Название(я): Проводящие полимеры
Номер в каталоге: 23
Основной предмет (школа): химия, физика
Область знания (ВУЗ): комплексы с переносом заряда, органическая химия, молекулярная электроника
Актуальность: Школьники хорошо знают, что металлы и графит (теперь и графен) хорошо проводят электрический ток, однако мало кто из них задумывался, что так же себя могут вести и органические соединения, в частности, особые по составу и структуре полимеры (классические примеры - "легированный" полиацетилен, полианилин и "органические металлы"). В то же время, именно такие полимеры сейчас становятся все более востребованными в связи с развитием молекулярной, органической, печатной (гибкой) электроники, новых устройств отображения информации, технологий производства полимерных солнечных батарей и пр.
Новизна: получение полностью органического соединения, проводящего в твердом состоянии электрический ток
Цель: получение и исследование неметаллических гибких проводников
Задачи:
1. ознакомление с основами зонной теории твердого тела
2. ознакомление с основами молекулярной, органической, гибкой электроники (специальная литература от тьютора), строением, классификацией и свойствами высокомолекулярных соединений
3. анализ литературы по механизмам проводимости в органических полимерах
4. выбор объектов исследования (рекомендуемые - полианилин, полипиррол, производные тиофульваленов, если имеются (работа с ними школьников должна быть ограничена) и др.)
5. выбор метода синтеза (фотохимическая, электрохимическая, термическая, окислительная полимеризация и пр.), определение методики (если необходимо) легирования или химической модификации полимера для увеличения его проводимости (например, получение гибридных неоргано - органических материалов)
6. получение проводящего полимера в виде пленки, дисперсных сфероидов (взвеси), геля и т.д.
7. исследование электрофизических свойств полученного полимера, его химической, фотохимической, термической стабильности
8. создание прототипов устройств (если возможно)
9. обобщение результатов и анализ возможных областей применения полученного полимера.
Экспериментальные подходы: получение полимеров за счет термо-, фотополимеризации, окислительной полимеризации и пр., исследование электрофизических свойств полимера и деградации этих свойств при внешних неблагоприятных воздействиях или "в процессе эксплуатации".
Методические подходы: ознакомление с высокомолекулярными соединениями и механизмами электронной и дырочной проводимости твердых тел
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: мономеры для получения проводящего полимера, другие реактивы, установка для электрофизических измерений (возможно, и для электрохимического синтеза), сканирующая зондовая микроскопия, колебательная спектроскопия
Освоение школьником теоретического материала: строение химических соединений, стереохимия, структура различных классов полимеров, зонная теория
Навыки, получаемые школьником: методы получения высокомолекулярных соединений, работа с электрическими цепями
Предшествующий материал по школьной программе: химия углерода, ароматические и гетероциклические соединения, теория химической связи, металлы, полупроводники, диэлектрики
Роль учителя: общая помощь в реализации проекта, контроль за соблюдением техники безопасности
Возможная помощь тьюторов: обеспечение реактивами, специальной литературой, консультативная помощь, осуществление инструментального анализа (термический анализ, электрофизические измерения, колебательная спектроскопия, элементный анализ, оптическая, сканирующая зондовая микроскопия и другие измерения по необходимости).
Техника безопасности: работа с потенциально токсичными соединениями (если выбраны сооветствующие мономеры)
Примечания: лучший (но не единственный) вариант - получение полианилина за счет окислительной полимеризации солей аналиния, следует также попытаться получить другие проводящие полимеры, сравнить полимеры, проводящих по электронам и "дыркам", создать прототип устройств на основе проводящих полимеров (например, полупроводниковый слой с фотоэффектом, фотохромное покрытие и пр.).
Проводящий полимер.
Первичные литературные ссылки для начала поиска: проводящие полимеры
Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):
- 1.Cупергидрофобные покрытия природного происхождения с эффектом «лотоса»
- 2.Покрытия - хамелеоны
- 3.Синтез и исследование нетоксичных квантовых точек
- 4.Благородная металлическая радуга
- 5.Получение искусственных опалов
- 6. Синтез и свойства люминофоров
- 7.Получение вспененного графита и графена
- 8.Сорбционные свойства силикагеля
- 9.Абразивные материалы
- 10.Эффект Тиндаля
- 11.Электрохромные материалы
- 12.Металлотермическое получение материалов
- 13.Свойства двумерных нанореакторов.
- 14.Магнитные жидкости
- 15.Исследование доступных жидкокристаллических систем
- 16.Силикатный сад
- 17.Жизнь и смерть липосом
- 18.Фунгицидные и бактерицидные наноматериалы
- 19.Химические источники тока
- 20.Вселенная клеточных автоматов
- 21.Сканирующая зондовая микроскопия
- 22.Клатраты
- 24. Наноматериалы на основе диоксида титана
- 25.Собственный фильтр для очистки воды
- 26.Биокерамика
- 27.Защита документов от подделки
- 28.Дурацкая замазка
- 29.Кольца Лизеганга
- 30. Разделение наночастиц
 |
|
