Ta'sischilar: “Navoiy kon-metallurgiya kombinati” Davlat korxonasi, Navoiy davlat konchilik instituti, O′zbekiston geoteхnologiya va rangli metallurgiya ilmiy-tadqiqot va qidiruv loyihalashtirish instituti duk «O'zgeorangmetliti»



Download 26,18 Mb.
Pdf ko'rish
bet62/175
Sana21.06.2022
Hajmi26,18 Mb.
#689467
1   ...   58   59   60   61   62   63   64   65   ...   175
Bog'liq
2019-oktyabr-dekabr

Воробьев А.Е.,
проректор по науке и 
инновациям Атырауского 
университета нефти и газа
Казахстан, 
д.т.н., профессор
 
Чжан Ляньцзы
докторант Пекинского 
нефтяного университета, 
Китай
 
GEOTEXNOLOGIYA 
Рис.1. Блок-схема наносенсора [12] 
Таблица 1 
Характерные масштабы нанодатчиков [1] 
Фрагмент
 
Размер, 
м
 
Тонкопленочные электроды 
Ультрамикроэлектороды 
Микроячейки 
Хемосорбционные слои адатомы, 
органические адсорбаты и т.д. 
<10
-8
10
-8
–10
-6
10
-7
–10
-6
10
-10
–10
-9


39 
Горный вестник Узбекистана № 4 (79) 2019 
ГЕОТЕХНОЛОГИЯ 
К первому относят наноустройства, которые на основе проявления 
существующих физических принципов и механизмов преобразуют различ-
ные по характеру и степени проявления внешние воздействия в отдель-
ные электрические рабочие сигналы. От традиционных электронных дат-
чиков их отличает использование в качестве чувствительных элементов 
наночастиц или некоторых модифицированных веществ на их основе. 
Ко второму классу относят фотометрические и химические нано-
сенсоры, которые в большинстве случаев непосредственно взаимодей-
ствуют (реагируют) с молекулами устанавливавших веществ 
(соединений) или электромагнитными полями. Такие нанодатчики, с 
помощью некоторых оптических эффектов (например, эффекта люми-
несценции), сигнализируют о наличии в исследуемой среде искомых 
веществ (химических соединений). Для "чтения" показаний этих нано-
сенсоров зачастую необходим источник света (например, лазер и све-
точувствительное устройство). 
При этом чувствительные элементы таких наносенсоров могут 
изготавливаться на основе весьма разнообразных наноматериалов (в 
том числе - углеродных нанотрубок, полимеров, металлов и их оксидов 
и др.), а их измерительные преобразователи базируются на использо-
вании рефрактометрического, кондуктометрического, люминесцентного 
или какого-то другого метода измерений [2].
Одним из первых наносенсоров были разработаны датчики на 
основе углеродных нанотрубок, т.к. их электронные свойства позволя-
ют существенно облегчить реакции электронного переноса и обеспе-
чить повышение электрохимической чувствительности применяемых 
модифицированных ими материалов, а по тому их довольно широко 
используют в различных наноустройствах в качестве электродов [6,16]. 
Так, электроды, модифицированные углеродными нанотрубками, 
стабильно демонстрируют весьма хорошие электроаналитические 
свойства [16]: высокую чувствительность, низкий фоновый ток, широ-
кую область идеальной поляризуемости, пониженное перенапряжение 
и не загрязняемую поверхность.
Необходимо отметить, что стандартный диаметр нанотрубок обыч-
но составляет несколько нанометров, а максимальная полученная их 
длина – порядка 20 
см 
[17]. По своей сути эти отдельные нанотрубки 
представляют собой одну гигантскую молекулу. В результате этого 
межатомные силы, соединяющие атомы углерода в нанотрубках, зна-
чительно превышают силы межмолекулярного взаимодействия, а по 
тому нанотрубки, как правило, обладают повышенной механической 
прочностью и другими весьма важными полезными свойствами. 
Один из первых работающих наносенсоров, предназначенных для 
определения значений массы, был создан на основе нанотрубки в 1999 г. 
[6,17]. С его помощью можно количественно определить вес даже 1-ой 
молекулы или 1-го атома. Для чего измеряется резонансная частота 
нанотрубки с прикрепленной на ее конце молекулой и без нее (рис.2). По 
получаемой разности значений измеренных частот и определяют реаль-
ную массу молекулы.
При этом реальное значение частоты таких колебаний будет зави-
сеть от значения величины массы маятника, поэтому с помощью этого 
нанодатчика можно взвешивать весьма маленькие предметы (и даже 
отдельные атомы). 
Электрические свойства нанотрубок также изменяются при их меха-
нической деформации или при химическом (адсорбционном) поглоще-
нии ими молекул каких-либо веществ, а также при воздействии на них 
электромагнитной или световой энергией [17].
Так, при контакте платинового зонда атомно-силового микроскопа 
(АСМ) с отдельной нанотрубкой, практически одновременно между 
ZnO и платиной формируется барьер Шоттки, и в результате происхо-
дит генерация электрических импульсов (рис.3). 
Это обусловлено тем, что когда зонд изгибает нанотрубку, то одна 
ее сторона растягивается, а противоположная - сжимается. В соответ-
ствии с пьезоэлектрическими свойствами ZnO на противоположных 
концах такой изогнутой нанотрубки возникают электрические заряды 
[12]. При чем в соответствии с законами поляризации пьезоэлектрика 
эти электрические заряды имеют разные знаки для сжатой и растяну-
той стороны нанотрубки. Таким образом, используя механическую 
энергию движения зонда, цепочка нанотрубок генерирует протекание 
электрического тока. 
При переходе зонда к стороне нанотрубки, заряженной отрица-
тельно, диод Ш включается в прямом направлении, и по образован-
ной цепи идет возникший электрический ток [12]. Таким образом це-
почка нанотрубок генерирует электрический ток, используя механиче-
скую энергию движения зонда. 
В дальнейшем, на основе полупроводниковой нанотрубки был разрабо-
тан полевой нанотранзистор (рис.4а), где нанотрубка является его каналом, 
а контакты на ее концах – истоком и стоком электронов [6,17]. При этом 
изменяя значение величины напряжения на затворном электроде, можно 
целенаправленно управлять электрическим током в цепи «сток – исток». 
Если к такой нанотрубке приложить некоторое механическое уси-
лие, которое несколько ее изогнет, то величина порога переключения 
транзистора сразу же изменится (рис.4б). В соответствии с этим прин-
ципом были созданы электромеханические нанодатчики количествен-
ного измерения значений давления прикладываемой силы и величи-
ны происходящего при этом пространственного смещения [17]. В 
частности, группа исследователей из университета Корнелла (США) 
создала электромеханический резонатор, способный определять 
даже очень малые значения прикладываемой к нему силы (рис.5).
Так, с его помощью можно детектировать возможное смещение 
нанотрубки даже всего на 0,5 
нм 
от исходного пространственного 
положения. Кроме этого, приложив определенное напряжение к за-
творному электроду, нанотрубку можно подтянуть до нужной степени 
упругости, либо обеспечить ее периодические колебания [17].

Download 26,18 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   58   59   60   61   62   63   64   65   ...   175




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish