Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Диаграмма состояния сплавов. Кривые - зависимости температур кристаллизации от взаимной концентрации компонент сплава.
Рисунок 2 - Диаграмма энтальпии сплава “BEANs” в зависимости от температуры для различных его фаз - аморфной,жидкой и кристаллической (Image courtesy of Daryl Chrzan)
Рисунок 3 - Команда ученых слева направо Joel Ager, Daryl Chrzan and Eugene Haller (Photo by Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab Public Affairs)

"NanoBEAN" на страже информации

Ключевые слова:  информация, эвтектика

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

21 сентября 2010

Фазовые переходы сплавов при изменении температуры можно использовать для создания устройств памяти. Ученые из Berkeley Lab и Калифорнийского университета работали над созданием эвтектического сплава. Это сплав металла и полупроводника, названного BEANs по первым буквам фразы на английском языке binary eutectic-alloy nanostructures (бинарные наноструктуры эвтектических сплавов).

В качестве источника фазового перехода может выступать электрический ток или луч лазера. Сплав переходит из кристаллического в аморфное состояние или обратно. В качестве компонент сплава используются германиевые наночастицы и кремнезем. Полученный сплав эвтектический – это мелкодисперсная смесь разнородных кристаллов, которые кристаллизуются при одинаковой постоянной температуре, наименьшей возможной для рассматриваемой системы. Рисунок 1 показывает общую диаграмму состояния сплавов и кривые охлаждения. Как видим, при температуре кристаллизации отмечается некоторая временная задержка, в течение которой происходит кристаллизация сплава.

Варьируя температуру сплава, скорости его охлаждения или нагрева, можно добиться переходов то из аморфного в кристаллическое, то из кристаллического в аморфное состояния. Как уже указывалось, в качестве источника изменения фазы сплава можно использовать лазерный луч или электрический ток. В аморфном состоянии предполагаются металлические свойства сплава. Условно аморфное состояние будем считать «нулем», а кристаллическое – «единицей». На рисунке 2 представлена диаграмма энтальпия-температура. Как известно, энтальпия - термодинамический потенциал, характеризующийсистему при посоянных давлении и энтропии. Если происходят какие-либо процессы передачи тепловойэнергии или ее отвода из системы, энтальпия изменяется.

В будущем ученые намерены более детально изучить возможности практического воплощения данного явления.




Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 21 сентября 2010 13:49 
В качестве источника фазового перехода может выступать электрический ток или луч лазера.- наверняка можно применить и импульсное фотонное облучение
А луч лазера и импульсное фотонное облучение - это разные вещи?
Палии Наталия Алексеевна, 21 сентября 2010 15:02 
Вообще-то говоря, да; лазерное облучение подразумевает когерентное излучение, а импульсное фотонное облучение (ИФО)- ( Flash-lamp annealing) - широковолновый диапазон.
Но аморфные металлические сплавы кристаллизуются под воздействием ИФО.
Gromolyot, 21 сентября 2010 22:37 
В структурах на основе таких материалов можно ожидать интересные акусто-электрические и акусто-оптические эффекты.
Клюев Павел Геннадиевич, 22 сентября 2010 09:00 
под импульсным фотонным излучением понимают
спектр фемтосекундного лазера?
Палии Наталия Алексеевна, 22 сентября 2010 12:00 
Нет, Павел Геннадьевич (замечу, что у фемтосекундного лазера варьируется продолжительность импульса, от десятков до сотен фc, но не длина волны - она постоянная, излучение когерентное). ИФО проводят, используя ксеноновые лампы, также варьируя продолжительность импульсов в пределах 0,1-0,01 секунд, но лампы дают спектр излучения с длиной волны от 0,2 до 1,2 мкм.
Палии Наталия Алексеевна, 22 сентября 2010 16:54 
Замечу еще, что эвтектические структуры (также как и мартенситные) иногда называют "старые нано*", поскольку открыты они были более 100 лет назад, назывались мелкодисперными (или ультрамелкодисперсными), но их свойства изучали и использовали на практике.
Клюев Павел Геннадиевич, 22 сентября 2010 19:35 
спасибо теперь понятно
Старый унылый ботан, 23 сентября 2010 19:16 
Павел,
химики обычно называют неметаллические сплавы твердыми растворами.
Кроме того, кремний и германий изоструктурны и образуют непрерывный ряд твердых растворов. http://www.c...Y/Ge-Si.jpg
Я совсем не понял, при чем здесь эвтектика?
--
Working with germanium tin nanoparticles embedded in silica as our initial BEANs
--

Нету там ни германия, ни кремния...
Палии Наталия Алексеевна, 23 сентября 2010 20:24 
В оригинальном английском тексте: "The germanium tin compound is a eutectic alloy..." - т.е. говорится о сплаве эвтектического состава германий-олово (в металловедении германий в таких случаях рассматривают как "полуметалл", также как и кремний).
Палии Наталия Алексеевна, 23 сентября 2010 20:32 
А полный текст статьи S. J. Shin, J. Guzman, C.-W. Yuan, Christopher Y. Liao, Cosima N. Boswell-Koller, P. R. Stone, O. D. Dubon, A. M. Minor, Masashi Watanabe, Jeffrey W. Beeman, K. M. Yu, J. W. Ager III, D. C. Chrzan,and
E. E. Haller "Embedded Binary Eutectic Alloy Nanostructures: A New Class of Phase Change Materials". здесь (в бесплатном доступе)
интересное обсуждение получалось
Клюев Павел Геннадиевич, 23 сентября 2010 23:29 
да ддействительно, прошу прощения за ошибку. идет речь о кремнеземе - диоксиде кремния, а не о самом кремнии..недочет.
Клюев Павел Геннадиевич, 23 сентября 2010 23:38 
а что насчет металлических сплавов, ведь такие тоже могут быть твердыми растворами, имея кристаллическую структуру, ведь так?
Клюев Павел Геннадиевич, 24 сентября 2010 00:19 
еще насчет эвтектики. как я понимаю, в общем случае, это та стадия, когда начинается одновременная кристаллизация двух компонент сплава (положим имеем дело с 2-компонентным). то есть, компонент2 уже начал кристаллизоваться, присутствует его жидкая фаза2, а также жидкая фаза1 компонента1- это не эвтектика. затем при температуре кристаллизации1 компонент1 пока не подключается к процессу кристаллизации из-за малой своей концентрации, все еще имеем жидкая фаза2, твердфаза2, жидкая фаза1. Наступает время ч, имеем только твердую фазу2 и начинается кристаллизация компонента1, присутствуют его жидк1 и тв1 фазы.это называется (?)эвтектическая фаза(?)
поправьте меня, что я тут напутал? а вот в статье, как я считаю, идет речь о начале одновременной кристаллизации двух компонент (фактически 4 фазы присутствуют), то бишь это и будет называться эвтектическим сплавом, если кристаллизация при заданном давлении и концентрации начнется одновременно, при этом на диаграмме этому будет соответствовать заветная точка Е?
Клюев Павел Геннадиевич, 24 сентября 2010 00:24 
извините за мою грубейшую как окказалось некомпетентность мы тренировались на материаловедении на диаграммах плавления стали,но как-то все подзабывается, если к этому часто не обращаться,,так что освежал свои знания на xumuk.ru, кое-что вспоминается
Клюев Павел Геннадиевич, 24 сентября 2010 00:32 
да, еще хотелось бы поинтересоваться у старших товарищей: как Вам удается столько всего помнить из университетского курса? не знаю, кто чем занимается, преподаватель в ВУЗе,или научный сотрудник в НИИ.. но ведь все равно, у каждого своя область, в которой он работает. В чем секрет: преподаватели в ВУЗах знали свое дело, в независимости, где находится институт в столице или далеко от нее, самоподготовка, или же просто активный интерес ко всем смежным областям знаний??!

P.S.На курсах по немецкому сказали, что для памяти хороша свекла. А Вы что посоветуете?
Коваленко Артём, 24 сентября 2010 01:24 
Павел,
1) знания проще запоминать, когда ты их
используешь (в научной работе);
2) пытаться всё запомнить - бесполезно; нужно
понять логику и хотя бы один раз из нее всё
самостоятельно вывести - второй раз будет уже
легче;
3) повторение - мать учения; лучший способ
повторения - преподавание;
4) эвтектика - мелкодисперсная смесь
нескольких фаз, плавление эвтектики
происходит по реакции A+B+С+...=L
Клюев Павел Геннадиевич, 24 сентября 2010 01:40 
все-таки хотелось бы услышать точку зрения старших товарищей,
несмотря на то что, надо делиться и студенческим опытом
но все же: как считает поколение наших родителей, в чем были преимущества старой советской системы образования, что потеряли и что еще можно вернуть обратно? согласны ли, что современные преподаватели ооочень отстают от еще той закалки, за, быть может, очень редким исключением, все-таки такого не бывает, что все либо белое, либо черное?

хотелось бы услышать мнение постоянных читателей нанометра
---
что все либо белое, либо черное?
---

Чаще серое.

Про сравнение систем образования можно говорить много и долго.

В двух словах: в советской системе была задача научить, а сейчас - дать знания.
Трусов Л. А., 24 сентября 2010 17:34 
В двух словах: в советской системе была задача научить, а сейчас - дать знания.

скорее, дать диплом.
Клюев Павел Геннадиевич, 24 сентября 2010 20:12 
По слухам, нас не должны учить в
университете, только НАучить самостоятельно
находить информацию . "...есть же
интернет, ребята...",-было сказано на одной
из лекций.
Палии Наталия Алексеевна, 25 сентября 2010 17:03 
Павел, Артем действительно прав - запоминать ради запоминания - даже вредно.
Хотя память нужно тренировать (и тренируется она в любом возрасте). Можно есть свеклу (как советуют преподаватели немецкого), можно растирать ладоши (как советуют преподаватели французского), можно записывать слова и фразы/или печатать, повторяя их вслух (как советуют преподаватели английского) - главное учить регулярно (повторяя и закрепляя материал - язык уходит, увы, если не заниматься/читать/переводить практически ежедневно). Возможно, какие-то советы М.Шестова будут полезными для вас ( http://www.s...olearn.htm, в фильме Помнить нельзя забыть - процентов 20-30 полезной информации)
По слухам, нас не должны учить в университете, только НАучить самостоятельно находить информацию - но как вы в ней сможете разобраться (?) - Уже на дипломе мне пришлось услышать от руководителя - найдешь всю информацию в библиотеке - четверг у тебя библиотечный день (курса "Сверхпроводимость металлов и сплавов" у нас не было) - а отсылать на первых курсах..это уж слишком

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Цветы подводного мира
Цветы подводного мира

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.