Введение к работе
Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению электрических свойств нанокомпозиционных материалов, полученных диспергированием ионных соединений (NaN02 и Agl) и полупроводников (Se) в регулярных пористых диэлектрических матрицах опалов и цеолитов.
Актуальность темы. В современной физике твердого тела пристальное внимание уделяется созданию и исследованию новых материалов с наперед заданными свойствами. Один из путей решения этой проблемы заключается в использовании наноструктур - ансамблей малых частиц (кластеров) размером 1-ЮОнм. Необычные физические свойства таких на-нокластеров, отсутствующие в макроскопических ("массивных") телах, представляют как научный, так и прикладной интерес.
Уникальный метод получения наноструктур в каналах и полостях пористых диэлектрических матриц опалов и цеолитов был предложен и разработан В.Н. Богомоловым в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе ещё в 70-е годы. Этот способ позволяет получать ансамбли идентичных, кристаллографически упорядоченно расположенных в пространстве на-ночастиц с высокой концентрацией (до 5х1020см3) и ультрамалыми размерами (до 1 нм).
В настоящей работе объектами исследования служили новые нанокомпозиционные материалы o-NaN02 и o-Agl, полученные нами при диспергировании в матрице благородного опала хорошо изученных в "массивном" состоянии ионных соединений - нитрита натрия и иодида серебра, а также ультрадисперсный селен в диэлектрической матрице канкринита (C-Se). Параллельно проводилось изучение физических свойств исходных диэлектрических матриц. Эти экспериментальные исследования представляли самостоятельный интерес, поскольку свойства опалов и микроскопических монокристаллов цеолитов к настоящему времени мало изучены физикой твердого тела.
Целью работы являлось создание и экспериментальное исследование диэлектрических и электрических свойств наноком-позиционных материалов на основе регулярных пористых матриц опалов и цеолитов, содержащих ультрадисперсные частицы NaN02, Agl или Se в полостях и каналах.
Достоверность и научная обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивались комплексным характером исследования, корректностью использованных экспериментальных методик и воспроизводимостью результатов измерений, применением современных методов математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ, всесторонним анализом литературы по проблеме исследования.
Научная новизна работы. Автором впервые созданы и экспериментально изучены нанокомпозиционные материалы o-NaN02 и o-Agl. Обнаружение гигантских значений диэлектрической проницаемости нанокомпозитов o-NaN02 и о-Agl (до 108) в области превращения наночастиц ионных соединений в "капли" электролита и наблюдение низкотемпературного сдвига точки Кюри в малых частицах NaN02 (~ 1 ОК по сравнению с "массивным" сегнетоэлектриком) также следует отнести к новым научным результатам, поскольку фазовые переходы в системах малых частиц нитрита натрия и иоди-да серебра в матрице благородного опала ранее не исследовались.
Практическая ценность и теоретическая значимость работы. Проведенные в работе экспериментальные исследования открывают новые практические возможности для создания перспективных нанокомпозиционных материалов и целенаправленного варьирования их физических свойств (температуры фазовых.переходов, величины диэлектрической проницаемости и удельной проводимости). Полученные в работе экспериментальные данные могут использоваться при проверке правильности теорий, описывающих эффективную диэлектрическую проницаемость и электропроводность композитов, а также размерные эффекты в наноструктурах. Электрические
измерения в композиционных материалах, полученных при пропитке твердых пористых матриц жидкими компонентами, могут служить диагностическим инструментом в материаловедении, геофизике, при проведении экологического контроля.
На основании результатов проведенных экспериментальных исследований на защиту выносятся следующие основные положения:
-
Опалы, содержащие регулярные ансамбли малых частиц ионных соединений (нитрита натрия или иодида серебра), обладают гигантской диэлектрической проницаемостью (~108) выше температуры плавления малых частиц.
-
Наночастицы нитрита натрия или иодида серебра в диэлектрической матрице опала демонстрируют значительное уширение (до 100К) температурной области фазового перехода "плавление-отвердевание", характерное для малых частиц.
-
Малые частицы NaN02 в опале проявляют размерный эффекте виде низкотемпературного сдвига точки Кюри (~10К по сравнению с "массивным" сегнетоэлектриком).
-
Монокристаллы цеолита типа X, морденита и канкри-нита обладают сквозной проводимостью, зависящей от степени гидратации образца, и не обладают фотопроводимостью в спектральной области 2+5 эВ.
-
Введение селена в каналы канкринита приводит к возрастанию электропроводности и возникновению фотоотклика с "красной границей" вблизи 3 эВ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-96" (МГУ, Москва, 1996г.), на Псковской областной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов (Псков, 1988 г.), на научных конференциях преподавателей, студентов и аспирантов Псковского государственного педагогического института (Псков, 1987-1998 гг.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 6 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 122 наименований. Работа содержит 99 страниц текста, 74 рисунка, 3 таблицы. Полный объём диссертации, включая список литературы,-179 стр.
Похожие диссертации на Создание композиционных материалов на основе регулярных пористых матриц опалов и цеолитов и исследование их диэлектрических и электрических свойств
