Маърузалар матни Тошкент 2015 Маъруза 1

Нанозаррачаларнинг синтези ва уларни стабиллаш.

Нанокимёнинг келиб чиқиши ва ривожи нонозаррачаларни синтези ва ўрганишга бағишланган янги усулларнинг яратилиши билан боғлиқ.

Нанокимёда ишлатиладиган ва тадқиқ этиладиган 1-10 нм. катталикка эга заррачалар коллоид кимё усулларига ўҳшаш конденсатлаш ва дисперслаш орқали синтез этилади. Масалан, мехонокимёвий майдалаш, газ фазасидан конденсатлаш, плазмакимёвий усулда синтез этиш ва бошқалар. Бу усуллар нанокомпозитлар, нономатериаллар яратишга имкон беради.
Бошқа гуруҳ усулларга, ўта паст ҳароратда конденсатлаш, химиявий ва фотокимёвий қайтарилиш, лазер ёрдамида буғлаш (парга айлантириш) ва кейинчалик конденсатлаш каби усуллар мисол бўлади. Бу усуллар ёрдамида янги материаллар яратиш катта муаммо ҳисобланади.
Нанокимёда, заррачалар алоҳида атомлар асосида олинса “пастдан ёндашиш” усули, дисперслаш ёрдамида олинса “юқоридан ёндашиш” усули деб айтилади.
“Пастдан ёндашиш” усулига: а) Химиявий усуллар, масалан, оксидланиш
2H₂S+O₂ = 2[S]+2H₂O; қайтарилиш Ag₂O+H₂ = 2[Ag] +H₂O, ўрин алмашиш AgNO₃+KJ = [AgJ] + KNO₃ реакцияларга асосланган усуллар ҳамда б) физикавий усуллар – конденсатлаш, суюқликда чўктириш ёки буғлашга асосланган усуллар мисол бўла олади.
Нанокимё “Пастки чегараси” атомлар “Устки чегараси” кластерлардаги атомлар сони ҳисобланади. Қайси атомлар сонида кимёвий ҳоссаларнинг ўзгариши тўхтаса, ўша сон “Устки чегара” хисобланади. Нанокимё ўлчами бир хил ёки бир-бирига жуда яқин нанозаррачалар олинишига харакат қилинади, уларнинг структураси олиниш усулига қараб ўзгаради. Масалан, дисперслаш ёрдамида олинган заррача дастлабки материянинг тузилишини сақлайди, конденсация усулида олинганда заррачада атомларнинг жойлашиши турлича бўлади ва бу уларнинг электрон тузилишига таъсир этади.
Кимёвий қайтарилиш усули суюқ фазада, сувли ва сувсиз муҳитларда амалга оширилади. Металл заррачалари олинса бошланғич объект сифатида унинг тузидан фойдаланилади. Қайтарувчилар сифатида алюмогидридлар, боргидридлар, гипофасфат, формальдегид ишлатилади.
Масалан, олтин заррачалари олинганда 3 хил эритма тайёрланади: олтинхлоридводород кислотасининг сувли эритмаси, натрий карбонат эритмалари. Бу эритмаларнинг аралашмаси 1 соат давомида 70 ⁰С да иситилади. Натижада 2-5 нм. катталикка эга олтин заррачалари ҳосил бўлади.
Мицелла, эмульсия ва дендромерларда заррачалар сони бўйича реакция ўтказиш усуллари. Эмульсияда, мицеллаларда, дендрамерлар ўзига хос нанореакторлар сифатида қаралади.
Дендримерлар-янги типдаги макромалекулалар бўлиб, улар юқори М га эга, эритмаларнинг қовушқоқлиги нисбатан паст бўлиб, эритмалар хажмига шакли ва фазовий тузилишга эга. Уларнинг ўлчами 2-15 нм. атрофида бўлиб, тармоқланган бўлади, молекулаларининг охирида кутубли гурухлар сақланади. Макромолекулаларда марказий ядро ва такрорланадиган оралиқ бирлик бор бўлиб, уларнинг сони кам бўлса-уч ўлчамли сферик тизим шаклида бўлади.
Молекулаларнинг қутбли қисми ташқарида бўлган мицеллалар тўғри, ичкарида бўлган тескари мицелла дейилади. Макромолекулалар нонозаррачаларнинг сирти қоплаб стабилизаторлар ролини ҳам бажаради.
Нанозаррачаларнинг криохимиявий синтези. Атомлар ва кластерлар юқори фаолликка эга. Улар стабилланмас, агрегацияга учрайди. Бу жараён активлаш энергиясиз амалга ошади. Бу усулнинг асосини инерт газларни (аргон, ксенон) паст ҳароратларда ишлатишлик ташкил қилади. 4-12 К гача совутиладиган атом сиртига металл буғи инерт газ билан биргаликда ўрнатилади. Газнинг миқдори бунда минг марталаб ортиқ бўлади, стабилланган атомлар диффузияланиш қобилятини йўқотади.
“Матречная изоляция” усули ёрдамида олинган намуналарни (образив) паст t⁰ ли конденсатга кимёвий бирикмаларни қиздириб туриб киритилади. Бу йўл билан металл атомларининг қатор янги ва ажойиб реакциялари амалга оширилган.
Бундаги ўзгаришлар қуйидаги схема орқали кўрсатилади.
_{м м}
М М₂ М₃ М₄ (1)
_{L м L м L}
М ₁L М₂L М₃L
_м
М ₁L М₂L (2) Бу ерда, М-метал, L-кимёвий бирикма, (лиганд). Бу схема кетма-кет паралел томонларда рақобатда бўлган реактивларнинг схемаси. (1) атомларнинг агригацияга кириш йўналиши, бунда димер, тример нанозаррачалар хосил бўлади. (2) атомларнинг лигандлар билан реакцияга киришиб комплекслар ҳосил қилиш йўналаши. Бу схема орқали паст t⁰ ли конденсат жараён мувозанати амалга ошиб у турли омилларга боғлиқ бўлади. Металл-лиганд нисбатларига, совутиладиган юзанинг t⁰ сига, конденсатлаш тезлигига, реактивлар буғларининг криостатдаги босимига ва бошқаларга.