История открытия и физико-химические свойства золотых нанотрубок

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Марийский государственный университет»

Физико-математический факультет

Кафедра физики и материаловедения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Физика конденсированного состояния»

на тему: «ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗОЛОТЫХ НАНОТРУБОК»

Выполнил:

обучающийся

Матвеев И. А.

Руководитель:

Миронов Г.И.

Йошкар-Ола, 2022 г.

Оглавление

Введение        2

История открытия золотых нанотрубок.        4

Теоретические аспекты энергетического спектра систем из атомов золота.        5

Лекции        9

Заключение        44

Список литературы        45

Введение

Актуальность темы. Интерес к исследованию физической природы свойств золотых систем обусловлен тем, что их физические свойства могут значительно отличаться, хотя их химический состав одинаков. Отличия свойств золотых материалов вызваны тем, что электронная конфигурация атомов золота в соединениях обусловлена особенностями структуры этих соединений. Наиболее важную роль играет координация атомов в соединениях.

Золото – необычное природное вещество и по своему внешнему виду, и по свойствам. Природные и синтезированные наноструктуры золота открывают широкие возможности для развития различного рода направлений нанотехнологий. На уровне нанометра возникают качественно новые эффекты, свойства и процессы, определяемые квантовой механикой, размерным квантованием в малых структурах и рядом других факторов. Свойства наночастиц резко отличаются от свойств макропорций того же вещества. Наноструктуры золота являются эффективнейшим катализатором, предоставляя ученым ранее неизвестные химические, механические, электрические и магнитные свойства, которых нет в физическом макромире. На базе этих знаний можно будет создавать новые электрические или химические сенсоры, а также сверхточную электронику [1].

Длинные одностенные золотые нанотрубки (5,3) (в последующем SWGT) с диаметром около 2 нм были экспериментально синтезированы с помощью UHV-TEM при 150 К [2]. Синтез золотой нанотрубки был мотивирован необходимостью миниатюризации электронных устройств. Благодаря своим уникальным электрофизическим, физико-химическим и геометрическим свойствам они являются весьма перспективным материалом для применения в различных областях науки и техники. SWGT (5, 3) подобна углеродной нанотрубке (CNT) за исключением того, что сотовидная сеть углеродистых атомов в CNT заменена треугольной сетью золотых атомов. Геометрическая модель SWGT, состоящая из пяти атомных рядов, спирально закрученных вокруг оси трубки, показана на рис. 1. Для теоретического исследования и анализа кластеров одностенной золотой нанотрубки, состоящих из атомов переходных металлов, в которых электроны находятся частично в локализованном, частично в делокализованном состояниях, мы будем использовать модель Хаббарда [3]. Настоящая работа посвящена вычислению и исследованию функций Грина, корреляционных функций, построению спектров в модели Хаббарда в приближении статических флуктуаций [4] в случае, когда кластер состоит из 15, 20, 23 и 40 атомов.

 Цель работы: рассмотреть историю открытия и исследование физико-химических свойств золотых нанотрубок.

Объект работы: золотые нанотрубки.

Предмет работы: энергетический спектр золотых нанотрубок.

Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

История открытия золотых нанотрубок.

        Золотые нанотрубки были открыты относительно недавно – в 2015 году. Они были получены в ходе экспериментов учеными английского университета Лидса.  Над проектом работали Сунджи Е, который работает не только при университете Лидса, но также и в школе физики и астрономии Лидса, профессор Стив Эванс, Джеймс Маклафлан.