Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Заглянем в наномир?

01.04.2009 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 5969 | Комментарии (2)

наномир

Нанотехнологии в технике, биологии, метрологии – судя по симпозиумам РАН и других научных организаций, нет темы более актуальной и, наверное, более поддерживаемой государством материально. В наномире все меняется. Там другие законы, другие трудности и другие возможности. Из той информации, которую мы нашли в Интернете, можно заключить, например, что температурная шкала, основанная на температурах плавления и затвердевания чистых веществ, в наномире не действует. Наши реперные точки МТШ-90 уже нельзя назвать реперными!

Дело в том, что при уменьшении размеров частицы изменяются не только её механические свойства, но также и её термодинамические характеристики - температура её плавления становится гораздо ниже, чем у образцов обычного размера. Используя сверхчувствительный калориметр с чувствительностью 0,1 нДж, ученые показали, что температура плавления наночастиц алюминия падает с уменьшением размеров частицы. При этом температура плавления частицы размером 4 нм уменьшается на 140°С по сравнению с температурой плавления образца алюминия обычных размеров При уменьшении диаметра наночастиц из олова до 8 нм их температура плавления падает на 100°С (от 232°С до 132°С). При этом самое большое падение температуры плавления (более чем на 500°С ) было обнаружено у наночастиц золота.

Причина такого катастрофического падения температур плавления металлов в том, что у наночастиц очень большая часть атомов находится на поверхности. У «нанокубика» из алюминия размером 5 нм на поверхности находится примерно 12% всех его атомов. На поверхности кубика размером 1 нм, вообще, находится больше половины всех атомов. Известно, что атомы, расположенные на поверхности кристаллов, находятся в особых условиях. Силы, заставляющие их находиться в узлах кристаллической решётки, действуют на них только снизу. Поэтому поверхностным атомам (или молекулам) ничего не стоит «уклониться» от влияния молекул, находящихся в решётке, причем относительно свободны сразу несколько поверхностных слоёв атомов. В результате, на поверхности всех кристаллов образуется как бы наноплёнка жидкости. Толщина жидкой плёнки на поверхности кристалла растёт с температурой, так как более высокая тепловая энергия молекул вырывает из кристаллической решётки больше поверхностных слоёв. Теоретические оценки и эксперименты показывают, что как только толщина жидкой плёнки на поверхности кристалла начинает превышать 10% размеров кристалла, кристаллическая решётка разрушается и частица становится жидкой.
Очевидно, что «легкоплавкость» наночастиц следует учитывать на любых нанопроизводствах. Известно, например, что размеры современных элементов электронных микросхем находятся в нанодиапазоне. Поэтому понижение температуры плавления кристаллических нанообъектов накладывает определённые ограничения на температурные режимы работы современных и будущих микросхем.

Другие статьи раздела

Все статьи раздела "Интересные факты о температуре"

Комментарии:

Kirilov, | МГУ

Сейчас эти «нанотехнологии» - очень модное направление в науке. Кто смог привязать тему к «нано», тот и деньги из бюджета получит. Такая глупость порой получается. А все потому, что делят деньги и темы не ученые, а «чиновники от науки», которые, хотя порой и называются профессорами, но науку только тормозят.

Добавить комментарий: