Изучение структуры тонких пленок воды в порах фрактальной поверхности методом малоуглового рассеяния света
Изучение методом упругого рассеяния света структура пленок алюминия погруженных в водный раствор наночастиц серебра. Последовательность угловых зависимостей интенсивности рассеянного света. Описание структуры пленок в терминах их фрактальной размерности.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.06.2018 |
| Размер файла | 239,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Изучение структуры тонких пленок воды в порах фрактальной поверхности методом малоуглового рассеяния света
А.М.Иванов, Д.В. Васильев, Н.А. Мыслицкая
Экспериментально изучалась методом упругого рассеяния света структура пленок алюминия погруженных в водный раствор наночастиц серебра. Регистрировалась последовательность угловых зависимостей интенсивности рассеянного света. Структура пленок при описывалась в терминах их фрактальной размерности Ds. Экспериментальные зависимости сопоставлялись с результатами исследований поверхностей пленок анодированного алюминия методами АСМ микроскопии.
рассеяние света, фрактальная размерность, анодированный алюминий, атомно-силовая микроскопия, вода, наночастицы серебра
рассеяние свет серебро алюминий
ВВЕДЕНИЕ
Изучение структуры воды является одной из актуальных задач современной физики. В последнее время вода рассматривается как среда, имеющая кластерное строение, причем некоторые современные исследования доказывают фрактальное строение водных и водно-органических кластеров. Ранее были получены результаты, подтверждающие структурирование воды вблизи фрактальной поверхности[1]. Однако осталась невыясненной структура воды в порах поверхности анодированного алюминия.
Для исследований в данной области применяются различные методы. Наряду с методами атомно-силовой (АСМ) и сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), простым и доступным является метод исследования структуры поверхности и объема с помощью малоуглового рассеяния света.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В работе исследовалась структура пограничного слоя водных растворов наночастиц коллоидного серебра Ag2Ag+ (радиус частиц 20 нм) в порах тонких пленок анодированного алюминия (Al2O3). Предварительно образцы подвергались электролизу в 15%-ном растворе серной кислоты с различным временем выдержки. Число пор на единицу площади зависит от плотности тока анодирования как
где составляет 176Ч109 см-2 и б = 0,335 [2]. Плотность тока анодирования составляла 2А/дм2, что позволило создать регулярную ячеистую структуру, перпендикулярную поверхности со средним диаметром пор 43 нм.
Оптическая схема установки для регистрации угловых зависимостей упругого рассеяния света при анодировании пленок, собранная на базе гониометра «ЛОМО», приведена на рис. 1. Луч гелий-неонового лазера (0,63 мкм) мощностью около 1 мВт с контролируемой ориентацией поляризации света использовался в качестве зонда при измерениях в отраженном свете. Диаметр светового пятна на поверхности образца составлял около 1 мм. Рассеянный свет регистрировался фотоэлектронным умножителем, работающим в режиме счета фотонов. Интенсивность рассеянного света рассчитывалась с использованием 32-битного 282-канального коррелятора «Photocor-FC», подключенного к компьютеру. Измерения интенсивности рассеянного света производились с шагом 1о.
ТЕОРИЯ МЕТОДА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Зависимость интенсивности света, рассеянного на фрактальной поверхности, от вектора рассеяния описывается формулой:
~ , (2)
где q = 4p/ л sin ( /2) - вектор рассеяния, л - длина волны света, - угол рассеяния[3]. При рассеянии на «массовых» фракталах параметр m равен фрактальной размерности D, при рассеянии на фрактальной поверхности m=6-D, где D - фрактальная размерность поверхности. Строя зависимость I(q) в логарифмических координатах, по углу наклона полученной прямой находим фрактальную размерность:
В первой серии экспериментов исследовалась структура сухой поверхности анодированного алюминия методом малоуглового рассеяния света и АСМ микроскопии.
Результаты эксперимента приведены на (рис. 2, 3).
Во второй серии экспериментов исследовалась структура тонких пленок воды методом малоуглового рассеяния света. Луч гелий-неонового лазера распространялся вдоль поверхности образца анодированного алюминия, на который была нанесена тонкая пленка раствора наночастиц коллоидного серебра. Температура раствора составляла 19єС.
Рассчитанная фрактальная размерность молекулярной системы составила 2,49, что свидетельствует о влиянии поверхности на структуру приграничного слоя жидкости. Фрактальная размерность гомогенного раствора составляет 3,00. Полученные результаты носят предварительный характер и требуют дальнейших исследований в широком диапазоне температур и поверхностей с различными параметрами пор.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С помощью экспериментов по измерению угловых зависимостей рассеяния света с поверхности анодированного алюминия показано, что с увеличением времени анодирования увеличивается фрактальная размерность поверхности. Результаты эксперимента совпадают с измеренными значениями D методом АСМ-микроскопии. Следует отметить, что разработанный метод исследования структуры поверхностей в сочетании с предложенной математической обработкой результатов измерения света - прост в реализации и универсален.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Брюханов В.В. Исследование фрактальных наноструктур в объеме и на поверхности конденсированных сред /В.В.Брюханов, И.Г Самусев, А.М. Иванов //Известия КГТУ. - 2003. - № 4. - С. 126-134.
2. Бодунов Е.Н. Связь эффективной размерности пространства с глубиной проникновения люминофоров в поры твердых тел / Е.Н. Бодунов, C. Берберан-Сантос // Хим. физ. - 2002. - Т.21, №3. - С.32-46.
3. Шур В.Я. Эволюция фрактальной поверхности аморфных пленок цирконата - титана свинца при кристаллизации/ В.Я. Шур, С.А. Негашев // ФТТ. - 1999. - Т.41, вып.2.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование методами комбинационного рассеяния света ультрананокристаллических алмазных пленок. Влияние мощности лазерного излучения на информативность спектров. Перспективность UNCD пленок как нового наноматериала для применения в электронике.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2014Спектральные измерения интенсивности света. Исследование рассеяния света в магнитных коллоидах феррита кобальта и магнетита в керосине. Кривые уменьшения интенсивности рассеянного света со временем после выключения электрического и магнитного полей.
статья [464,5 K], добавлен 19.03.2007Расчет интенсивности рассеянного света по Эйнштейну. Критическая опалесценция при фазовых переходах. Свойства особой точки раствора. Способы измерения интенсивности рассеяние света в водном растворе неэлектролитов. Спектры тонкой структуры линии Рэлея.
магистерская работа [474,1 K], добавлен 25.06.2015Понятие комбинационного рассеяния света. Переменное поле световой волны. Квантовые переходы при комбинационном рассеянии света. Возникновение дополнительных линий в спектре рассеяния. Устройство рамановского микроскопа, основные сферы ее применения.
реферат [982,7 K], добавлен 08.01.2014Физический механизм рассеяния отдельной частицей. Взаимное усиление или подавление рассеянных волн. Многократное рассеивание света. Полная интенсивность рассеяния скоплением частиц. Поляризация света при рассеянии. Применение поляризованного света.
курсовая работа [283,2 K], добавлен 05.06.2015Основные модели токопереноса и фоточувствительности поликристаллических пленок сульфида свинца. Технология получения и физические свойства тонких пленок PbS. Вольтамперные характеристики пленок сульфида свинца. Температурные зависимости образцов PbS31.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 19.01.2012Определение структуры вещества как одна из центральных задач физики. Использование метода молекулярного рассеяния света в жидкостях. Время жизни флуктуации в жидкостях. Механизм, обрезающий крыло дисперсионного контура, в реальных физических системах.
реферат [16,3 K], добавлен 22.06.2015Тонкопленочные слои; назначение тонких пленок, методы их нанесения. Устройство вакуумного оборудования для получения тонких пленок. Основные стадии осаждения пленок и механизмы их роста. Контроль параметров технологических процессов и осажденных слоев.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 11.09.2014Явление рассеяния света. Воздействие частиц вещества на световые волны. Понятие рэлеевского рассеяния и частицы пигмента. Относительный показатель преломления частиц и среды. Увеличение количества отраженного белого света. Исчезновение насыщения цвета.
презентация [361,6 K], добавлен 26.10.2013Анализ физических свойств перовскитов, в которых сосуществуют электрическая и магнитная дипольные структуры. Общая характеристика пленок феррита висмута BiFeO3. Особенности взаимодействия электромагнитной волны и спиновой подсистемой магнитного кристалла.
реферат [512,3 K], добавлен 20.06.2010Одно из наиболее ярких научных достижений ХХ столетия - теория метода комбинационного рассеяния. Упругое и комбинационное рассеяние света. Применение Рамановской спектроскопии для контроля лекарственных, наркотических и токсичных средств и веществ.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.06.2011Изучение топографии инженерных поверхностей. Определение упругого состояния и деформации. Конструирование кривой Коха (von Koch). Характеристика случайной фрактальной кривой. Броуновское движение на отрезке. Анализ функций Вейерштрасса-Мандельброта.
реферат [783,3 K], добавлен 23.12.2015Стандарты измерения интенсивности света. Основные единицы измерения интенсивности света. Телесный угол, световой поток, освещенность в точке поверхности. Вторичная яркость. Основные показатели светимости. Световая энергия. Сущность фотометрического тела.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Упругое и неупругое рассеяние света, теория комбинационного метода. Применение Рамановской спектроскопии для контроля лекарственных, наркотических и токсичных средств. Комбинационное рассеяние света как метод изучения вещества, основные преимущества.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.10.2011Определение видимого света, его характеристика, основные свойства и измерение. Характеристика освещения при различных соотношениях линейных размеров источника света и расстояния до объекта съемки. Сочетание направленного и рассеянного света в фотосъемке.
реферат [1,4 M], добавлен 01.05.2009Исследование корпускулярной и волновой теорий света. Изучение условий максимумов и минимумов интерференционной картины. Сложение двух монохроматических волн. Длина световой волны и цвет воспринимаемого глазом света. Локализация интерференционных полос.
реферат [928,6 K], добавлен 20.05.2015Исследование распределения интенсивности света на экране с целью получения информации о свойствах световой волны - задача изучения дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля, увеличение интенсивности света с помощью зонной пластинки.
презентация [146,9 K], добавлен 18.04.2013Теория явления. Дифракция – совокупность явлений при распространении света в среде с резкими неоднородностями. Нахождение и исследование функции распределения интенсивности света при дифракции от круглого отверстия. Математическая модель дифракции.
курсовая работа [75,6 K], добавлен 28.09.2007Видимое излучение и теплопередача. Естественные, искусственные люминесцирующие и тепловые источники света. Отражение и преломление света. Тень, полутень и световой луч. Лунное и солнечное затмения. Поглощение энергии телами. Изменение скорости света.
презентация [399,4 K], добавлен 27.12.2011Теоретические основы оптико-электронных приборов. Химическое действие света. Фотоэлектрический, магнитооптический, электрооптический эффекты света и их применение. Эффект Комптона. Эффект Рамана. Давление света. Химические действия света и его природа.
реферат [1,0 M], добавлен 02.11.2008
