Transcript جلسه سوم
LOGO جلسه سوم : انواع روش های سنتز نانو مواد روشهای سنتز : روش با ال به پایین بطور کلی می توان سه دیدگاه کلي براي توليد مواد نانو ساختار ارائه شده است .در روش اول که به روش از بال به پايين مرسوم است ،مواد حجيم با استفاده از يک سري از ابزارها ،به مواد ريزتر و در نهايت به مواد نانومتري تبديل می شوند.اين روش ابتدا توسط فيمن مطرح شد .روش های تغیير شکل شدید SPDو یا ليتوگرافي که در صنايع الکترونيک کاربرد وسيعي دارد ،از جمله اين روش ها هستند روش میانی روشهایی که در این طبقه بندی قرار می گيرند عبارتند از آلیاژسازی مکانیکی ،ماشين کاری در بعد ماکرو و غيره .به عنوان مثال در روش آلياژ سازي مكانيكی برای شروع فرآیند ساخت از پودرهای میکرومتری استفاده می گردد و در ادامه به كمك آسياب مکانیکی ،ذرات پودر بصورت نانو ذرات یا نانو ساختار ها تبديل مي گردد. روش پایین به بال در این روش ها مواد نانو با استفاده از به هم پيوستن بلوك هاي سازنده مانند اتم ها و مولكول ها و قرار دادن آنها در كنار يكديگر و يا استفاده از خود آرايي توليد مي گردند خود آرايي عبارت است از طراحي مولكول ها و ابر مولكول ها كه اساس تشكيل آنها مكمل بودن شكل ساختاري است .اتم ها و مولكول ها همواره در جايي قرار خواهند گرفت كه كمترين انرژي آزاد را داشته باشند یعنی به سمت انرژي آزاد ) (ΔGمنفي تمايل دارند .انرژي آزاد يك سيستم بوسيله استحكام پيوند و انتروپي تعيين مي شود .تکنيک هاي سل-ژل و رسوب دهي از فاز بخار در اين تقسيم بندي جاي مي گيرند. آسياب گلوله اي ساينده یک همزن مخلوط گلوله و پودر را به حرکت و سایش وا می دارد. ین آسیاب ها می توانند حجم زیادی از پودر ها( )0.5 -40Kgرا در واحد زمان آسیاب کنند آسیاب سیاره ا ی حرکت محفظه آن همانند حرکات سیاره هاست .این حرکت با قرارگيری بر روی یک دیسک چرخان پشتیبان ایجاد می شود که سبب حرکت محفظه ها حول محور خود می گردد .نيروی گریز از مرکز ایجاد شده بسبب حرکات دیسک که ناش ی از چرخش دیسک پشتیبان است ،برروی پودرهای موجود در محفظه و همچنين گلوله ها اثر گذاشته و منجر به خردایش و آسیاب می گردد. بخوبي شناخته شده است كهه خواص پودرهاي مخلوط شهده محص ه ههول نه ه ههايي مانن ه ههد توزي ه ههع انههدازه ذرات ،درجههه بههي نظ ه ، آم ههورن ش ههدن و اس ههتوكيومتري نهههايي بههه شهرايط آسههياب شههدن بس ه ه ه ه ه ه ه ههت ي دارد و در ص ه ه ه ه ه ه ه ههورت بررس ه ه ه ه ه ه و كنته ه ه ه ه ههرل ش ه ه ه ه ه هرايط، محصه ههول نهه ههايي هته ههري بدسه ههت مي آيد. لیتوگرافی: این روش برای تولید چیپ های الکتریکی با برجستگی هایی کوچک تر از 100nmمورد استفاده قرار می گیرد در این روش مطابق شکل (الف)یک فیفر سیلیسیومی اکسید شده با یک پوشش از یک الیه حساس به نور با ضخامت 1µm تحت پرتو فرابنفش قرار می گیرد .پرتو عبوری می تواند از شیارهای ماسک عبور کند که پس از عبور از یک سری لنزها اندازه الگو کاهش یافته و در نتیجه یک واکنش فتو شیمیایی جاییکه پرتو با الیه حساس به نور برخورد می کند. قسمت های در معرض پرتو در حین مرحله آشکار سازی همانطور که در شکل (ب) مشاهده می شود حل شده و یک کپی از الگو ماسک شکل می گیرد .سپس مجموعه در یک محلول اسیدی قرار گرفته و اسید با الیه اکسید سیلیسیوم واکنش داده و باعث حذف الیه اکسید سیلیسیوم می گردد البته اسید هیچ واکنشی با الیه حساس به نور و سیلسیوم نمی دهد (شکل (ج)) .همچنین الیه حساس به نور در محلول های اسیدی مختلف مطابق شکل (د) حل شده بعالوه با اچ کردن بیشتر الیه سیلیسیومی از مناطق در معرض اسید نیز حذف روش های سنتز پایین به بال سنتز از فاز مایع سل-ژل سنوشی ی هیدرترمال روش سل-ژ ال: نقطه آغازی فرآیند ،تشکیل محلولی ااز پیش ماده ها درون یک حالل مناسب است .موادی که معمول به عنوان پیش ماده استفاده می گردند عمدتا از نوع نمک های فازات معدنی یا ترکیبات آلی فلزی مانند یون های فلز آلکوکسید درون لی اندهای آلی (لی اند ،یون یا مولکولی است که در یک ترکیب کمپلکس در همسای ی یک اتم یا مولکول مرکزی قرار گيرد) مانند Ti(OC4H9)4قرار دارد .در اثر واکنش پلیمریزاسیون پیش ماده یک سوسپانسیونا کلوئیدی یا سل تشکیل می شود .در سل ذرات با اضافه کردن سورفکتانت بصورت مجزا و کامال پراکنده ای در درون سوسپانسیون قرار می گيرند .ذرات را می توان بوسیله عملیات های خاص ی از داخل سوسپانسیون استخراج کرده تا تحت عملیات های تکمیلی بعدی قرار گيرند و یا می توان بر روی یک زیر لیه رسوب داده شوند .در ادامه فرآیند سل-ژل بوسیله عملیات شیمیایی می توان با غير فعال کردن سورفکتانت سل را به نوعی ژلا که شبکه بهم پیوسته ای ااز ذرات درون محلولا است ،تبدیل نمود .ژل ،نوعی از سوپر پلیمر یا بیشمار مولکول در یک شبکه آزاد سه بعدی ( یا دو بعدی بصورت فیل ی بر روی یک زیر لیه) می باشد .با تبخير حالل یک فیلم چ ال یا نانو متخلخل بدست می آید. تنظیم پارامترهای روش سل-ژل برای سنتز انواع نانوساختارها: در روش سل ژل به کمک تغیير و تنظیم شرایط و مراحل سنتز می توان انواع ساختارهای نانو متری را بدست آورد .به طور مثال به کمک استخراج نانو ذرات از سوسپانسیون سل می توان نانو پودرها ) (0Dو با تنظیم شرایط رسوب گذاری در روش سل ژل می توان انواع ساختارهای نانو متری مانند: نانوپوشش ها ) ،(2Dمواد بالک نانو ساختار ) (3Dمانند غشاهای متخلخل را بدست آورد روش سونو شیمی: LOGO