Оптические свойства и строения оксидных стёкол окрашенных наноразмерными частицами

Методами спектроскопии изучают уровни энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопических систем, а также квантовые переходы между уровнями энергии,

Оптические свойства и строения оксидных стёкол окрашенных наноразмерными частицами

Дипломная работа

Физика

Другие дипломы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Физико-технический факультет

Кафедра радиофизики и нанотехнологии

 

 

 

 

 

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРОЕНИЯ ОКСИДНЫХ СТЁКОЛ ОКРАШЕННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ

 

 

 

Работу выполнила Асирян Ани Наримановна

Специальность 210600 - Нанотехнология

Научный руководитель

научный сотрудник В.Н. Якименко

Нормоконтролер канд. хим. наук М.Е. Соколов

 

 

 

Краснодар 2012

Реферат

 

Асирян А.Н. ОПТИЧЕСКИЕ СФОЙСТВА И СТРОЕНИЕ ОКСИДНЫХ СТЁКОЛ ОКРАШЕННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ. Дипломная работа: ____ с., 22 рисунка, 2 таблицы, 24 источника.

Стеклообразные материалы, составы боросиликатных стекол, наноразмерные частицы серебра и меди, Локализованный плазмонный резонанс, спектрометрия

Объектом исследования данной дипломной работы являются оптические свойства и строение боросиликатных стёкол, содержащие на поверхности наноразмерные частицы серебра и меди.

Целью данной работы было исследование оптических свойств и строения синтезированных нами боратных и боросиликатных легкоплавких стёкол содержащих наноразмерные частицы серебра и меди.

В результате выполнения дипломной работы экспериментально были найдены режимы восстановления при которых в стёклах образуются наночастицы серебра и меди, обнаружены полосы плазмонного резонанса, характерные для наночастиц меди и серебра.

 

Содержание

 

Реферат

Введение

1. Оптические свойства стёкол

1.1 Показатель преломления

1.2 Молярная и ионная рефракция

1.3 Дисперсия

1.4 Поглощение в ультрафиолетовой области спектра

1.5 Поглощение в видимой области спектра

1.5.1 Окрашивание металлами в коллоидном состоянии

1.5.2 Окрашивание полупроводниками в коллоидном состоянии

2. Оптические свойства стёкол

2.1 Оптические свойства наночастиц металлов

2.2 Оптические свойства полупроводниковых наночастиц

3. Методы исследования наноструктур

3.1 Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)

3.2 Растровая (сканирующая) электронная микроскопия (РЭМ)

3.3 Дифракционный анализ

3.3 Рентгеноструктурный анализ

3.4 Спектральный анализ

3.4.1 Атомный спектральный анализ

3.4.2 Молекулярный спектральный анализ

4. Экспериментальная часть

4.1 Составы используемых образцов стёкол

4.2 Изготовление плоскопараллельных пластин

4.3 Процесс тепловой наводки образцов

4.4 Исследование нанокомпозитов с частицами металлов на растровом электронном микроскопе (РЭМ) JSM-7500F

4.5 Спектры пропускания наночастиц серебра и меди на поверхности боросиликатных стекол в ближней ИК области

4.6 Спектры поглощения наночастиц серебра и меди на поверхности боросиликатных стекол ближнем УФ и видимом диапазоне длин волн

Заключение

Список использованных источников

 

Введение

 

Технология создания наночастиц часто играет определяющую роль в формировании их свойств. Стекольная технология - это один из немногих методов, где одновременно с образованием наночастиц происходит и их стабилизация. Благодаря высокой гибкости, эта технология позволяет создавать наночастицы с широким спектром свойств и возможностью их целенаправленного изменения [1].

Оптические свойства наночастиц представляют особый интерес для фундаментальных и прикладных исследований. Дело в том, что свободные электроны металлических наночастиц обладают собственными частотами колебаний в оптической области, от ультрафиолетового до инфракрасного диапазонов [2]. В результате возбуждения электромагнитным излучением таких наночастиц с частотой, соответствующей собственной частоте колебаний, происходит резонансное поглощение энергии - поверхностный плазмонный резонанс (ППР). Данное явление имеет место в стеклах с металлическими наночастицами и выражается в их яркой окраске. Положением этих резонансов можно манипулировать в широком диапазоне частот путем выбора различных металлов, созданием частиц определенного размера и формы на различных диэлектрических подложках или в матрицах, что открывает возможности для создания материалов с особыми, заранее определенными линейными или нелинейными оптическими свойствами. Возбуждение плазмонов сопровождается многократным увеличением электрического поля в частицах и вне их в области порядка их размера. Это привлекательно для применения в различных устройствах [3].

Актуальность проблемы исследования оптических свойств наночастиц металла в значительной мере связана с перспективой создания на их основе разнообразных устройств. Оптические свойства металлических наночастиц могут найти применение в создании миниатюрных переключателей, биофизических сенсоров, модуляторов, высокоскоростных оптических приборов, светодиодов с усиленной люминесценцией, солнечных батарей, в диагностике рака и уничтожении клеток раковых опухолей. Высокая концентрация энергии вблизи металлических наночастиц при возбуждении в них резонансных плазмонных колебаний стала основой для предложений использовать цепочку близко расположенных частиц как эффективный проводник возбуждений, способный работать на оптических частотах.

Целью данной работы было исследование оптических свойств и строения, синтезированных нами боратных и боросиликатных легкоплавких стёкол содержащих наноразмерные частицы серебра и меди.

Для достижения, поставленной цели, было необходимо решить следующие задачи:

)изготовление плоскопараллельных полированных образцов синтезированных стёкол;

2)подбор режима и осуществление тепловой обработки стёкол с целью создания в них наночастиц серебра, меди;

)получение электронных фотографий поверхности полученных образцов;

)измерение спектров поглощения и пропускания полученных образцов в видимой и ближней и к области спектра.

оптическое свойство наноструктура стекло

1. Оптические свойства стёкол

 

1.1 Показатель преломления

 

Показатель преломления - это основное оптическое свойство, которое определяет область применения соответствующего стекла, и, кроме того, оно изучается чаще всего [4]. Показатель преломления любого вещества определяется как отношение скорости света в вакууме к скорости света в рассматриваемой среде. Его можно рассчитать на основании закона Снелля, согласно которому показатель преломления п определяется следующим выражением

 

n=sin α/sin β (1)

 

где α - угол падения, β - угол преломления светового луча, падающего на поверхность материала. Показатель преломления может быть измерен с использованием методов, основанных на отражательной способности поверхности, путем измерения критического угла при полном отражении, т.е. угла Брюстера, или линейного метода Бекке. Показатель преломления в действительности не является постоянной величиной, он изменяется в зависимости от длины волны падающего света. Показатель преломления определяется взаимодействием света с электронами атомов в составе стекла. Увеличение электронной плотности или поляризуемости ионов вызывает увеличение показателя преломления. Поэтому низкие показатели характерны для стекол, содержащих ионы с невысокими атомными номерами, которые обладают низкими электронной плотностью и поляризуемостью. Стекла на основе имеют показатели преломления около 1,27, тогда как стеклообразные оксиды кремнии и бора - около 1,458. Показатели преломления стекол с высоким содержанием свинца, висмута или таллия лежат в интервале от 2.0 до 2,5.

Значительную часть структуры стекла составляют анионы, поэтому их вклад и величину показателя преломления очень важен. Замена ионов фтора на более поляризуемые ионы кислорода или ионы других галогенов увеличивает показатель преломления. Напротив, частичная замена в оксидных стеклах кислорода фтором уменьшает показатель преломления.

Плотность также оказывает влияние на показатель преломления. Снижение фиктивной температуры увеличивает плотность большинства стекол и повышает показатель преломления. Поскольку фиктивная температура определяется скоростью охлаждения в области перехода в стеклообразное состояние, то, как установлено, показатель преломления повышается с уменьшением скорости охлаждения. Этот эффект особенно важен при изготовлении оптического стекла, где тонкий отжиг минимизирует локальные колебания показателя преломления. Кроме того, показатель преломления увеличивается, если стекла обратимо или необратимо уплотняются под действием давления или излучения высокой энергии.

Термическое расширение может как увеличивать, так и уменьшать показатель преломления. При нагревании происходит расширение стекол, т.е. уменьшение их плотности, следовательно, и показателя преломления. Однако при нагревании увеличивается поляризуемость ионов, что может скомпенсировать действие уменьшения плотности и повысить показатель преломления.

 

1.2 Молярная и ионная рефракция

 

Молярная рефракция служит мерой электронной поляризации вещества, т.е. смещения электронов под действием элек

Лучшие

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>