Вопросы

к зачету по дисциплине «Наноструктурные материалы»

1.                 Дайте определение понятия «нанотехнология».

2.                 Какие объекты изучает нанотехнология?

3.                 С чем связан широкий интерес к наноматериалам?

4.                 Охарактеризуйте основные разновидности наноматериалов.

5.                 Перечислите приоритетные направления развития нанотехнологии.

6.                 Чему соответствует в атомном масштабе 1 нанометр?

7.                 Какие физические явления определяют возникновение особых свойств в объектах нанометрового масштаба?

8.                 Что такое квантовый размерный эффект?

9.                 Что такое квантовая проволока и квантовая точка?

10.             Каких два основных подхода используются для формирования наноструктур?

11.             Какими размерами зерен (слоев, включений, пор) характеризуются наноматериалы?

12.             В чем сходство и различие кластеров, наночастиц и нанопорошков?

13.             Дайте общую характеристику структуры наноматериалов.

14.             Что является характерной особенностью структуры наноматериалов?

15.             Запишите соотношения, описывающие зависимость общей доли поверхностей раздела, а также долей межзеренных границ и тройных стыков от размеров кристаллитов.

16.             Какие методы позволяют получить максимальную информацию о структуре наноматериалов?

17.              Какие параметры оценивают при измерении размеров зерен, а также размеров частиц, включений и пор?

18.             Охарактеризуйте основные типы распределения кристаллитов по размерам.

19.              Опишите основные типы дефектов в наноматериалах.

20.              Могут ли нанокристаллы быть бездефектными?

21.             Какие основные типы дислокаций  наблюдаются в нанокристаллитах?

22.              Как меняется параметр решетки с изменением размера кристаллитов?

23.              Почему в структуре наноматериалов фиксируется наличие свободного объема?

24.              Перечислите основные структуры нанополимеров.

25.              Что такое ламели?

26.              Что такое блок – сополимеры?

27.              Что такое темплаты? Где они могут использоваться?

28.              Чем отличается структура супрамолекулярных материалов?

29.             В чем заключаются процессы самоорганизации?

30.             Приведите примеры процессов самоорганизации.

31.             Что такое магические кластеры?

32.             Какие формы углерода Вам известны? Какова их структура?

33.             Что такое фуллерены?

34.             Каково строение молекулы С₆₀?

35.             Что такое фуллерит? Каковы его свойства?

36.             Что такое углеродныенанотрубки? Каков их размер и форма?

37.             Какие два типа нанотрубок известны?

38.             Каковы электронные свойства нанотрубок?

39.             Как структура нанотрубок влияет на их электронные свойства?

40.             Перечислите возможные применения углеродныхнанотрубок.

41.             Что такое графен?

42.             Дайте общую характеристику тубулярных и луковичных наноструктур.

43.              Какие варианты свертывания различают для однослойных трубок?

44.              Могут ли наблюдаться тубулярные структуры  в неуглеродных материалах?

45.              Каковы особенности проявления размерных эффектов в наноматериалах.

46.              Охарактеризуйте квантовые стенки, проволоки, точки.

47.              Как меняется ширина запрещенной зоны и спектр люминесценции при уменьшении размера зерна в наноматериалах?

48.              Перечислите основные факторы, влияющие на неравновесное состояние наноматериалов.

49.              Каковы особенности фононного спектра и тепловых свойств наноматериалов?

50.              Как меняется теплоемкость наноматериалов в зависимости от размера кристаллита?

51.              Почему меняется фононный спектр и тепловые свойства материалов при уменьшении размеров кристаллитов?

52.              Как влияет размер кристаллитов на коэффициент термического расширения и температуру плавления наноматериалов?

53.              Охарактеризуйте влияние размеров кристаллитов на электрические свойства наноматериалов.

54.              Как влияет размер частиц наноматериалов на критические параметры сверхпроводников?

55.              Охарактеризуйте магнитные свойства наноматериалов.

56.              Возможно ли изменение природы магнитных свойств при уменьшении размера зерна в наноматериалах?

57.              Что такое магнитокалорический эффект?

58.              Как меняется прочность, твердость и пластичность при уменьшении размера зерна в наноматериалах?

59.              Опишите метод Глейтера.

60.              Охарактеризуйте классификацию консолидированныхнаноматериалов по методам изготовления и типам структуры.

61.              Перечислите основные методы получения ультрадисперсных порошков.

62.              Перечислите достоинства и недостатки высокоэнергетического и механохимического синтеза.

63.              Как формируются гетероструктуры с квантовыми точками?

64.              Охарактеризуйте методы получения углеродных наноструктур.

65.              Охарактеризуйте перспективы применения наноматериалов в электронике.

Я - проффесионал (продолжение)

Студенты инженерного отделения участвуют в олимпиаде "Я - профессионал"!

Ищите знакомые лица!!!

😍

Трансформаторы

Сегнетокерамика

Вопросы к экзамену по МЭТ

Вопросы по курсу «Материалы электронной техники»

 для 2 курса

1.                             Классификация материалов. Общие сведения о проводниках.

2.                             Природа электропроводности металлов (теория Друде – Лоренца).

3.                             Природа электропроводности металлов (теория Зоммерфельда – Френкеля)

4.                             Температурная зависимость удельного сопротивления металлических проводников.

5.                             Влияние примесей и других структурных дефектов на удельное сопротивление металлов.

6.                             Электрические свойства металлических сплавов.

7.                             Сопротивление тонких металлических пленок. Размерные эффекты.

8.                             Материалы высокой проводимости.

9.                             Сверхпроводящие металлы и сплавы.

10.                         Сплавы высокого сопротивления и сплавы для термопар.

11.                         Неметаллические проводящие материалы.

12.                         Тугоплавкие металлы.

13.                         Припои.

14.                         Собственные и примесные полупроводники. Основные и неосновные носители заряда.

15.                         Температурная зависимость концентрации и подвижности носителей заряда.

16.                         Температурная зависимость удельной проводимости полупроводников.

17.                         Неравновесные носители заряда и механизмы рекомбинации.

18.                         Поглощение света полупроводниками.

19.                         Фотопроводимость полупроводников.

20.                         Люминесценция в полупроводниках.

21.                         Эффект Холла в полупроводниках.

22.                         Германий.

23.                         Кремний.

24.                         Карбид кремния.

25.                         Полупроводниковые соединения типа А³В⁵.

26.                         Полупроводниковые соединения типа А²В⁶ и А⁴В⁶.

27.                         Основные понятия и поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации.

28.                         Токи смещения и электропроводность диэлектриков.

29.                         Потери в диэлектриках. Виды потерь.

30.                         Пробой диэлектриков. Виды пробоя в твердых диэлектриках.

31.                         Ситаллы.

32.                         Керамика.

33.                         Композиционные пластмассы и слоистые пластики.

34.                         Сегнетоэлектрики.

35.                         Пьезоэлектрики.

36.                         Пироэлектрики.

Напоминаю, что в четверг 27 апреля практическое занятие по МЭТ. Д/з: Задачи 3.5.4, 3.5.7,3.5.11.

Студентам 2 курса!

На практическое занятие, 23 апреля, готовим темы "Эффект Холла", "Германий".

Российский студент показал дорогу к новым сверхпроводникам

Гидрид актиния должен, по расчетам, быть рекордно высокотемпературным сверхпроводящим материалом.

Сегодня 20:22

Группа ученых во главе с Артемом Огановым из Сколтеха и МФТИ с помощью расчетов показала возможность высокотемпературной сверхпроводимости для гидридов актиния (соединений актиния и водорода). Попутно они обнаружили общий принцип, по которому можно вычислить сверхпроводимость для разных гидридов, используя одну только таблицу Менделеева. Соответствующая статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Последние десятилетия научные группы по всему миру ищут материалы с высокотемпературной сверхпроводимостью — такие, у которых электрическое сопротивление падает до нуля при температурах выше точки кипения жидкого азота (-196 по Цельсию). К сожалению, физическая природа высокотемпературный сверхпроводимости пока неясна, отчего до сих пор эти поиски идут главным образом непроизводительным методом проб и ошибок. Есть предположения, что для гидридов — соединений водорода и металлов — такая сверхпроводимость будет наступать при особо высоких температурах. Но вариантов этих соединений много, и хорошо бы заранее узнать, какие из них перспективнее всего.

Авторы новой работы попробовали рассчитать точку наступления сверхпроводимости для AcH16. Оказалось, что она должна появляться в диапазоне температур от -69 до -22 по Цельсию при давлении в 1,5 миллиона атмосфер. При этом был найден принцип вычисления сверхпроводимости по периодической системе химических элементов. Артем Оганов отмечает: «Сама идея связи сверхпроводимости с таблицей Менделеева принадлежит студенту моей сколтеховской лаборатории Дмитрию Семенку. Найденный им принцип настолько простой, что удивительно, что никто не заметил его раньше».

В общем виде идея такой связи описывает распределение в таблице Менделеева элементов, способных к образованию сверхпроводящих соединений. Оказалось, что высокотемпературная сверхпроводимость возникает у тех веществ, что содержат атомы металлов, близких к заселению новой электронной подоболочки. Когда несколько электронов имеют одинаковые значения как главного квантового числа (квантовое число n, определяет энергию электрона), так и орбитальных квантовых чисел (l, характеризует форму орбиталей), то говорят, что они относятся к одной электронной подоболочке. В случае, когда атом в кристалле по параметрам своих электронов уже готов занять новую электронную подоболочку, он будет очень чувствителен к малейшим изменениям в окружающей его кристаллической решетке — например, к изменению положения близлежащих атомов. Такая чувствительность означает сильное электрон-фононное (фонон — квазичастица колебательного движения атомов в кристалле) взаимодействие.

Именно такое взаимодействие, когда электроны энергично реагируют на колебания в материале, лежит в основе традиционной сверхпроводимости. Основываясь на такой гипотезе, ученые и предположили высокотемпературную сверхпроводимость у гидридов актиния — его атомы в соединениях с водородом действительно близки к заселению новой электронной подоболочки. Чтобы проверить это, в расчетах использовался эволюционный алгоритм USPEX, ранее разработанный группой Оганова.

Следует четко понимать, что, хотя это очень высокий уровень (предыдущий рекорд был -70 по Цельсию при 1,5 миллиона атмосфер), до практического применения гидридов актиния как сверхпроводников далеко. 1,5 миллиона атмосфер создать много труднее и дороже, чем дать температуру кипящего азота. Однако новая работа заметно проясняет, где и как именно можно искать сверхпроводниковые гидриды. И на этом пути, в теории, можно найти и более практичные варианты сверхпроводников. 

Задачи по КЭТ (конденсаторы)

1. Конденсатор образован двумя квадратными пластинами, отстоящими друг от друга в вакууме на расстояние 0.88 мм. Чему должна быть равна сторона квадрата, чтобы емкость конденсатора составляла 1 пФ?

2. Емкость плоского конденсатора равна 6мкф. Чему будет равна его емкость, если расстояние между пластинами увеличить в 2 раза, а затем пространство между пластинами  заполнить диэлектриком с   = 5?

3. Между обкладками изолированного плоского конденсатора, заряженного до разности потенциалов 400 В, находится пластина с диэлектрической проницаемостью   =  5, примыкающая вплотную к обкладкам.  Какова будет разность потенциалов между обкладками конденсатора после удаления диэлектрика?

4.  Напряженность электрического поля плоского воздушного конденсатора емкостью 4 мкФ равна 100 в/м.  Расстояние между обкладками конденсатора 1 мм. Определите энергию  электрического поля конденсатора.

5. Расстояние между обкладками плоского воздушного конденсатора 0.3 см. Во сколько раз увеличится энергия  электрического поля конденсатора,  если обкладки конденсатора раздвинуть до расстояния 1.2 см?  Конденсатор после сообщения ему электрического заряда был отключен от источника напряжения.

6. Какой должна быть емкость конденсатора, который надо соединить последовательно с конденсатором емкостью 800 пФ,  чтобы получить общую емкостью 160 пФ?

7.  Два конденсатора, емкости которых 2 и 4 мкФ, соединены последовательно и подключены к источнику напряжения с ЭДС 75 В. Найдите разность потенциалов на конденсаторе большей емкости.

8. Два конденсатора с емкостями 2 и 3 мкФ соединены последовательно, а к внешним их концам параллельно подсоединен третий конденсатор емкостью 0.8 мкФ. Какова емкость всей системы?.

9. Конденсатор емкостью 1 мкФ, заряженный до 500 В, подключили параллельно незаряженному конденсатору емкостью 4 мкФ. Найдите разность потенциалов на конденсаторах.

10.  Во сколько раз увеличится емкость плоского конденсатора, пластины которого расположены вертикально, если конденсатор погрузить до половины в жидкий диэлектрик с диэлектрической проницаемостью 5?

11.  Плоский воздушны конденсатор емкостью 1 мкФ соединили с источником напряжения, в результате чего он приобрел заряд 10 мкКл. Расстояние между пластинами конденсатора  5 мм. Определите напряженность поля внутри конденсатора.

12. Расстояние между пластинами заряженного плоского конденсатора уменьшили в 2 раза.  Во сколько раз увеличится при этом напряженность поля конденсатора, если он все время остается присоединенным к источнику напряжения?.

13.   Плоский воздушный конденсатор емкостью 6 мкф заряжен до напряжения 200 В и отключен от источника.  Пластины медленно раздвигают, увеличивая расстояние между ними в 4 раза. Какую работу  при этом совершают?.