Funktionella Material KOO

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Funktionella Material KOO"

Anders Martinsson
för 7 år sedan
Visningar:

1 Funktionella Material KOO Vecka 1 K:F 17/3 Nanotillämpningar av polymerer F1-2 nomenklatur 2 K:F 24/3 Enhetsceller, Bravaisgitter A2-4 Vanliga kristallstrukturer för nanomaterial. Hitta koordinationspolyedrar 3 K:F 31/3 Fastfasdiffusion på nanoskala - VSS A5 Beräkningar (ev. Stig Stenström FEM) FEM på nanoprickar 4 OBS! K:E 27/4 Smältpunkt för nanopartiklar - VLS A10-11 Fasseparation av nanopartiklar Sintring av nanopartiklar 5 K:F 5/5 Glaser,färgning med nanopartiklar F11 Porösa material 6 K:F 12/5 Piezoelektriska nanoverktyg, Kvantprickars optiska egenskaper 7 K:F 16/5 Reservdag OBS Tisdag!

2 Sökning på nano och poly i titeln på vetenskapliga artiklar under 2005 (1 jan- 15 mars) Gissa hur många?: T ex: 803 st Non-isothermal crystallization behavior of low-density polyethylene/copper nanocomposites Biocatalytic approaches for synthesis of conducting polyaniline nanoparticles Flame-resistant polymer nanocomposites based on layered silicates Poly(methylmethacrylate)-silica nanocomposites films from surfacefunctionalized silica nanoparticles Structural characteristics and properties of silica/poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) nanocomposites prepared by mixing colloidal silica or tetraethyloxysilane (TEOS) with PHEMA Non-isothermal crystallisation kinetics of self-assembled polyvinylalcohol/silica nano-composite Formation of nanoimprinting mould through use of nanosphere lithography

3 Lektion 1 Innehåll 1. Nomenklatur 2. En tillämpning inom nano Syntes tätpackning (räkneövning) Bildanalys Magnetisk avbildning 3. Tensider, block-copolymerer i syntes 4. Kolloidsyntes av nanopartiklar

5 Emulsionspolymerisation Initiatorn måste vara löslig i vatten, t ex peroxodisulfatjon [S 2 O 8 ] 2- Den hydrofoba monomeren bildar stora miceller med hjälp av ytaktiva ämnen. Ovanför CMC (kritiska micellbildningskoncentrationen) bildas ett stort antal små miceller av enbart det ytaktiva ämnet. Monomeren diffunderar långsamt i vattenfasen, reagerar med initiatorn. Vid 4-5 monomerer börjar den bli hydrofob - söker sig till de mindre polymer-micellerna (väldefinierade storleksmässigt). Storleksselektion kan förbättras med elektrofores Latex = supension av polymerpartiklar i vatten.

6 Polystyren (PS) kan tillverkas som oerhört jämnstora och perfekta sfärer Normalt genom emulsionspolymerisation Används t ex som fyllmedel (ofta ihålig) och filmbildare i vattenbaserade färger Kan vi använda dessa för nanoteknologi?

Partiklarna konsolideras (kompakteras) mha en droppe (4 ul) natriumdodecylsulfat c.

7 a. 3-5 ul av en 5% monodispers PS-lösning i vatten/etoh sätts på ett substrat. Partiklarna får flyta av på en vattenyta (hög renhet, annars sjunker partiklarna) b. Partiklarna konsolideras (kompakteras) mha en droppe (4 ul) natriumdodecylsulfat c. Filmen lyfts upp på substratet igen och undersöks med laserdiffraktion eller mikroskopi. Jämn interferensfärg - jämnt lager

8 Martin Eks vinterhobby: spela nanokula Dålig vätning

9 AFM-bild. Perfekt packning av PSsfärer i 2-D? Fouriertransform visar typ av tätpackning och perfektion 496 nm PS-sfärer

10 Negativ av första bilden? 1040 nm PS-sfärer Metall förångad genom masken av PS-sfärer

11 Förångning av metall (Ni) igenom PS-lagret. (AFM-bild) Höjd 10 nm, bredd ca 140 nm Annealing (värmebehandling) ger mer sfäriska partiklar, 65 nm i diameter

12 Kan man göra andra mönster? 10 o rotation av lager 2 Simulerat mönster 30 o rotation av lager 2 Simulerat mönster

13 Avbildning av magnetisk struktur mha MFM, Magnetic Force Microscopy. a) första (normal) scan. b) scan i lift mode med magnetisk tip. Single domains syns i de flesta partiklar.

14 Andra tillämpningar? Växa arrays av Fe-katalyserade kolnanorör - fältemitters Här: 3-DOMmaterial. Porös kromoxid. Porösa elektroder, fotoniska kristaller

Nya material med nanostruktur Mesoporösa material -Upptäcktes 1992 -Oorganisk fas + långkedjig tensid

15 Nya material med nanostruktur Mesoporösa material -Upptäcktes Oorganisk fas + långkedjig tensid -Solidifiering oorg. fas -Avlägsna org. fas -Ev. andra template Användning: katalys, assymetrisk syntes, nanoelektronik

16 I st f cetyltrimetylammoniumklorid: Blockcopolymerer Ex. Pluronics 123 (P123), non-jonisk tensid (BASF) (EO) 20 (PO) 70 (EO) 20

17 Mesoporös silica Amorf men välordnad! TEM-bild SEM-bild

vattenlösning 20-65 o C -Na 2 O/SiO 2 /H 2 O 2.4/ 9.2/ 88.

18 Kan man bestämma porernas storlek? Typisk syntes * MCM-41-material (raka porer) -Alkyltrimetylammonium, C n H 2n+1 (CH 3 ) 3 N i vattenlösning o C -Na 2 O/SiO 2 /H 2 O 2.4/ 9.2/ 88.4 wt% tillsätts droppvis, omrörning -24h 100 o C, ph 10 justeras med HAc, upprepas efter 2 dygn. - Tvätt med EtOH/ HCl tar bort 95% av tensiden -Torkning, calcinering 550 oc, BET, SAXS, TEM *Kruk et al., J.Phys.Chem. B. 104(2000)292

19 MESOPORÖS CERIUMDIOXID? -CeO 2 har stark tendens att kristallisera -Kristallisationen bryter upp de flytande kristallerna Bulksyntes ger blåsbildning - tunna filmer?

20 Mikrotomsnitt genom materialet kanaler! Högupplöst TEM av tunnfilmsceria (spincoating) The National Center for HREM, Lund University, Reine Wallenberg

21 Syntes av nanokluster (en standardsyntes) Resultat: Au-partiklar ca 18 nm

22 Syntes av kärna-skalkluster Au-kärnan tillverkas först, Pd-skalet i steg 2 Au/Pd

23 Colloidal particles 5 nm Au colloid from toluene solution. GaAs substrate InAs whiskers 1 µm Pd colloids also works. (Olivier Balmes, J-O Malm, Sebastian H, Materials chemistry)

Relevanta dokument

Sökning på nano och poly i titeln på vetenskapliga artiklar under 2010 (1 jan- 15 mars) Gissa hur många?:

Nanotillämpning 1 Sökning på nano och poly i titeln på vetenskapliga artiklar under 2010 (1 jan- 15 mars) Gissa hur många?: T ex: Non-isothermal crystallization behavior of low-density polyethylene/copper