Проект Академии Технологий НПО АТ
Россия — в перспективе научных идей следующего десятилетия. Что станет обязательным и актуальным? Полет человека в дальний космос и его освоение и воскрешение человека, - многовековые мечты человечества, которые станут целью стратегически крупных направлений научно-практических разработок так же официально, как сейчас поиск внеземного разума для оборонно-космической отрасли.
НПО АТ - научный проект. Мы занимаемся поиском путей воскрешения человека и открытия полета в дальний космос. Поиском и сбором данных, которые помогут человечеству идти вперед в этих направлениях. Поиском совершенно неисследованных, но перспективных для ученых мест и областей науки, которые могут дать перспективные открытия в этих направлениях. Созданием архивов данных для тех, кто хотела бы делать технические и технологические открытия и изобретения. Экономикой и организацией сложных технических лабораторий, которые делают уникальные технологические разработки в области работы в области поиска пути воскрешения человека и открытия перелета в дальний космос.
Уважаемые господа, сайт находится в разработке, приносим свои извинения за технические неполадки.
|
Нанотехнологии
Кристаллическая решетка
|
|
Большинство твердых тел имеют кристаллическую решетку, структуру с атомами, которые расположены упорядоченным образом. Дальний порядок — свойство, при котором атомы так же расположены во всем кристалле. Естественно, в природе есть атомные ядра, электроны вокруг, какие-то частицы и поля, существование которых связано с особенностями жизни атомов, но сумма всех влияний остается такой, что атом твердого тела остается упорядоченным во всем материале (конечно, примеси, вкрапления и воздействия — это то, что потом учитывают технологи и ученые). Аморфные материалы имеют ближний порядок атомов, но не имеют дальнего (стекло, воск). Локальное окружение каждого атома похоже, но оно не распространяется на значительные расстояния. В жидкостях тоже есть ближний порядок и нет дальнего. А в газах не существует даже ближнего.
Решетки Бравэ для двумерного случая элементарной решетки показывают 5 возможных способов укладки атомов: а. Квадратный б. Простая прямоугольная решетка. в. Центрированная прямоуголоная. г. Гексагональная. д. Косоугольная.
Для общей или косоугольной решетки Бравэ размеры ячейки решетки x и y не равны а угол между а и в — произвольный. В случае перпендикулярности сторон получается решетка прямоугольного типа. Если угол между нами 60 град., а а = в, решетка становится гексагональной, состоящей из равносторонних треугольников. У каждой решетки есть своя элементарная ячейка, показанная на рисунке, которая повторяется в материале атома. Кристаллическая структура материала состоит из систем, соответствующих таким решеткам. Период кристалли́ческой решётки — длина ребра элементарной ячейки кристаллической решётки.
Двумерная кристаллическая структура , основанная на простой прямоугольной решетке показывает, как одна элементарная ячейка определяет всю решетку.
В трехмерных решетках, параметры определяются гранями a, b, c и углами между a и c, a и b. В Википедии в статье кристаллическая решетка подробно и с иллюстрациями описаны варианты конструкций. Но интересны они в первую очередь тем, что показывают возможные способы упаковки атомов. Исторически первой классификацией кристаллов было деление на сингонии, в зависимости от кристаллографической системы координат.
Атомы в материале накладываются слоями. Поэтому второй слой может наложиться поверх первого, подобно двум слоям шариков, первый — обычный, плотно лежащий, второй — шарики укладываются в углубления пространств между шариками первого слоя. Третий слой может лечь или точно поверх первого или по оси углублений между ними. В первом случае получается гранецентрированная кубическая решетка (ГЦК), в статье Википедии «кристаллическая структура» она показана на цветной картинке атома хлорида натрия слева, во втором — гексагональная решетка с гексагональной плотноупакованной структурой.
В трехмерном случае плотноупакованных сфер между ними могут оставаться пространства, где могут находиться меньшие атомы. У многих двухатомных оксидов и сульфидов большие по размерам анионы серы или кислорода располагаются в совершенной ГЦК решетке (гранецентрированной кубической), а меньшие, металлические катионы, расположены на октаэдрических позициях, это MgO, MgS, MnO, MnS. Такие решетки называют типом NaCl, где термин анион используют для отрицательного иона (например, Cl) а катионы — для положительного (Na). В минерале шпинель MgAl2O4 двухвалентный кислород (радиус 0,132 нм) находится на узлах ГКЦ решетки, ионы Al (радиус 0.051 нм) занимают половину октаэдрических позиций, ионы Mg (радиус 0.66 нм) расположены на одной восьмой тетраэдрических позиций в правильном порядке. Щелочные металлы кристаллизуются в ОЦК решётке, и каждый положительно заряженный ион щелочного металла имеет в кристалле по восемь ближайших соседей — положительно заряженных ионов щелочного металла. Кулоновское отталкивание одноимённо-заряженных частиц (ионов) компенсируется электростатическим притяжением к электронам связывающих звеньев, имеющих форму искажённого сплющенного октаэдра — квадратной бипирамиды, высота которой и рёбра базиса равны величине постоянной трансляционной решётке aw кристалла щелочного металла.
Большинство металлов образует одну из следующих высокосимметричных решёток с плотной упаковкой атомов: кубическую объемно центрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную. В кубической объемно центрированной решётке (ОЦК) атомы расположены в вершинах куба и один атом в центре объёма куба. Кубическую объемно центрированную решётку имеют металлы: Pb, K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba и др. В кубической гранецентрированной решётке (ГЦК) атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Решётку такого типа имеют металлы: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co и др. В гексагональной решётке атомы расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а три атома — в средней плоскости призмы. Такую упаковку атомов имеют металлы: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca и др.
Знания о решетках в современных исследованиях дают интереснейшие возможности для поиска и создания материалов, в которых одни элементы конструктивно укладываются в решетке так, чтобы ее свойства дали общей новой композиции какие-то особенные отдельные свойства. Собственно, большая часть нанотехнологий и поиска способа созданий пленок из разных материалов уже дали кремниевые материалы компьютеров с огромными возможностями точных действий над ними и ими. А их дальнейшая разработка и варьирование способами влияния — огромный пласт технологий с точно определенными новыми свойствами. В физике полупроводников даже используется понятие сверхрешётка, которое описывает искусственные конструкции пленок, твердотельную структуру, в которой помимо периодического потенциала кристаллической решётки имеется дополнительный потенциал, период которого существенно превышает постоянную решётки. Они бывают композиционные, легированные, спиновые, сделанные путем модуляции плоскости с поверхностным зарядом, потенциал в которых создаётся периодической деформацией образца в поле мощной ультразвуковой или стоячей световой волны. Изучаются структуры со множественными квантовыми зарядами, осциллирующимися электронами (осцилляции Блоха), существуют также магнитные сверхрешётки и сегнетоэлектрические сверхрешётки. Самые интересные, естественно, в науке, они могут и дать новые компьютерные компоненты, сложные — понять природу «конструкций» и «сопротивления материалов» на уровне атомов, частиц и сил на этом уровне, - исследования дадут возможность в будущем открыть перелеты в дальний космос и сверхтонкое восстановление.
Научные стажировки в области электронной микроскопии проводит институт РАН Органическй химии Н.Д. Зелинского, раз в месяц принимаются заявки на исследования на микроскопах института, стажировки (2 дня на исследования) на 2013 год оплачивает институт.
|
Уже сейчас у нас вы можете заказать исследования, которые будут сделаны космонавтами России на орбите, e-mail: npoat@mail.com.
|