Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ C 60 και ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΕΣ ΑΛΕΞΑΚΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ C 60 και ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΕΣ ΑΛΕΞΑΚΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ C 60 και ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΕΣ ΑΛΕΞΑΚΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009 Σύμβουλος Καθηγητής: κ. ΣΩΤΗΡΙΟΣ ΒΕΣ

2 C 60 και Νανοσωλήνες -Μορφές άνθρακα και παρασκευές τους. -Ιδιότητες C 60 και νανοσωλήνων. -Εφαρμογές.

3 -Άμορφος άνθρακας α) Διαμάντι β) Γραφίτης ε) Νανοσωλήνας δ) Φουλερένιο γ) Γραφένιο -Αλλοτροπικές μορφές άνθρακα

4 Δομή Φουλερενίου C 60 -Ανακαλύφθηκαν το 1985 στο Rice University -Το C 60 έχει δομή μπάλας ποδοσφαίρου -Αποτελείται από 12 πεντάγωνα και 20 εξάγωνα -Η διάμετρός του κυμαίνεται από 0,7nm – 1,5nm -Ονομάστηκαν έτσι προς τιμή του αρχιτέκτονα Buckminster Fullerene

5 Παρασκευή φουλερενίου Συσκευή Kratcshmer και Huffmann --Το 1990 αναπτύχθηκε η συσκευή Kratcshmer και Huffmann. -Εισάγεται He σε πίεση 100 Torr. Διαβιβάζουμε τάση για sec στα ηλεκτρόδια γραφίτη Παράγεται σκόνη αιθάλης με 10% από C 60. (C 84, C 70, C 120 ) - Ο καθαρισμός γίνεται με τολουόλιο

6 Νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) Μέθοδοι σύνθεσης CNTs α) Εκκένωση τόξου (Arc Discharge) β) Απόπλυση λέιζερ (Laser Ablation) Μεταξύ 2 ράβδων γραφίτη, που απέχουν 1mm, διαβιβάζουμε 50Α – 100Α, παρουσία He. Μίγμα καταλύτη Co – Ni παρουσία Ar Καθαρότητα 70% Μειονεκτήματα: α) εξάχνωση C και β) πολλά είδη CNTs

7

8

9 γ) Χημική εναπόθεση ατμών (CVD) -Αποσύνθεση αερίων που περιέχουν C. -Πλεονέκτημα ο έλεγχος των παραγόμενων CNTs. Πέντε τύποι CVD α) με H-C (900 ο ) παρουσία Fe β) HiPCO παρουσία οργανομεταλλικών καταλυτών (Fe n C, Fe n CO). Απόδοση Kg/day γ) CVD-CO παρουσία Pb (1200 ο ) δ) CVD με αλκοόλες (καθαροί CNTs) ε) PECVD (Plasma-enhanced)

10

11 Καθαρισμός – εμπλουτισμός CNTs •Αέρια μέθοδος Οξέα αντιδρούν με τον άμορφο C στην κατάλληλη Τ •Υγρή μέθοδος Οξέα αντιδρούν με τους μεταλλικούς καταλύτες (σε συνδυασμό με την αέρια) •Χρωματογραφία - Φυγοκέντρηση Ταξινόμηση CNTs Μέθοδοι ταξινόμησης α) Ιδιότητες (π.χ. δομή, διάμετρος) β) Είδος δυνάμεων (π.χ. ηλεκτρικές) γ) Τύπος μέσου (π.χ. κενό) δ) Βαθμός διαχωρισμού (π.χ. επιλογή ιδιοτήτων) ε) Κλίμακα παραγωγής Τρόποι ταξινόμησης α) Ηλεκτροστατική β) Επίδραση με RN 2 + γ) Επίδραση DNA σε SWCNTs δ) Επίδραση χολικών αλάτων σε SWCNTs

12 Δομή στερεού C 60 Απόσταση κέντρων 2 γειτονικών μορίων 10Ǻ. Οι ανακλάσεις αντιστοιχούν σε κυψελίδα συμμετρίας fcc με α=14,12Ǻ. Μόρια C 60 → ενδοκεντρωμένο κυβικό πλέγμα.

13 Ιδιότητες C 60 Αγωγιμότητα - Υπεραγωγιμότητα Εξάρτηση αγωγιμότητας Rb 3 C 60 με την θερμοκρασία Τ Εξάρτηση αντίστασης των Κ x C 60 με την ποσότητα του Κ

14 Εξάρτηση αντίστασης με τη θερμοκρασία Φάσμα Raman C 60 με Rb: (a) ημιαγωγός (b) μονωτής

15 Ενδοφουλερένια 60 ΔΙΑΛΥΤΗΣ ΔΙΑΛΥΤΌΤΗΤΑ (mg/ml) Τολουόλιο3 Βενζόλιο1,5 Διθειάνθρακας8 Νερό1,3· Metallofullerenes → (Sn, Y, La, K, Li) Non-metallofullerenes → (He, Ne, Ar, Kr, Xe ) Διαλυτότητα Τοξικότητα

16 Δομή CNT Ο CNT είναι τυλιγμένο φύλλο γραφενίου. Διεύθυνση περιστροφής γραφενίου C h = na 1 + ma 2 Διάμετρος CNT Γωνία προσανατολισμού των εξαγώνων προς τη διεύθυνση του άξονα του CNT

17

18 ARMCHAIR (n,n) θ=30 ο ZIGZAG( n,0) θ= 0 ο CHIRAL (n,m) 0 ο <θ<30 ο

19 Ιδιότητες CNTs •α) Ηλεκτρικές ιδιότητες CNTs (n,m) καθορίζουν την chirality και αυτή την αγωγιμότητα. Αν (n-m) διαιρείται με το 3 ο CNT είναι αγωγός, αν όχι ημιαγωγός Εξαγωνική ζώνη πρώτη Brillouin Διάγραμμα ενεργειακών ταινιών του γραφίτη k τέτοιο ώστε: nλ=πd με kd=2n και λ=2π / k

20 Σχέσεις διασποράς ενεργειακών καταστάσεων σε σχέση με το k E=0 Ενέργεια Fermi a) μεταλλικός armchair b) ημιαγωγός zigzag c) ημιαγωγός zigzag

21 D.O.S. Διαγράμματα ασυνέχειες και υψηλές τιμές της διηλεκτρικής συνάρτησης ε με την ενέργεια: ε 2 (ω) = α) Μεταλλικός SWCNT β) Ημιαγωγός SWCNT β) Οπτικές ιδιότητες

22 Διάγραμμα Kataura Διάγραμμα ενεργειακών καταστάσεων ανωμαλιών Van Hove Eij σε συνάρτηση της διαμέτρου των CNTs

23 Σκέδαση Raman SWCNT RBM → Συχνότητα ακτινικών τρόπων ταλάντωσης CNT G-Band → επίπεδες δονήσεις 2 γειτονικών ατόμων C. (ημιαγωγός- αγωγός) D-Band → Ελαττώματα G/D → ποσοτικοποίηση της ποιότητας G΄ → Ύπαρξη ατέλειας στη δομή CNT

24 γ) Μηχανικές ιδιότητες Y =Y = ( ) SWCNTs Ελαστικότητα: 2,8 TPa – 3,6 TPa Αντοχή στην έλξη: 320 GPa –1470 GPa MWCNTs Ελαστικότητα: 1,7 TPa – 3,6 TPa Αντοχή στην έλξη: 270 GPa – 950 GPa

25 Εφελκυσμός Φάσεις προσομοίωσης επιμήκυνσης SWCNT Στερεό υλικό Δέσμη

26 Φάσεις αυξανόμενης συμπίεσηςΦωτογραφία SWCNT Στρέψη Στρέψη και συμπίεση Φωτογραφία SWCNT

27 δ) Θερμική αγωγιμότητα Αγωγιμότητα- θερμοκρασία Αγωγιμότητα – μήκος, για (5,5) SWCNT με α=0,25 Θερμική αγωγιμότητα → βαλλιστική αγωγιμότητα

28 Επίδραση CNT σε κύτταρα μετά από 8 και 12 εβδομάδες a) Χωρίς ατέλεια b) Μία ατέλεια c) Δύο γειτονικές ατέλειες ε) Χημικές ιδιότητες στ) Τοξικότητα CNTs - Έχουν μεγαλύτερη δραστικότητα από γραφένιο λόγω σχήματος - Υδροφοβικοί ζ) Ατέλειες Μειώνουν τις ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες

29 Εφαρμογές C 60 και CNTs α) Οργανικά φωτοβολταϊκά C 60 → n-τύπου ημιαγωγός (δέκτης) C 60 και C 70 Απόδοση 5% - 5,4%. Του Si ~10% β) Αποθήκευση υδρογόνου

30 γ) Ιατρικές εφαρμογές -Trimetasphere C 60 -Αντιαλεργική δράση -Μεταφορείς φαρμάκων δ) Νανο-οχήματα Σασί → phenylene ethylene Τροχοί → C 60

31

32 ε) Δέσμευση HIV- 1 πρωτεάση από C 60 στ) Φίλτρα νερού με C 60 Τα C 60 εμποδίζουν την αναπνοή βακτηρίων στα φίλτρα νερού

33 Εφαρμογές CNTs α) Νανοσωλήνες στην ηλεκτρονική Οι SWCNTs έχουν 1μm μέση ελεύθερη διαδρομη e -. Σχεδόν βαλλιστική ηλεκτρονική μεταφορά. Φάσμα συχνοτήτων της τάξης των GHz. β) Ενεργειακές εφαρμογές i) Μπαταρία Li-ion με CNT Lithium Carbontube

34 ii) Υπερπυκνωτής MWCNTs - Au a)b) c) Νανοκαλώδια CNT/Au d) Ένωση CNT/Au με πάχος ~ 15nm

35 iii) Φωτοβολταϊκά με CNTs

36 γ) Μηχανικές εφαρμογές -3D-νανοϋλικό Ηλεκτρικές – Χημικές Ιδιότητες Μελλοντική εφαρμογή σε διαστημόπλοια Νανομηχανές Μήκος 500nm

37 Διαστημικός ανελκυστήρας Καλώδιο μήκους ~ Km και πλάτους 1.5 m

38

39

40 δ) Χημικές εφαρμογές CNTs Δεσμεύουν ιούς, βακτήρια, χλωριούχα άλατα Χρήση στην αφαλάτωση θαλασσινού νερού Buckypaper

41 Άλλες μορφές άνθρακα Nanobud Ιδιότητες μηχανικές και ηλεκτρικές ως CNT και χημικές ως C 60 Νανοαφρός Μήκος 6 nm άτομα C

42 Ανόργανοι νανοσωλήνες – Ανόργανες δομές φουλερενίων WS 2, MoS 2, BN, H 2 Ti 3 O 7 V 2 O 5

43 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Φουλερένια •οι ηλεκτρικές ιδιότητες αναμένεται να έχουν μεγάλη εφαρμογή σε βιομηχανικό επίπεδο •Η δυνατότητα μεταφοράς στο εσωτερικό τους ατόμων αλλά και φαρμάκων υπόσχεται πολλά στην χημική και ιατρική επιστήμη •Αποθήκη υδρογόνου. Περιβαντολογικό όφελος Νανοσωλήνες •Ισχυρότερο υλικό με τέτοια αναλογία μήκους- διαμέτρου •Αγωγός-ημιαγωγός •Βαλλιστική θερμική συμπεριφορά •Τοξικότητα Κόστος Φουλερένια 2,3$/g έως 376$/g Νανοσωλήνες MWCNTs από 5 €/g έως 10 €/g DWCNTs περίπου 25 €/g SWCNTs από 25€/g έως 200€/g,

44 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον επιβλέποντα καθηγητή μου κύριο Σωτήριο Βε, για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε αναθέτοντάς μου αυτή την εργασία, για την καθοδήγησή του καθ’ όλη τη διάρκειά της και κυρίως για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με ένα ενδιαφέρον και νέο αντικείμενο της φυσικής επιστήμης.


Κατέβασμα ppt "ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ C 60 και ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΕΣ ΑΛΕΞΑΚΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google