Polymerní nanomateriályP319

Kovalentní vazba

Kovalentní vazba – sdílení e- páru

σ – maximální překryv orbitalů leží na spojnici jader (např. molekula H2, typ H-H)

π – maximální překryv orbitalů mimo spojnici jader – orbitaly p, d, f (F2, typ F-F)

Rozdíl elektronegativitdo 0,4 nepolární0,4 – 1,67 polární1,67 a více iontová

http://cs.wikipedia.org/wiki/Kovalentní_vazba

Konjugovaná vazbaKonjugovaná vazba – střídání jednoduchých a násobných vazeb

http://en.wikipedia.org/wiki/File:ConductivePoly.png

Příklady konjugovaných polymerů

Konjugovaná vazbadelokalizace elektronů

http://courses.chem.psu.edu/chem210/mol-gallery/pi-systems/pisystems.html

etylen allyl 1,3 butadien 1,3 pentadienyl hexatrien benzen

E

Vodivé polymeryněkteré aplikace

http://samsungmania.mobilmania.cz/clanky/samsung-galaxy-round-displej-v-oblouku-preview/sc-3-a-1325007/default.aspx

http://www.oled-info.com/highly-flexible-oled-lighting-prototype-enable-thin-flexible-medical-sensors

OLED – Organic Light emitting diode (WOLED, PHOLED, FOLED, TOLED, AMOLED, PMOLED)

Organické solární články(organic solar cells)

http://www.cartridgesave.co.uk/news/7-ink-technologies-from-the-bleeding-edge/

http://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=22563

http://www.nature.com/am/journal/2011/201102/full/am201151a.html

+ levná výrobní technologie+ flexibiliní substráty

- nízká účinnost oproti Si- potřeba dalšího vývoje

OFET

MOSFET

http://info.tuwien.ac.at/theochem/si-srtio3_interface/si-srtio3.html

Zač je toho uhlík

- uhlík obecně- grafit- diamant- fullereny- uhlíkatá vlákna

Uhlík

elektronová konfigurace C

Dle povahy vazebných partnerů různé hybridizace

http://en.citizendium.org/wiki/oxidative_stress

CC C

http://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_hybridisation

Uhlíkaté materiályPevné látky s vysokým obsahem uhlíkuShodná chemie, ale mnoho strukturních variant

Z.Weiss et al.– Nanostruktura uhlíkatých materiálů, ISBN 80-7329-083-9

Hypotetická 2D struktura

b) uspořádání pouze na krátkou vzdálenost

a) uspořádání na krátkou i dlouhou vzdálenost

AmorfníKrystalické

Uhlíkaté materiályAlotropické formy uhlíku

http://www.teachers.yale.edu/curriculum/viewer/initiative_10.05.07_u

Amorfní formy uhlíku

-lesklý (skelný) uhlík-aktivní uhlík-saze

grafit diamant fulleren nanotrubičky(grafenové vrstvy) (tetraedry)

Krystalické formy uhlíku (alotropy)

Uhlíkaté materiály

Neuspořádaný

R.E. Franklin: Crystallite growth in graphitizing and non-graphitizing carbonsProc R Soc Lond A, 209 (1951), pp. 196–218

Krystalický uhlík(grafit) Částečně uspořádaný

Amorfní uhlík

izotropníanizotropní

Uhlíkaté materiály

Grafitizace amorfního (grafitizovatelného) uhlíku

H.Marsh, R.Menedez: Mechanisms of formation of isotropic and anisotropic carbons.In: Introduction to Carbon Science (ed. H. Marsh). Butterworths & Co. (1989) London, p 38-73.

Grafit

http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_2_prvky/obrazek72_32.htm

základní stavební jednotkagrafenová vrstva

3Rromboedrická

http://www.quirkyscience.com/graphene-isolation-characterization-application-and-production/

klad grafenových vrstev

2Hhexagonální

CA

B

Různé typy základních hexagonálních buněk grafenu

A B

A

A A

B

C

Poruchy krystalických mřížíMechanické, elektrické, chemické vlastnosti ovlivněny strukturou:

Poruchy- bodové- čarové- rovinné- prostorové

Bodové poruchy

http://www.geo.arizona.edu/geo3xx/geo306_mdbarton/classonly/306%20Web%20Materials/306_Lecture041122.htm

Poruchy krystalických mřížíčarové poruchy

Šroubová dislokacehttp://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Structure/linear_defects.htm

Hranová dislokace

http://www.xray.cz/krystalografie/str09c.htm

b - Burgersův vektor

Poruchy krystalických mřížíčarové poruchy

Šroubová dislokace

http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Structure/linear_defects.htm

Směr pohybu dislokací

Poruchy krystalických mříží

http://www.atomsinmotion.com/educators

https://perswww.kuleuven.be/~u0015504/

Rovinné poruchy:Klad rovin, hranice zrn

Prostorové poruchy: dutiny, uzavřeniny

Grafit

http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_2_prvky/obrazek72_32.htm

základní stavební jednotkagrafenová vrstva

3Rromboedrická

http://www.quirkyscience.com/graphene-isolation-characterization-application-and-production/

klad grafenových vrstev

2Hhexagonální

Celkem 13 různých polytypů(popsány do r. 1996)

A B C

Různé typy základních hexagonálních buněk grafenu

CA

B

A

A A

B

Diamant

Základní stavební jednotka - tetraedr

Základní buňka diamantu 3C

2Hhexagonální(lonsdaleit)

http://fyzweb.cz/clanky/index.php?id=155

3Ckubická

Z.Weiss et al.– Nanostrukturauhlíkatých materiálů, ISBN 80-7329-083-9

Teoreticky celkem 7 různých polytypů,experimentálně potvrzeny 3(popsány r. 1990)

Tenké diamantu podobné vrstvyNěkteré metody přípravy

M.Sosnová, A.Kříž: Kluzné vrstvy a metody hodnocení adhezivně-kohezivního a tribologického chování, FRVŠ1230/2006

http://idol.union.edu/malekis/ESC24/KoskywebModules/sa_cvd.htm

M.S. Hwang, Ch. Lee, Mater Sci Eng B 75(2000) 24-28