Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Содержание
Добро пожаловать,Axpower33!
От имени участников Википедии приветствую вас в её разделе на русском языке. Надеемся, вы получите большое удовольствие от участия в проекте.
Обратите внимание на основные принципы участия: правьте смело и предполагайте добрые намерения.
Полезные для вас страницы:
Если у вас возникают вопросы, воспользуйтесь справочными материалами. Если вы не нашли в них ответа на свой вопрос, задайте его своему наставнику через «Домашнюю страницу» или через панель помощи при редактировании статьи. Также вопрос можно задать на форуме помощи начинающим или Discord-сервере русской Википедии.
Если вы не можете создать статью одной правкой и намерены вернуться к её написанию позже, поставьте в начало текста шаблон {{subst:Редактирую}} для уведомления об этом других участников.
Статьи в Википедии не подписываются (список авторов формируется автоматически и доступен в истории правок статьи); в обсуждениях при редактировании кода, пожалуйста, ставьте после сообщения четыре тильды (~~~~): они будут автоматически преобразованы в подпись и дату.
На своей личной странице вы можете сообщить некоторые сведения о себе — например, владение языками или интересы.
И ещё раз, добро пожаловать!
Hello and welcome to the Russian Wikipedia! We appreciate your contributions. If your Russian skills are not good enough, that’s no problem. We have an embassy where you can inquire for further information in your native language. We hope you enjoy your time here!
При вопросах обращайтесь к участнику Jack Jackie Pomi, помощь будет оказана быстро. — 11:36, 30 января 2022 (UTC)[ответить]
Личная страница участника
Пожалуйста, не используйте Ваши личную страницу и страницу обсуждения для размещения энциклопедических статей и черновиков. Эти две страницы должны служить Вашим средством общения с другими участниками по вопросам, касающимся совместной работы над энциклопедией (подробнее с их назначением и допустимым содержимым можно ознакомиться в разделе правил ВП:Личная страница участника). Энциклопедические статьи следует размещать в основном пространстве имён Википедии, то есть, например, статья про ООО «Рога и копыта» должна называться «Рога и копыта (контора)», а не «Участник:Рога и копыта (контора)» и не «Обсуждение участника:Рога и копыта (контора)». Для размещения черновиков можно использовать подстраницы участника вида Участник:Имя/название. Например, перейдя по специальной ссылке Участник:Axpower33/Черновик, Вы сможете создать у себя подстраницу /Черновик. Кроме того, начинающие авторы могут воспользоваться Инкубатором — проектом, предназначенным для помощи новичкам в написании их первых статей и ознакомления с основными принципами Википедии.
Обратите внимание, что статьи в Википедии должны удовлетворять определённым критериям значимости и не содержать рекламы. Страницы, не соответствующие этим требованиям, будут предложены к удалению или даже удалены без обсуждения.
Мы рады приветствовать Вас в нашем проекте, где Вы можете внести свой вклад в создание энциклопедии. Возможно, Вам будет полезно познакомиться с некоторыми правилами работы в Википедии:
Спасибо за понимание! -- QBA-II-bot (обс.) 12:04, 30 января 2022 (UTC)[ответить]
На ваш вопрос ответили!
Здравствуйте, Axpower33! На ваш вопрос на странице Обсуждение участника:Kylaix ответили. Нажав на кнопку «Перейти к ответу на ваш вопрос» вы можете посмотреть ответ и продолжить обсуждение.
Перейти к ответу на ваш вопрос
Уведомления об ответах присылаются не только ботом, вы можете узнать о новых сообщениях из панели оповещений в форме колокольчика в верхнем правом углу экрана. -- QBA-II-bot (обс.) 02:56, 31 января 2022 (UTC)[ответить]
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФРАКТАЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ КОЛЛОИДОВ СЕРЕБРА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Басько А.Л.*
(Аспирант Красноярского Государственного Университета. )
Разработаны различные модели для агрегации частиц в гидрозолях серебра. Исследованы оптические спектры фрактальных агрегатов в зависимости от начальных условий формирования агрегатов. Объяснены некоторые особенности спектров поглощения разнотипных коллоидов серебра.
Введение.
На протяжении длительного времени одним из самых сложных вопросов, остающихся в поле зрения как коллоидной химии, так и оптики дисперсных сред является вопрос о причинах кардинального изменения оптических спектров и, соответственно, окраски золей, содержащих малые металлические частицы. Наиболее распространенная точка зрения на данную проблему с появлением известной работы Ми, основана на идее спектральной селективности поглощения, которая определяется дисперсностью частиц. Однако, даже допущение в выполненных на основе этой работы расчетах [1] столь значительных размеров частиц Ri, (от 60нм до 140нм, что на порядок превосходит реальные значения) не приводят к удовлетворительному объяснению наблюдаемой в экспериментах величины спектрального уширения за счет сдвига резонансных частот г, зависящего от Ri. Но именно при таких размерах и дисперсии частиц теория Ми показывает заметное смещение их резонансных частот, хотя и его явно недостаточно для объяснения экспериментальных зависимостей, связанных с уширением спектров коллоидов. Наиболее же серьезные разногласия с интерпретациями основанными на теории Ми, обнаружились из наших наблюдений за эволюцией спектров поглощения различных гидрозолей серебра, cферические частицы которых лежат в диапазоне размеров 7-40 нм. При этом в одном из гидрозолей размеры частиц изменялись, в другом оставались стабильными. Несмотря на это, в обоих случаях спектроскопические изменения в золях носили сходный характер. На те же противоречия обращается внимание в работах других авторов [2], в которых осуществлялся целенаправленный контроль с помощью электронного микроскопа за функцией распределения частиц по размерам в гидрозолях золота и серебра в процессе кардинального изменения оптических спектров и, соответственно, цвета золей. Было показано [2], что в этом процессе в диапазоне D=5-25нм функция распределения частиц по размерам не изменяется. На фоне накопившихся по этой проблематике противоречий принципиально новый подход к описанию оптических свойств коллоидов был осуществлен в работах Шалаева, Штокмана и других [3,4]. В этих работах изложена теория ОСФК - оптических свойств фрактальных кластеров (фрактальных агрегатов). В этой теории основное внимание уделено учету фактора взаимодействия светоиндуцированных дипольных моментов частиц, объединенных во фрактальные агрегаты(ФА)-пространственно неупорядоченные образования с дробной размерностью, вложенные в трехмерное пространство. Известно, что агрегация частиц в коллоидах сопровождается образованием фрактальных структур, а в процессе эволюции золя все первоначально изолированные частицы объединяются в агрегаты. Именно этот факт игнорировался в большинстве предшествовавших работ и альтернативных подходах [5]. Основные идеи теории ОСФК вскоре получили подтверждение в целой серии экспериментальных работ [5, 6, 7 и др.]. Фрактальный подход к описанию свойств золей позволил кардинально по-новому взглянуть на давно известные факты, причем это касается не только оптических свойств фрактальных наноструктур.
- Научные руководители: Попов А.К. проф., д.ф.-м.н., Карпов С.В., с.н.с., к.ф-м.н.
В соответствии с этой теорией, причиной изменения спектров коллоидов является объединение частиц в ФА, что сопровождается значительным неоднородным уширением спектра поглощения коллоидов, который охватывает весь видимый и часть ИК диапазона. Диполь-дипольное взаимодействие частиц в агрегате приводит к сдвигу частоты поверхностного плазменного резонанса частицы (основного фактора, определяющего ее спектральные свойства в видимом диапазоне) на величину, соответствующую энергии взаимодействия. В бинарном приближении теории ОСФК , где Rij, расстояние между парой ближайших частиц. При этом неоднородный характер уширения, соответствующий дисперсии частотных сдвигов частиц является отражением пространственной неупорядоченности ФА. Таким образом в теории ОСФК показано существование однозначной взаимосвязи между структурными и оптическими свойствами ФА. Это делает ее мощным инструментом в исследовании оптических свойств коллоидов, а также процессов агрегации коллоидов как спонтанных, так и управляемых с помощью оптического излучения.
Постановка задачи.
Основными задачами настоящей работы является:
1. Разработка математических моделей роста фрактальных агрегатов в ансамблях малых частиц, соответствующих реальным физическим условиям. Рассматриваются случаи:
а) Спонтанной, броуновской агрегации электрически нейтральных частиц.
б) Кулоновской агрегации изначально разнополярно заряженных частиц.
Модели должны описывать рост ФА в зависимости от начальных условий (температуры и, соответственно, скорости частиц с максвелловским распределением, частоты столкновений и эффективности коагуляции частиц (определяемой их размером), функций распределения частиц по размерам, величины заряда частиц, длины свободного пробега, количества частиц в системе и др.) и рассчитывать основные характеристики ФА (фрактальную размерность, время половинной и полной агрегации частиц и др.)
2. Разработка математической модели, позволяющей рассчитывать оптические спектры ФА, состоящих из частиц с изолированным оптическим резонансом на основе полной теории оптических свойств фрактальных кластеров представленной в работах Шалаева, Штокмана, Маркеля.
Модель должна исследовать оптические спектры фрактальных агрегатов в зависимости от геометрических и статистических свойств системы частиц. К этим свойствам относятся:
а) статистическая функция распределения частиц по размерам (ФРЧР).
б) характерный размер частиц в системе (максимум ФРЧР).
в) количество частиц в системе.
г) доля свободных частиц, не включенных в агрегаты.
Модель должна рассчитывать степень агрегации кластеров по виду его спектра, исследовать оптические спектры ФА в зависимости от вида ФРЧР, механизма агрегации частиц и др.
Цели данной работы:
1. Объяснить все характерные особенности спектров поглощения разнотипных коллоидов серебра (на основе колларгола и борогидрида) наблюдаемые в эксперименте.
2. Проверить гипотезу о влиянии ФРЧР на оптические спектры ФА.
3. Объяснение причины появления в видимом диапазоне спектра поглощения некоторых коллоидов Ag второго максимума, положение и ширина которого оказывает определяющее влияние на изменение окраски коллоидов.
4.
Описание моделей агрегации.
Процессы агрегации частиц серебра в кластеры можно исследовать с помощью модели кластер-кластерной агрегации [8]. Однако, конкретное применение этой модели требует ее дополнительного описания. Кратко рассмотрим основной процесс агрегации частиц для нашего случая. Все результаты о которых пойдет речь в настоящей работе, относятся к внерешеточной модели. Модели являются необратимыми с вероятностью присоединения равной 1. Выбор такой вероятности существенно уменьшает время счета. Это для нас является очень существенным, поскольку число реализаций формирования агрегатов достаточно велико. В [8] говорится о том что вероятность присоединения не влияет на величину фрактальной размерности, но влияет на кинетику их роста. Основной целью нашей работы является исследование оптических свойств фракталов, а не кинетика их роста.
Перейдем к общим характеристикам модели. В начальный момент времени N (50 и более) частиц с размерами (5-25нм) случайно распределены в пространстве L3 (L величина порядка 200нм). Для каждой частицы выбрано случайное начальное направление в котором она будет двигаться. Начальные скорости частиц имеют максвелловское распределение. Для каждой частицы введена средняя длина свободного пробега, характеризующая время свободного движения до столкновения. Так если частица двигаясь за время не столкнется с другой частицей, то она меняет свое направление движения на случайно произвольное. При столкновении двух частиц они соединяются и образуют агрегат. При этом кинетическая энергия этих частиц переходит в кинетическую энергию движения центра масс агрегата и его вращательную энергию. При столкновении двух агрегатов происходит их объединение и перераспределение кинетической и вращательной энергий.
В случае броуновской агрегации частицы и центры масс образовавшихся агрегатов двигаются по своим прямолинейным ломаным траекториям. При включении дальнодействующих кулоновских сил траектория частиц, проходящих друг от друга на расстояние Rm (Rm порядка 2 характерных радиусов частиц) начинает существенно отклоняться от прямолинейной. Перераспределение энергии образующихся агрегатов в этом случае происходит более сложным образом - с учетом их потенциальной энергии.
В работе исследованы различные характеристики ФА образующихся при броуновской и кулоновской агрегации частиц. Рассмотрим броуновскую агрегацию электрических нейтральных частиц.
Фрактальная размерность образующихся агрегатов в этом случае составляла Db=1.78 и практически не зависит (статистически) от количества частиц и от функции распределения частиц по размерам. Время половинной агрегации td=3*10-1 с. В условных единицах, эта величина не соответствует реальной величине времени агрегации коллоидов серебра. Кинетика роста зависит от величины коэффициента вязкости дисперсионной среды. При введении этого коэффициента кинетика роста фрактала не меняется, а время формирования фрактала возрастает на несколько порядков. Однако введение параметра td необходимо, для исследования роли других факторов, описывающих кинетику роста агрегатов.
Агрегация частиц существенно возрастает под действием света. Это может быть связано с возникновением между частицами дальнодействующих электростатических сил. Появление электростатических сил обусловлено разнополярным заряжением частиц разных размеров вследствие внешнего фотоэффекта и выравниванием в них при взаимном при взаимном обмене электрическими зарядами через электропроводящую среду электрохимических потенциалов [8]. Величина зарядов для разнополярно заряженных частиц Q подбиралась таким образом, чтобы потенциальная энергия их взаимодействия на среднем расстоянии между частицами в ансамбле была сравнима со средней кинетической энергией частиц. Q составила 25 зарядов электрона.
В случае кулоновской агрегации частиц фрактальная размерность полученных агрегатов составляла Dk=1.65. В сравнении с предыдущим случаем эта величина ниже, что указывает на другую кинетику роста таких ФА. Однако, как будет показано в дальнейшем, такая разница в геометрии фракталов существенно не влияет на их оптические свойства. Время половинной агрегации в этом случае по сравнению с предыдущим в 20-25 раз меньше и в среднем равняется td=10-2 c.
Описание математической модели для расчетов оптических спектров.
Приведем основные результаты теории Штокмана, Маркеля для расчетов оптических спектров [4]. Рассмотрим N частиц, находящихся в точках ri и взаимодействующих посредством диполь-дипольных сил. Дипольные моменты di наведенные на различных частицах, подчиняются известной системе уравнений.
(1)
где i, j -{1,2,3,...N}, x,y,zдипольная поляризуемость мономера, ri,j=ri-rj-расстояние между двумя частицами, ni,j=rij/rij -единичный вектор в направлении rij.
Если размеры кластера меньше длины падающего излучения, то внешнее поле можно считать однородным (не зависящим от i). В этом случае наведенный на i частице дипольный момент выражается через соответствующую дипольную поляризуемость в виде.
(2)
Задача заключается в нахождении поскольку ее мнимая часть однозначно определяет поглощение света на i частице.
Введем матрицу W с элементами
Введем новую комплексную переменную z c действительной и мнимой частями -X и
.
(3)
Точное решение (1) в матричном виде можно найти в [4]. Здесь мы приведем только результаты решения. Для справедливо выражение
(4)
где , wn- собственные вектора и собственные значения матрицы W соответственно.
Усредним линейную поляризуемость по числу частиц кластера .
Привлечем симметрию по отношению к вращению. После усреднения по ориентациям агрегата, как целого тензор поляризуемости сводится к скаляру:
(5)
Собственные значения wn и компоненты собственных векторов имеют вещественные значения, поэтому z является единственным комплексным числом в данной формуле. Подставляя (3) в (5) находим Im .
(6)
Физический смысл X и становится ясен, если допустить зависимость мономеров от частоты излучения имеющий хоть один выделенный резонанс с частотой 0, дипольным моментом перехода d12 и скоростью релаксации(однородной шириной) .
Тогда
.
(7)
где Отсюда ясно, в рассматриваемом случае X является относительной отстройкой от резонанса и относительной шириной резонанса в изолированном мономере.
Формула (6) позволяет (при фиксированных ) строить зависимость Im Xи вычислять спектр поглощения произвольной системы частиц(на любой стадии агрегации). Существенно лишь, что частицы взаимодействуют друг с другом, проявляют линейный отклик на внешнее поле и имеют нормальное поглощение.
Результаты и их обсуждение.
При выполнении серии расчетов спектров поглощения различных фрактальных агрегатов было обнаружено что одни начальные условия оказывали существенное влияние на свойства формирующихся агрегатов, а другие начальные условия их не оказывали. Например, при изменении количества частиц, начального распределения по скоростям спектр поглощения частиц совсем не менялся (в статистическом смысле). При других условиях (например ФРЧР, ширина резонанса) спектр заметно менял свой вид.
В таблице 1. указаны те начальные условия (механизмы) формирования агрегатов, при которых не изменяются спектры поглощения ФА.
Таблица 1.
Условия формирования.
Значение
Число частиц
50
Распределение по скоростям
Максвелловское
Механизмы агрегации
Броуновское
Величина заряда (кулоновский)
25
Длина свободного пробега
0.001см
1. Зависимость спектра поглощения от времени агрегации.
Как известно, оптические свойства частиц в УФ, видимом и части ИК диапазона спектра обусловлены наличием изолированного поверхностного плазменного резонанса p, лежащего в случае гидрозолей серебра в области p=410-420нм.
В первоначальном варианте расчетов рассматривался одинаковый размер частиц, радиусом R=13нм (монодисперсный случай). Остальные начальные условия приведены в таблице1. Спектр поглощения рассчитывался по всем частицам на разных стадиях агрегации.
На рис.2 показаны изменения спектров поглощения частиц одинакового размера на разных стадиях агрегации. Отмечается сходство этих кривых с экспериментальными данными [10]. Наблюдается уменьшение поглощения в области плазменного резонанса (410нм), что объясняется уменьшением относительной доли свободных частиц. Одновременно значительно возрастает поглощение в области длинноволнового крыла, что является проявлением увеличения числа взаимодействующих друг с другом частиц, включающихся в ФА. Помимо этого в области длинноволнового крыла постепенно формируется второй максимум. Это соответствует экспериментально наблюдаемым особенностям спектров поглощения некоторых коллоидов. Одной из целей данной работы является поиск условий, при которых в спектрах поглощения ФА появляется этот максимум, объясняющих его происхождение.
Рис.2. Зависимость спектра поглощения частиц от длины волны падающего излучения на разных стадиях агрегации.
1- соответствует начальной стадии агрегации. Все частицы изолированы друг от друга. Резонанс лежит в области 420 нм. Ширина резонанса составляет 100 нм.
2 - соответствует стадии агрегации в которой 30% частиц уже включены в агрегаты.
3 - соответствует стадии агрегации в которой 70% частиц уже включены в агрегаты.
4 - соответствует завершенной стадии агрегации. Все частицы объединены в агрегат.
2. Зависимость спектра поглощения ФА от однородной ширины собственного резонанса отдельных частиц.
Формула (6) позволяет (при фиксированной ) строить зависимость Im Xи вычислять спектр поглощения произвольной системы частиц (на любой стадии агрегации). является относительной шириной резонанса. На практике, спектр рассчитывается по ансамблю частиц, каждая из которых имеет свою собственную близкую к вероятной ширину резонанса (даже в случае монодисперсной системы). Реальная ширина резонанса зависит от размера частиц (особенно в диапозоне 2R<12нм). Очевидно, что при рассмотрении ансамбля частиц с полидисперсной функцией распределения выбор не однозначен.
На рис. 3. приведены спектры поглощения фрактала, при разной ширине резонанса составляющих его частиц. Из рисунка видно, что при большой однородной ширине (>100-150) спектр выглядит более "сглаженным". При таких могут быть искажены его характерные особенности, в частности, теряется "чувствительность" ко второму максимуму. Исследования в данной работе (см. п.5.3.1.) показали стабильность проявления второго максимума в случае монодисперсной системы.
Рис.3. Зависимость спектра поглощения фрактала при разной однородной ширине плазменного резонанса частиц.
Кривые 1, 2, 3, 4, 5 соответствуют различным 100, 120, 150 нм.
С другой стороны, при малой ширине (), в спектре начинают появляться сильные статистические флуктуации. На кривой 5 видно несколько ярко выраженных максимумов разной интенсивности. Одна серия максимумов приходится на диапазон частот плазменного резонанса, другая на сдвиг в низкочастотную область cоответствующую наиболее вероятным расстояниям между парами ближайших частиц в ФА Отметим, что при значении .можно проводить своего рода Фурье-анализ спектра поглощения. В такой интерпретации спектра положение гармоник разной величины характеризует положение тех частот (и, соответственно, характерных расстояний между частицами) на которые приходится максимальное поглощение.
В дальнейших расчетах величина выбрана равной 100 нм. Как видно из рис.3, это оптимальное значение для однородной ширины плазменного резонанса частиц, близкое к экспериментальному значению.
3. Зависимость оптических спектров ФА от геометрических характеристик агрегатов.
Экспериментальные исследования оптических спектров гидрозолей серебра приводили к различным особенностям в спектрах [10]. Спектр поглощения гидрозоля на основе колларгола имел неоднородно уширенный профиль с выраженным вторичным максимумом в области 640 нм. В отличии от него спектральный контур гидрозоля, полученного по борогидридной методике [11] описывался гладкой монотонной зависимостью второго максимума. В чем же причина такого различия?
При исследовании спектров поглощения агрегатов, полученных с помощью моделей кластер-кластерной агрегации, было замечено что на вид спектра поглощения сильно влияет размер агрегирующих частиц. В связи с этим были выполнены расчеты спектров поглощения ФА с частицами, имеющих различные ФРЧР.
а) Зависимость положения вторичного максимума в спектре поглощения от размера частиц для монодисперсной системы.
На рис.4а. показаны спектры поглощения ФА от размера частиц для монодисперсной системы частиц. Для наглядности рисунок представлен в 3х мерном виде. Значения по оси R соответствуют расчету спектра поглощения ФА размеры частиц которого имели значение R.
На всех спектрах поглощения стабильно проявляется вторичный максимум, ширина и положение которого меняется в зависимости от размера частиц в агрегате. При больших размерах частиц (R>15 нм) положение вторичного максимума находится ближе к основному и его контраст выражен ярче, чем в случае с частицами меньшего размера (R<12). Уширение спектра поглощения ФА также зависит от размеров частиц и в случае с (R>15 нм) существенно меньше чем с (R<12).
Рис. 4а. Зависимость спектра поглощения ФА от размера частиц в монодисперсной системе.
При уменьшении размера частиц происходит смещение положения вторичного максимума в длинноволновую область.
Для размера частиц R=11, 12, 13, 14 нм положение вторичного максимума находится соответственно в области 540, 580, 650, 760 нм.
б) Исследование спектра поглощения полидисперсных систем при разных видах ФРЧР. (вклад малых и больших частиц). Выявление реальной ФРЧР, соответствующей спектру поглощения ФА близкому к экспериментальным зависимостям.
Расчеты спектров поглощения частиц с одинаковыми размерами позволяют исследовать различные особенности вторичного максимума. Однако природа его возникновения остается еще не выясненной.
В экспериментальных исследованиях [2,5,6] показано что коллоиды имеют индивидуальный вид ФРЧР, близкий к распределению Пуассона. При расчетах спектров ФА с различными ФРЧР были получены интересные результаты. Приводить графики по этим расчетам в этой работе не предоставляется возможным. Качественно результаты исследования сводятся к следующему. При постепенном увеличении ширины ФРЧР в сторону больших частиц вторичный максимум сохранял свой вид и смещался в сторону основного максимума. Но даже при небольшом увеличении ширины ФРЧР в сторону малых частиц наблюдалось значительное уширение спектра и исчезновение вторичного максимума
Таким образом, данный подход позволяет выявить те ФРЧР, с помощью которых можно рассчитывать спектры поглощения ФА, соответствующие реальным спектрам поглощения конкретных коллоидов. Во-вторых это позволяет объяснить все экспериментально наблюдаемые особенности спектров поглощения разнотипных коллоидов серебра.
в) Зависимость положения и ширины вторичного максимума от доминирующего размера частиц для полидисперсной системы, с одинаковой шириной ФРЧР.
На рис.4б. представлены спектры поглощения ФА для полидисперсной системы с ФРЧР (показана в верхнем левом углу). Значения по оси R соответствуют максимуму ФРЧР, описывающая статистико-геометрические свойства частиц, для которого рассчитывается спектр поглощения. Для получения данной зависимости, величина R изменяется на один нм при параллельном сдвиге ФРЧР с сохранением формы кривой.
При сравнении с рис.4а. (монодисперсный случай) общие особенности проявляются в области размеров частиц R>12нм. При таких размерах в спектрах поглощения агрегатов сохраняется вторичный максимум. В области размеров с R<12 нм. наблюдалось исчезновение вторичного максимума.
Таким образом исследования показали, что вклад малых частиц в агрегатах приводит к исчезновению вторичного максимума в их спектрах поглощения ФА.
Рис. 4б. Зависимость спектра поглощения ФА от размера частиц в полидисперсной системе. Вид ФРЧР максимум, которой приходится на 13нм показан в верхнем левом углу.
Попытаемся объяснить характерные особенности спектров поглощения разнотипных коллоидов наблюдаемых в эксперименте на основе колларгола и борогидрида. В гидрозолях серебра, приготовленных по борогидридной методике, частицы в агрегатах плотно прикасаются друг к другу. ФРЧР по данным [2] представляет собой широкий профиль. Спектры поглощения в этом случае описывались гладкой монотонной зависимостью без вторичного максимума.
Частицы серебра в гидрозоле на основе колларгола не могут подойти близко друг к другу из-за наличия абсорбционного слоя ПАВ, который окружает каждую частицу. Известно, что толщина абсорбционного слоя зависит от размера частиц. Причем чем меньше размер частиц, тем толще абсорбционный слой. Понимая под частицей в этом случае ее металлическое ядро окружения с абсорбционным слоем ПАВ, приходим к выводу о том что ФРЧР такой системы частиц будет достаточно узкой. Это, согласно нашим исследованиям, должно привести к появлению второго максимума в спектре поглощения.
Заключение
В настоящей работе разработаны математические модели, которые позволяют наблюдать рост ФА в ансамблях малых частиц в зависимости от начальных условий, а также рассчитывать их основные характеристики. Исследованы спектры поглощения ФА в зависимости от геометрических и статистических свойств системы частиц.
Показано, что в процессе агрегации частиц их спектры поглощения испытывают неоднородное уширение, особенности которого определяется начальными условия. Результаты расчетов спектров находятся в превосходном согласии с экспериментальными данными.
Показана статистическая природа спектров поглощения ФА, при этом статистические свойства ансамбля частиц описываются ФРЧР. На основе предложенного подхода находят наглядное объяснение все характерные особенности, экспериментально наблюдаемые в спектрах поглощения различных гидрозолей серебра.
Литература
1. Wiegel E.// Z. Phys., 1954., Bd.136., P. 642.
2. Heard S.M., Griezer F., Barrachlough C. G., Sanders J.V.// J. Coll. Interf. Sci., 1983, V. 93., N 2., P. 545.
3. Шалаев В.М., Штокман М.И. // ЖЭТФ., 1987, Т. 92., № 2, с. 509.
4. Маркель В. А., Муратов Л. С., Штокман М. И. // ЖЭТФ. 1990., Т. 92.,С. 819; Markel V.A., Shalaev V.M., Stechel E. V. et al // Phys. Rev. B. 1996-1, V. 53., N 5, P. 2425; Shalaev V. M., Poliakov E.Y., Markel V.A.// Phys. Rev. B. 1996-1. V.53., N 5, P. 2437; Shalaev V.M.// Phys. Rep. 1996, 272, P.61-137.
5. Петров Ю. И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986, с. 366.
6. Карпов С.В., Попов А.К., Слабко В.В.// Доклады РАН, 1996, Т. 60, с. 43.
7. Карпов С. В., Попов А. К., Слабко В.В.// Письма в ЖЭТФ, 66, 1997.
8. Р. Боте, Р. Жульен, М. Кольб. Фракталы в физике. М.: Мир,1988, С.353.
9. Slabko V.V., Karpov S.V., Zaitsev V.I., et al.// J.Phys.: Condens.Matter.1993. V. 5. P. 7231.
10. Карпов С.В., Попов А.К., Слабко В.В., Шевнина Г.Б.// Коллоидный журнал, 1995, Т.57., № 2, с. 199-206.
11. Creighton J.A., Blatchford C.G, Albretch M.G. // J.Chem. Soc. Faradey, II. 1979. V.17., P.283.
Сведение об авторе.
Закончил КГУ в 1995г. В том же году поступил в аспирантуру. Занимается численным моделированием процессов роста фрактальных структур в дисперсных системах и исследованием их физических свойств.
Axpower33 (обс.) 12:06, 9 февраля 2022 (UTC)[ответить]
|
|