktuře x y z

12 12 Struktura fcc (111)(110)(100) Krystalová rovina (hkl)(111)(110)(100) Mezirovinná vzdálenost d(hkl)a/√3a/√2a N at (stejná rovina) 624 N at (sousední rovina) Atomová hustota (počet/plocha) (4/√3)/a 2 √2/a 2 2/a 2 Relativní zaplnění plochy (%)90,6655,5478,54

13 13 Struktura bcc (111)(110)(100) Krystalová rovina (hkl)(111)(110)(100) Mezirovinná vzdálenost d(hkl)a/√3a/√2a N at (stejná rovina) 040 N at (sousední rovina) 424 Atomová hustota (počet/plocha) (1/√3)/a 2 √2/a 2 1/a 2 Relativní zaplnění plochy (%) 34,0183,3058,90

14 14 Hexagonální struktura prvků hcphcphcphcp Millerovy indexy (hkil), i =  (h + k)

15 15 Struktura hcp (001)(010)(100) Krystalová rovina (hkil)(001)(100) Mezirovinná vzdálenost d(hkl)a/√3a/(√3/2) N at (stejná rovina) 62 N at (sousední rovina) 35 Atomová hustota (počet/plocha) (2/√3)/a 2 √(3/8)/a 2 Relativní zaplnění plochy (%) 90,6648,10

16 16 Dutiny v struktuře fcc 8x tetraedrická dutina (2:1), (r T /r fcc ) min = 0,225 4x oktaedrická dutina (1:1), (r O /r fcc ) min = 0,414

17 17 Strukturní typy sloučenin AB Alkalické halogenidy, oxidy, sulfidy, selenidy, teluridy, karbidy a nitridy kovů ZnS (sfalerit): Halogenidy Cu, fosfidy, arsenidy a antimonidy prvků A III, sulfidy, selenidy a teluridy kovů

18 18 Strukturní typy sloučenin AB 2, spinely AB 2 O 4 CaF 2 : Halogenidy, hydridy, oxidy (např. CeO 2, HfO 2, ThO 2, ZrO 2 ) MgAl 2 O 4 (spinel) O 2- fcc, Mg 2+ 1/8 tetra, Al 3+ 2/4 okta: Ternární oxidy (Co,Cu,Fe,Mn,Ni,Zn,…)(Al,Co,Cr,Fe,Mn,…) 2 O 4

19 19 Strukturní typy sloučenin AB 2 TiO 2 (rutil) TiO 2 (anatas)

20 20 Proč jsou jaké jsou? Quantum mechanics Empirical potentials Tlak Teplota Quasiharmonic approximation Equation of state (EOS)

21 21 Proč jsou jaké jsou? 1eV = 1,6022  10 –19 J 1eV atom –1 = 96,4853 kJ mol –1 ZnO

22 22 Proč jsou jaké jsou?

23 23 EOS – pevné látky

24 24 EOS – pevné látky „cold“ pressure „thermal“ pressure

25 25 EOS – pevné látky

26 26 EOS – pevné látky Pt T. Sun et al.: Lattice dynamics and thermal equation of state of platinum, Phys. Rev. B 78 (2008) (12 pp).

27 27 V = f(T ), α V = konst., [p] Látka V m (298 K) [m 3.mol -1 ]  V  (298 K) [K -1 ] C(dia) Fe(bcc) Pb(fcc) K(bcc) 3, , , , , , , , Teplotní roztažnost

28 28 V = f(T ), α V = f(T ), [p] Teplotní roztažnost

29 29 Teplotní roztažnost J. Hama, K. Suito: Thermoelastic model of minerals: application to Al 2 O 3, Phys. Chem. Minerals 28 (2001)

30 30 Látka  [K -1 ]  [K] ZrW 2 O 8 Ag 2 O PbTiO 3 Si -9, , , Změna vibračních modů (LT) Fázová transformace 2. řádu (LT-HT) Ag 2 O Negativní teplotní roztažnost

31 31 Anizotropie teplotní roztažnosti AlN

32 32 Závislost α V na tlaku

33 33 V = f(p), κ T = konst., [T] Látka V m (298 K) [m 3.mol -1 ] κ T  (298 K) [Pa -1 ] C(dia) Fe(bcc) Pb(fcc) K(bcc) 3, , , , , , , , Stlačitelnost

34 34 Murnaghan (1944) B = 4-7 EOS – pevné látky

35 35 Látka B 0 (GPa) B MoS 2 MoSe 2 WSe 2 MgO KNbO 3 BaTiO 3 CaZrO 3 YAlO 3 FeB 2 GaN PbF 2 53,4 45, ,4 47,0 9,2 11,6 4,1 4,15 5 6,4 5,9 7,3 4,4 4,5 7,9 EOS – pevné látky Murnaghan (1944)

36 36 Birch-Murnaghan (1947) Generalizovaný tvar pro B = 4 EOS – pevné látky

37 37 EOS – pevné látky Eulerova míra konečné deformace Birch-Murnaghan T = 0 K

38 38 EOS – pevné látky Birch-Murnaghan (2 nd order)

39 39 EOS – pevné látky

40 40 EOS – pevné látky

41 Integrace Murnaghanovy EOS

42 42 Integrace Murnaghanovy EOS

43 43 Gibbsova energie


Stáhnout ppt "1T2-2013 Fyzikální chemie NANOmateriálů … „One nanometer is one billionth of a meter. It is a magical point on the scale of length, for this is the point."

Podobné prezentace


Reklamy Google