Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості
Изучены условия синтеза наночастиц сульфида кадмия в ионных жидкокристаллических матрицах алканоатов кадмия в зависимости от длины цепи алканоат-аниона, концентрации сульфид-иона и времени протекания реакции. Методами электронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии оценен размер п...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82474 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості / Т.А. Мирна, В.М. Асаула, Г.Г. Яремчук, О.А. Пономаренко, С.В. Волков // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 5. — С. 3-6. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859990962835554304 |
|---|---|
| author | Мирна, Т.А. Асаула, В.М. Яремчук, Г.Г. Пономаренко, О.А. Волков, С.В. |
| author_facet | Мирна, Т.А. Асаула, В.М. Яремчук, Г.Г. Пономаренко, О.А. Волков, С.В. |
| citation_txt | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості / Т.А. Мирна, В.М. Асаула, Г.Г. Яремчук, О.А. Пономаренко, С.В. Волков // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 5. — С. 3-6. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Изучены условия синтеза наночастиц сульфида кадмия в ионных жидкокристаллических матрицах алканоатов кадмия в зависимости от длины цепи алканоат-аниона, концентрации сульфид-иона и времени протекания реакции. Методами электронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии оценен размер полученных наночастиц сульфида кадмия.
Соnditions of synthesis of the CdS semiconductor nanoparticles in matrix of ionic liquid crystal depending on length of alcanoate-anion chain, initial concentration of S²⁻, reaction time have been studied. Size of CdS nanoparticles have been estimated by electron spectroscopy and electron transmission microscopy.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:31:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
значаються хвильовими функціями, що відповіда-
ють енергетичному спектру поблизу рівня Фермі,
який відмежовує заповнену (електронами) і вільну
частини енергетичного спектра. Ці функції мають
велике число вузлів, порівняне із числом атомів
у системі. Відстань між вузлами хвильової функ-
ції співпадає по порядку величини із де-бройлев-
ською довжиною хвилі електрона λВ, що характе-
ризується цією функцією [8].
У достатньо великому кластері, коли r пере-
вищує величину λВ, що відповідає електронам на
рівнях, близьких до рівня Фермі, його структура
і електронні властивості такі ж, як у звичайного
напівпровідника. Із зменшенням r до λВ з’явля-
ються квантові ефекти, що впливають на струк-
туру частинки, суцільний спектр рівнів енергії в
зонах змінюється на дискретний, в енергетичному
спектрі напівпровідникових частинок збільшує-
ться щілина між заповненною і вільною зонами,
наприклад, ширина забороненної зони в CdS при
зміні розміру кластера від окремих молекул до
макроскопічного кристалу змінюється від 4.5 до
2. еВ. У проміжній області знаходяться так звані
наночастинки, які мають розмір від 100 до 10 Ao .
Метод електронної спектроскопії дозволяє
оцінити розміри наночастинок CdS, використо-
вуючи положення максимуму екситонного погли-
нання [6]. Для такої оцінки ми використали за-
лежності енергії першого максимуму екситонного
поглинання від розміру наночастинки СdS, що
приведені у роботі [7].
Оптичні спектри нанокомпозитів рідкокрис-
талічного скла на основі алканоатів кадмію
Cd(СnН2n+1СОО)2 з наночастинками СdS у зале-
жності від довжини аліфатичного ланцюга алка-
ноат-аніона n зображено на рис. 1.
Для наночастинок CdS, одержаних в капро-
натній (n=5) і каприлатній (n=7) матрицях, опти-
чні спектри характеризуються смугою поглинан-
ня із максимумами при 328 і 330 нм, що відпо-
відає наночастинкам із розміром ~1.9 нм [7].
Оптичний спектр для наночастинок CdS, от-
риманих у лауратній (n =11) матриці, характери-
зується смугою екситонного поглинання із мак-
симумом близько 370 нм, що дає підставу оцінити
розмір наночастинок CdS у 2—2.5 нм.
На рис. 1, б зображено оптичні спектри пог-
линання нанокомпозитів рідкокристалічного скла
на основі лаурату кадмію Cd(С11Н23СОО)2 з нано-
частинками СdS у залежності від часу проведен-
ня реакції в нанореакторі. Експерименти прово-
дилися протягом 30, 60 і 240 хв. Аналіз оптичних
спектрів поглинання одержаних нанокомпозицій
показав, що реакція відбувається практично від-
Неорганическая и физическая химия
Рис. 1. Оптичні спектри поглинання нанокомпозицій
рідкокристалічного скла : а — на основі алканоатів
кадмію Cd(СnН2n+1СОО)2 з наночастинками СdS у за-
лежності від довжини аліфатичного ланцюга алкано-
ат-аніона (n), де n =5 (1); 7 (2); 11 (3) (вихідна концент-
рація сульфід-йонів S2– — 4 % мол.); б — на основі
лаурату кадмію з наночастинками СdS у залежності
від часу проведення реакції в нанореакторі: 1 — 30;
2 — 60; 3 — 240 хв; в — на основі лаурату кадмію з
наночастинками СdS у залежності від вихідної кон-
центрації сульфід-йонів S2– у мезофазі лаурату кадмію:
1 — 2; 2 — 4; 3 — 6 % мол.
4 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 5
разу і тривалість проведення реакції в термостаті
не впливає на розмір частинок. Максимум смуги
поглинання в 370 нм спостерігається для всіх
знятих зразків. Положення максимуму екситон-
ного поглинання відповідає наночастинкам з роз-
міром 2—2.5 нм.
Оптичні спектри поглинання нанокомпозитів
рідкокристалічного скла на основі лаурату кад-
мію з наночастинками СdS у залежності від ви-
хідної концентрації сульфід-йонів S2– у мезофазі
показано на рис. 1, в. Дослідження впливу вихід-
ної концентрації сульфід-йонів на розмір отрима-
них наночастинок проводили, використовуючи на-
ступні концентрації тіосечовини у вихідній сумі-
ші: 2, 4 і 6 % мол. Аналіз оптичних спектрів пог-
линання нанокомпозицій показав, що зміна кон-
центрації сульфід-йонів не впливає на розмір час-
тинок, але дозволяє отримувати нанокомпозити
із досить значним вмістом наночастинок CdS. Мак-
симум смуги поглинання в 370 нм спостерігаєть-
ся для всіх знятих зразків. Аналіз положення мак-
симуму екситонного поглинання дозволив оці-
нити розмір наночастинок у 2—2.5 нм.
Із рисунків видно, що зі збільшенням довжи-
ни ланцюга алканоат-аніона в нанореакторі спо-
стерігається довгохвильовий зсув смуги екситон-
ного поглинання сульфіду кадмію, що свідчить про
збільшення розмірів його наночастинок. Збільшен-
ня часу протікання реакції від 30 хв до 3 год не
змінює положення смуги поглинання, але приво-
дить до росту її інтенсивності, що свідчить про
збільшення концентрації наночастинок сульфіду
кадмію в мезофазі. Такий самий результат спос-
терігається при збільшенні концентрації сульфід-
йонів у мезофазі аж до 6 % мол., проте подальше
збільшення концентрації приводить до появи сму-
ги поглинання в області 450 нм, яка свідчить про
співіснування поряд з наночастинками з розмі-
рами 2 нм більш великих наночастинок.
Для оцінювання розмірів синтезованих у рід-
кокристалічному нанореакторі наночастинок суль-
фіду кадмію було використано метод електронної
мікроскопії. Істотним обмеженням цього методу є
необхідність відокремлення наночастинок від ре-
акційного та стабілізуючого розплавленого сольо-
вого середовища. Частинки кадмію сульфіду від-
діляли від алканоатної матриці за допомогою
суміші гексанової кислоти і бензолу (1:5). Як вид-
но з рис. 2, діаметр наночастинок знаходиться в
межах 25—50 нм, розрахований із масштабу 1 мм =
20 нм, що значно більше розмірів наночастинок,
одержаних методом електронної спектроскопії
безпосередньо в рідкокристалічній сольовій мат-
риці, і свідчить про те, що при відсутності стабілі-
зуючої матриці внаслідок великої поверхневої
енергії наночастинки розміром 2 нм об’єднали-
ся у більш великі агрегати до 25—50 нм.
Таким чином, синтезовано наночастинки суль-
фіду кадмію в термотропному йонному рідкокри-
сталічному нанореакторі на основі алканоатів
кадмію та вивчено вплив розміру алканоат-аніо-
нів матриці, часу проведення реакції взаємодії
тіосечовини з алканоатом кадмію та концентрації
тіосечовини на розмір та концентрацію наночас-
тинок сульфіду кадмію. Встановлено, що викорис-
тання в якості нанореактора алканоату кадмію з
меншою довжиною аліфатичного ланцюга спри-
яє формуванню наночастинок сульфіду кадмію з
меншими розмірами, зростанню часу проведен-
ня реакції (від 0.5 до 3 год) та концентрації суль-
фід-йонов у нанореакторі (до 6 % мол.), не впли-
ває на розмір наночастинок сульфіду кадмію, але
призводить до збільшення їх концентрації в ме-
зофазі.
РЕЗЮМЕ. Изучены условия синтеза наночастиц
сульфида кадмия в ионных жидкокристаллических ма-
трицах алканоатов кадмия в зависимости от длины це-
пи алканоат-аниона, концентрации сульфид-иона и вре-
мени протекания реакции. Методами электронной спе-
ктроскопии и просвечивающей электронной микроско-
пии оценен размер полученных наночастиц сульфида
кадмия.
SUMMARY. Соnditions of synthesis of the CdS semi-
conductor nanoparticles in matrix of ionic liquid crystal
depending on length of alcanoate-anion chain, initial con-
centration of S2–, reaction time have been studied. Size
of CdS nanoparticles have been estimated by electron
spectroscopy and electron transmission microscopy.
Рис. 2. Мікрофотографія просвічуючої електронної спе-
ктроскопії наночастинок сульфіду кадмію 25—50 нм,
отриманих синтезом у рідкокристалічному нанореакто-
рі на основі лаурату кадмію та відокремлених від ме-
зофази за допомогою розчинників.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 5 5
1. Trindade T ito, O’Brien Paul, Pickett Nigel L . // Chem.
Mater. -2001. -13, № 11. -P. 3843.
2. Barglik-Chory Ch., Buchold D., Schmitt M . et al. //
Chem. Phys. Lett. -2003. -379. -P. 443.
3. Dongzhi Y ang, Shukun Xuifan Chen, W enx ing W ang
// Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. As-
pects. -2007. -299. -P. 153.
4. Raevskayam A .E., Stroyuk A.L ., Kuchmiy S .Y a. // J.
Colloid and Interface Science. -2006. -302. -P. 133.
5. Клименко И .В., Криничная Е.П ., Журавлева Т .С.и
др. // Журн. физ. химии. -2006. -80, № 12. -С.
2287—2292.
6. Швалагин В.В., Раевская А .Е., Строюк А .Л., Куч-
мий С.Я. // Теорет. и эксперимент. химия. -2007.
-43, № 3. -С. 170—175.
7. Vossmeyer Т ., Kotsikas L ., Popovic I.G. et al. // J.
Phys. Chem. -1994. -98. -P. 7665.
8. Трахтенберг Л.И ., Герасимов Г.Н ., Григорьев Е.И .
// Журн. физ. химии. -1999. -73, № 2. -С. 264—276.
Інститут загальної та неорганічної хімії Надійшла 30.12.2008
ім. В.І. Вернадського НАН України, Київ
УДК 546.882/883
О.В. Крамаренко, О.В. Овчар, А.Г. Білоус
ВПЛИВ НЕСТЕХІОМЕТРІЇ НА СТРУКТУРУ
ТА ВЛАСТИВОСТІ СКЛАДНИХ НІОБАТІВ M2+Nb2O6, ДЕ М2+ — КОБАЛЬТ, ЦИНК
Досліджено процес отримання колумбітів цинку та кобальту. Показано, що синтез CoNb2O6 і ZnNb2O6
проходить по-різному: цинквмісного колумбіту — одностадійно, а кобальтвмісного — з паралельним утво-
ренням фази корунду. В системах Co1+xNb2O6+х та Zn1+xNb2O6+х встановлено можливість існування обла-
сті гомогенності у вузькому концентраційному інтервалі. Показано вплив додаткових фаз на електрофі-
зичні властивості досліджених систем.
Cполуки ніобатів загальною формулою MNb2O6
(де М — Mg, Zn, Ni, Co тощо) викликають зна-
чний науковий та практичний інтерес при роз-
робці нових діелектричних матеріалів з низькими
діелектричними втратами (tgδ << 10–3) у надви-
сокочастотному (НВЧ) діапазоні довжин хвиль
[1, 2]. Наприклад, матеріали на основі ZnNb2O6
і СоNb2O6 з діелектричною проникністю ε 23 та
20 відповідно у діапазоні НВЧ характеризують-
ся високою електричною добротністю (Q = 1/tgδ),
яка на частоті 10 ГГц складає 8700 та 8000 ГГц [2].
Застосування таких матеріалів при розробці су-
часної НВЧ-апаратури дозволяє значною мірою
підвищити чутливість та селективність каналів
зв’язку і тим самим забезпечити високу ефектив-
ність та надійність передачі даних. Порівняно з
магнійвмісними колумбітами ніобати кобальту
та цинку характеризуються дещо нижчими вели-
чинами електричної добротності (Q = 4000 на
10 ГГц), проте мають ряд переваг, наприклад, ни-
жчі температури (1100—1200 oС) і тривалості син-
тезу та спікання (4—8 год), а також значно кращу
температурну стабільність властивостей. Зокрема,
температурний коефіцієнт діелектричної проник-
ності (τε) для СоNb2O6 становить –30⋅10–6 К–1 на
відміну від МgNb2O6, для якого τε = –70⋅10–6 К–1
[2, 3]. Тому ніобати кобальту та цинку є перспек-
тивними сполуками для створення нових термо-
стабільних діелектричних НВЧ-матеріалів.
Відомо, що бінарні ніобати типу МNb2O6
мають кристалічну структуру колумбіту АВ2О6,
яка утворена з нескінченних зигзагоподібних лан-
цюгів кисневих октаедрів, сполучених спільними
ребрами [4]. Для цієї структури характерно упо-
рядкування катіонів, що знаходяться в середині ки-
сневих октаедрів у позиціях А і В. Таке впорядку-
вання може приводити до зниження діелектрич-
них втрат у колумбіті, що є характерним для ба-
гатьох впорядкованих структур [5]. У невпоряд-
кованому або частково впорядкованому стані
окремі позиції (як А, так і В) можуть бути роз-
поділені між йонами М2+ і Nb5+ [4], що спричи-
няє внутрішні напруженості кристалічної грат-
ки і тим самим призводить до росту діелектрич-
© О.В. Крамаренко, О.В. Овчар, А.Г. Білоус , 2009
Неорганическая и физическая химия
6 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-82474 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:31:24Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мирна, Т.А. Асаула, В.М. Яремчук, Г.Г. Пономаренко, О.А. Волков, С.В. 2015-05-31T10:42:47Z 2015-05-31T10:42:47Z 2009 Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості / Т.А. Мирна, В.М. Асаула, Г.Г. Яремчук, О.А. Пономаренко, С.В. Волков // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 5. — С. 3-6. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82474 Изучены условия синтеза наночастиц сульфида кадмия в ионных жидкокристаллических матрицах алканоатов кадмия в зависимости от длины цепи алканоат-аниона, концентрации сульфид-иона и времени протекания реакции. Методами электронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии оценен размер полученных наночастиц сульфида кадмия. Соnditions of synthesis of the CdS semiconductor nanoparticles in matrix of ionic liquid crystal depending on length of alcanoate-anion chain, initial concentration of S²⁻, reaction time have been studied. Size of CdS nanoparticles have been estimated by electron spectroscopy and electron transmission microscopy. uk Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості Article published earlier |
| spellingShingle | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості Мирна, Т.А. Асаула, В.М. Яремчук, Г.Г. Пономаренко, О.А. Волков, С.В. Неорганическая и физическая химия |
| title | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості |
| title_full | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості |
| title_fullStr | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості |
| title_full_unstemmed | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості |
| title_short | Синтез напівпровідникових наночастинок CdS у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості |
| title_sort | синтез напівпровідникових наночастинок cds у термотропному іонному рідкокристалічному середовищі та їх оптичні властивості |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82474 |
| work_keys_str_mv | AT mirnata sinteznapívprovídnikovihnanočastinokcdsutermotropnomuíonnomurídkokristalíčnomuseredoviŝítaíhoptičnívlastivostí AT asaulavm sinteznapívprovídnikovihnanočastinokcdsutermotropnomuíonnomurídkokristalíčnomuseredoviŝítaíhoptičnívlastivostí AT âremčukgg sinteznapívprovídnikovihnanočastinokcdsutermotropnomuíonnomurídkokristalíčnomuseredoviŝítaíhoptičnívlastivostí AT ponomarenkooa sinteznapívprovídnikovihnanočastinokcdsutermotropnomuíonnomurídkokristalíčnomuseredoviŝítaíhoptičnívlastivostí AT volkovsv sinteznapívprovídnikovihnanočastinokcdsutermotropnomuíonnomurídkokristalíčnomuseredoviŝítaíhoptičnívlastivostí |