Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Тема проекта 5 - Получение искусственных опалов

Ключевые слова:  учителю

Автор(ы):  ФНМ МГУ

06 ноября 2011

Название(я): Получение искусственных опалов

Номер в каталоге: 5

Основной предмет (школа): химия, физика

Область знания (ВУЗ): фотоника, самосборка, золь - гель технология

Актуальность: Одним из красивых и легко получаемых в условиях лаборатории полудрагоценных камней является опал. Конечно, если опал получен искусственно, то коммерческая ценность его будет невысока, однако самым ценным в рамках школьного проекта по получению искусственных опалов являются знания о необычных процессах и явлениях, которые школьник получит в процессе выполнения самой работы. В то же время, сам продукт выполнения проекта может многократно демонстрироваться на различных выставках и конкурсах. Изучение принципов строения опала и его уникальных оптических свойств могут помочь школьнику в понимании некоторых современных принципов управления светом и разработки фотоннокристаллических устройств.

Новизна: использование принципов самосборки для получения трехмерных дифракционных решеток

Цель: получение искусственного опала

Задачи:

1. литературный поиск по истории открытия опалов, их природном распространении, механизмах формирования в природных условиях

2. анализ литературных источников, описывающих структуру опалов и дефекты упаковки в опалах

3. анализ литературы по методам получения искусственных опалов и фотонных кристаллов

4. анализ литературы о развитии и перспективах создания фотоннокристаллических устройств

5. синтез монодисперсных микросфер гидратированного диоксида кремния методом Штобера (щелочной гидролиз тетраэтоксисилана в водно – спиртовом растворе, ТЕОС может быть предоставлен тьютором) или с использованием силиката натрия

6. самосборка фотоннокристаллических пленок в мениске при испарении коллоидного раствора микросфер в зависимости от температуры раствора и состояния поверхности подложки (подложка может иметь рельеф и различный баланс гидрофильности - гидрофобности)

7. получение объемных слоев опалов в результате седиментации коллоида

8. фиксация искусственных опалов пропиткой и термическим воздействием

9. изучение структуры опала с использованием оптической и электронной микроскопии

10. изучение оптических свойств опала

Экспериментальные подходы: золь – гель метод (гидролиз алкоксидных производных кремния), метод получения структур с помощью самосборки, использование седиментации

Методические подходы: основы классической кристаллографии, принципы золь – гель технологии, синтез в микрореакторах, подходы снизу - вверх, преломление и дифракция света

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: тетраэтоксисилан (может быть обеспечен тьютором)

Освоение школьником теоретического материала: изучение строения плотнейшей шаровой упаковки и других подходов классической кристаллографии, изучение принципов и химизма золь – гель технологии, синтеза в эмульсиях, подходов самосборки микро- и нанообъектов, строения дифракционных решеток, преломления и дифракции света, использование седиментации

Навыки, получаемые школьником: получение материалов с использованием «мягкой химии», приготовление и работа с растворами, декантация, работа с сушильным шкафом

Предшествующий материал по школьной программе: гидролиз, химия кремния

Роль учителя: общее руководство проектом

Возможная помощь тьюторов: обеспечение реактивами, дополнительной литературой, помощь в изучении строения полученных образцов (оптическая, электронная микроскопия, угловая зависимость спектров поглощения), консультативная помощь

Техника безопасности: особых предосторожностей не требуется (требуется работа со спиртом – легковоспламеняющейся жидкостью, ТЭОС должен храниться в особых условиях)

Примечания: в качестве дополнительных исследований можно получить иммерсионные картины иризации для жидкостей с различными показателями преломления, изучить вывод и использование модифицированного закона Вульфа – Брэгга, доменной структуры

Структура опала

Первичные литературные ссылки для начала поиска: фотонные кристаллы

Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):

 

Прикрепленные файлы:
proekt5.pdf (116.41 КБ.)

Информация о теме проекта.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 



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

 

Перемотка
Перемотка

Онлайн-школа РНФ-2020 «Аддитивные технологии: материалы, методы и перспективы»
7 октября НИТУ «МИСиС» совместно с Российским Научным Фондом проводит онлайн-школу для молодых ученых «Аддитивные технологии будущего: материалы, методы и перспективы». Участие в работе Школы является бесплатным. Школа будет проходить в онлайн-формате на платформе Zoom. Всю информацию участники получат по электронной почте.

Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля
Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля. Пористый нанокомпозит на основе оксида графена и тефлона, способный улучшить характеристики топливных элементов, синтезировали и изучили сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института проблем химической физики РАН, Черноголовка. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy & Fuels.

КОНКУРС МОЛОДЕЖНЫХ ПРОЕКТОВ ПО ИННОВАЦИОННОМУ РАЗВИТИЮ БИЗНЕСА "ТЕХНОКРАТ"
Ежегодный всероссийский конкурс молодёжных проектов по инновационному развитию бизнеса "Технократ" продолжает отбор заявок, до 30 сентября. Заявки принимаются по четырём направлениям: цифровые технологии, медицина и технологии здоровьесбережения, новые материалы и химические технологии, новые приборы и интеллектуальные производственные технологии. Конкурс проводится среди граждан РФ от 18 до 30 лет, ранее не побеждавших в программе "УМНИК".

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.