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

 

Сундук на дне морском
Сундук на дне морском

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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!



 
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.