nanotechnology - mwitt2040116/document/nanotechnology [compatibility mode].pdf · nanotechnology...
TRANSCRIPT
Nanotechnology
อ.สรหทย ศรขวญใจ
ครวชาการสาขาเคม โรงเรยนมหดลวทยานสรณ องคการมหาชน
ผลการเรยนรทคาดหวง
1. อธบายความหมายของนาโนเทคโนโลยได
2. มความเขาใจโครงสรางพนฐานของสสาร และ วสดนาโนฐ
3. สามารถบอกคณสมบตเชงแสง คณสมบตเชงกล คณสมบตทางไฟฟา
และคณสมบตความเปนแมเหลกของวสดนาโนได
4. อธบายวธการตรวจสอบหาโครงสรางของวสดนาโน
โดยใชเทคนคจลทรรศนอเลกตรอนแบบตางๆได
5 อธบายโครงสรางและคณสมบตของนาโนคารบอนชนดตางๆได5. อธบายโครงสรางและคณสมบตของนาโนคารบอนชนดตางๆได
6. สามารถบอกวธการสงเคราะหวสดนาโนได
7. ยกตวอยางการประยกตใชนาโนคารบอนได
8. อธบายการเกด และ โครงสรางของวตถนาโนชวภาพได
9. บอกความสมพนธระหวางนาโนเทคโนโลยและชววทยาของสงมชวตได
210. ยกตวอยางประโยชนของนาโนเทคโนโลยในดานตางๆได
แผนการประเมนผลการเรยนรและการมอบหมายงาน
การสอนรายวชา ว40223 นาโนเทคโนโลย ประจาภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2551 การสอนรายวชา ว40223 นาโนเทคโนโลย ประจาภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2551
มแผนการเรยนรดงน
4.1 ประเมนจากงาน หรอ แบบฝกหด 4.1 ประเมนจากงาน หรอ แบบฝกหด
4.1.1 กอนสอบกลางภาค 10 คะแนน
4.1.2 หลงสอบกลางภาค 10 คะแนน
4.2 ประเมนจากการสอบยอย
4.2.1 กอนสอบกลางภาค 5 คะแนน
4.2.2 หลงสอบกลางภาค 5 คะแนน
4.3 ประเมนจากคณลกษณะของนกเรยน (จตพสย) 10 คะแนน
4 4 ประเมนจากการสอบกลางภาค 20 คะแนน4.4 ประเมนจากการสอบกลางภาค 20 คะแนน
4.5 ประเมนจากการสอบปลายภาค 20 คะแนน
4.6 ประเมนจากการนาเสนอผลงานคนควา 20 คะแนน
3รวม 100 คะแนน
บทท 1
ทมาและความหมายของนาโนเทคโนโลย
4
นาโนเทคโนโลย (Nanotechnology) คอเทคโนโลยทเกยวของกบ
กระบวนการจดการ การสรางหรอการวเคราะห วสด อปกรณ
เครองจกรหรอผลตภณฑทมขนาดเลกมาก ๆ
ในระดบ นาโนเมตร (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร)
รวมถงการออกแบบหรอการประดษฐเครองมอฐ
เพอใชสรางหรอวเคราะหวสดในระดบทเลกมากๆ
เชน การจดอะตอมและโมเลกลในตาแหนงทตองการเชน การจดอะตอมและโมเลกลในตาแหนงทตองการ
ไดอยางถกตองแมนยา
ใ โ ป สงผลใหโครงสรางของวสดหรออปกรณมคณสมบตพเศษขน
ไมวาทางดานฟสกส เคม หรอชวภาพ
5และสามารถนาไปใชใหเกดประโยชนได
ทาไมนาโนเทคโนโลยถงมความสาคญ?ทาไมนาโนเทคโนโลยถงมความสาคญ?
6
ทาไมนาโนเทคโนโลยถงมความสาคญ?เมอวสดมขนาดเลก
จานวนอะตอม และ พนทผว มากขนจานวนอะตอม และ พนทผว มากขน
สมบตทางไฟฟา ทางกายภาพ ทางแมเหลก ทางแสงสมบตทางไฟฟา ทางกายภาพ ทางแมเหลก ทางแสง
เปลยนแปลงไป
เชน ทองคาปกตจะเฉอยตอปฏกรยา เชน ทองคาปกตจะเฉอยตอปฏกรยา
แตถามขนาดนาโนแลว จะเปนตวเรงปฏกรยา
7
Nanoscale
8
ประวตของนาโนเทคโนโลย
ค.ศ. 1905, อลเบรต ไอสไตน (Albert Einstein)
คนพบ โมเลกลนาตาลมขนาดประมาณ 1 nm
และเสนอทฤษฎการเคลอนทแบบบราวเนยน ของอนภาคคอลลอยด
9
Richard Feynman เปนคนแรกทแสดงความเหนถงความเปนไปได Richard Feynman เปนคนแรกทแสดงความเหนถงความเปนไปได
และแนวโนมของนาโนเทคโนโลย ในการบรรยาย
“There’s plenty of room at the bottom”
เมอป ค ศ 1959 (พ ศ 2502) เมอป ค.ศ. 1959 (พ.ศ. 2502)
โดยการแสดงความเหนถงความเปนไปได
บดาแหงนาโนเทคโนโลย
ทจะจดเรยงอะตอมทละอะตอม
ศาสตราจารยรชารด ฟายนแมน
10
ศาสตราจารยรชารด ฟายนแมน
ไดรบรางวลโนเบลสาขาฟสกสในป ค.ศ. 1965
ค.ศ. 1981, Gerd Bining และ Heinrich Rohrer
สรางกลอง Scanning Tunneling Microscope
H i i h R h l ft d G d K Bi i i ht i ti tHeinrich Rohrer, left, and Gerd K. Binnig, right, scientists at IBM's Zurich Research Laboratory in Switzerland, are awarded the 1986 Nobel Prizeare awarded the 1986 Nobel Prize in physics for their work in scanning tunneling microscopy.
The researchers are recognized for developing the powerful microscopy technique, which allows scientists to view
11
which allows scientists to view individual atoms on the surface of a sample.
The photo is kindly submitted for a museum by Dr. G. Binnig
ค.ศ. 1985, โรเบรต เครล, รชารด สมอลล และ ฮารโรลด โครโต
คนพบ โครงสรางของคารบอนแบบใหม คอ ฟลเลอรนคนพบ โครงสรางของคารบอนแบบใหม คอ ฟลเลอรน
R b t F C l J Si H ld W K t Ri h d E S llRobert F. Curl Jr.1/3 of the prizeUSAB 1933
Sir Harold W. Kroto1/3 of the prizeUnited KingdomB 1939
Richard E. Smalley1/3 of the prizeB 1943D 2005
12
ค.ศ. 1989, Don Eigler ไ นกฟสกสของศนยวจยไอบเอม (IBM)
ประสบความสาเรจในการจดเรยงอะตอมของธาตซนอน (xenon)
ไ ทละอะตอมเปนตวอกษร IBM ไดอยางแมนยา
ซงเปนการจดเรยงอะตอมในระดบนาโนเมตรโดยใชเครอง STM
(scanning tunneling microscope)
13
ค.ศ. 1991, ซมโอะ ลจมา (Sumio lijima) ค.ศ. 1991, ซมโอะ ลจมา (Sumio lijima)
นกวจยของบรษทเอนอซ (NEC) ประเทศญปน
ไดคนพบโครงรางแบบใหมของคารบอนทเปนลกษณะทอเลกทมขนาดในระดบนาโนเมตร
หรอทเรยกกนทวไปวา ทอนาโนคารบอน (carbon nanotube)
ทเกดขนมาจากแผนกราไฟต และหลงจากนนอกสองป
โ ลจมากทางานรวมกนกบโดนล เบททน (Donald Bethune)
ของบรษทไอบเอม (IBM) ประเทศสหรฐอเมรกา
ไดทาการสารวจพบวาโครงสรางทอนาโนคารบอนผนงเดยวนนไดทาการสารวจพบวาโครงสรางทอนาโนคารบอนผนงเดยวนน
เปนโครงสรางมขนาดของเสนผานศนยกลางเพยง 1-2 นาโนเมตรเทานน
14
ค ศ 2000 รฐบาลของประธานาธบด บลคลนตน ค.ศ. 2000, รฐบาลของประธานาธบด บลคลนตน
ไดผลกดนใหเกดโครงการรเรมทางนาโนเทคโนโลยแหงชาต
(National Nanotechnology Initiative) ของสหรฐอเมรกา
ค.ศ. 2003, กอตง ศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต (นาโนเทค)
เปนองคกรในกากบของรฐ เปนองคกรในกากบของรฐ
ภายใตสานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต (สวทช.)
กระทรวงวทยาศาสตและเทคโนโลยกระทรวงวทยาศาสตและเทคโนโลย
15
คค..ศศ. . 20042004, , เพอเปนการเทดพระเกยรตพระบาทสมเดจพระเจาอยหวเพอเปนการเทดพระเกยรตพระบาทสมเดจพระเจาอยหว
ใ ป ป ใ ในงานสปดาหวนวทยาศาสตรเมอป 2547 ในหวขอเรอง
“การเขยนพระปรมาภไธย (ภ.ป.ร.) ดวยโมเลกลของกาซ
( ) โCarbon Monoxide (CO) ลงบนผวของโลหะทองแดง”
รวมกบ ดร.ดอน ไอเกลอร (Dr.Don Eigler)
ไ ( ป ป ไ )16
จากศนยวจยไอบเอม (ซงเปนคนแรกทจดเรยงอะตอมเปนอกษรคาวา “ไอบเอม”)
นาโนเทคโนโลยทอยในธรรมชาต
ไมวาจะเปนการสราง DNA การแลกเปลยนแรธาตระหวางเซลล ไมวาจะเปนการสราง DNA การแลกเปลยนแรธาตระหวางเซลล
การซอมแซมตวเองของอวยวะเมอเกดบาดแผล
หรอเปนโครงสรางทมความสลบซบซอนในพชและสตว ยกตวอยาง เชน หรอเปนโครงสรางทมความสลบซบซอนในพชและสตว ยกตวอยาง เชน
ขนแขงขนาดเลกทเรยกวา ซเต (Setae) ขนแขงขนาดเลกทเรยกวา ซเต (Setae)
จานวนนบลานเสนเรยงขนาดอดแนนอย
โดยทสวนปลายของขนซเตแตละเสนนนกยงมเสนของปลายแบนโดยทสวนปลายของขนซเตแตละเสนนนกยงมเสนของปลายแบน
ทมขนาดเลกกวา เรยกวา สปาตเล (Spatulae) ประกอบอยอกหลายรอยเสน
โดยท สปาตเล แตละเสนจะมเสนผาศนยกลางเลกประมาณ 200 นาโนเมตร
17
โดยท สปาตเล แตละเสนจะมเสนผาศนยกลางเลกประมาณ 200 นาโนเมตร
ชวยในการยดตดกบโมเลกลของสวนประกอบของผนงหรอเพดาน
การบานใหนกเรยนลองคดดวา
มนาโนเทคโนโลยทอยในธรรมชาตมอะไรบาง?...................
18
สาขายอยของนาโนเทคโนโลย
• Nanoelectronics• Bionanotechnology: Nano-motor• Nanosensor• Nanomedicine
N t b• Nanotube
19
Nanoelectronicsคอสาขาหนงของวชาอเลกทรอนกสทมขอบเขตความรในระดบนาโน
ถกพฒนาขนเนองจากการสรางวงจรโดยใชแนวทางอเลกทรอนกสเดม
กาลงถงทางตน ดวยเหตผลทวา กาลงถงทางตน ดวยเหตผลทวา
แนวทางเดมไมสามารถจะสรางวงจรอเลกทรอนกสทเลกในระดบนาโนได
1965, กอรดอน มวร ผกอตง
อนเทล คอรปอเรชน
สรางกฎ 2 ขอสรางกฎ 2 ขอ
1. ขนาดของชปทใชในการบรรจ
ทรานซสเตอรจะเลกลงครงหนงใน
ทกๆ 18 เดอน
2. มลคาในการสรางโรงงานผลตชป
20
(fabrication line) จะเพมขนในทกๆ
36 เดอน
Bionanotechnology: Nano-motor
นาโนมอเตอร คอ อปกรณ ทสามารถแปลงพลงงาน
ไป ป ไ ไปเปนการเคลอนไหวและแรง เชน muscle fibers, flagella and cilia
เปนการผสมผสานมอเตอรจากโปรตน ทมขนาดระดบโมเลกล เปนการผสมผสานมอเตอรจากโปรตน ทมขนาดระดบโมเลกล
ซงพบในเซลลสงมชวต เขากบมอเตอรระดบโมเลกล ทฝงอยในอปกรณจาลอง
โปรตนทใชทามอเตอรดงกลาว จะสามารถขบเคลอน โปรตนทใชทามอเตอรดงกลาว จะสามารถขบเคลอน
"สงของ" ภายในอปกรณดงกลาว ทานองเดยวกบไคเนซนทขบเคลอนโมเลกลตางๆ
ไปตามรอยของไมโครทวบลภายในเซลลนนเอง ไปตามรอยของไมโครทวบลภายในเซลลนนเอง
21
Nanosensor
เปนอปกรณทใชตรวจวดทงทางดานชววทยา เคม สวนใหญใชทางดานการแพทย
ใ ป ไฟฟ ซงสามารถใชวดปรมาตร ความเขมขน กระแสไฟฟา อณหภม ความดน
ของเซลลในรางกาย เปนตน ซงมนสามารถแยกไดวาอนไหนเปนเซลลด
ป หรอเปนเซลลมะเรง
22
To help protect your privacy, PowerPoint prevented this external picture from being automatically downloaded. To download and display this picture, click Options in the Message Bar, and then click Enable external content.
Nanomedicineสวนมากจะใชประโยชนในดาน
Drug delivery
Cancer
Nanoparticle targeting
Nanorobots
Cell repair machines
23
Nanotubeเปนวสดทมรปทรงเปนทอมธาตคารบอนเปนองคประกอบ
ป โ ป คนพบครงแรกเมอป 1991 โดยนกวทยาศาสตรชาวญปนชอ Sumio Iijima
ทอนาโนคารบอนมโครงสรางและสมบตหลากหลายซงขนกบวธทใชในการสงเคราะห
ใชประโยชนหลายดาน เชน
ทอนาโนคารบอนมโครงสรางและสมบตหลากหลายซงขนกบวธทใชในการสงเคราะห
ใชประโยชนหลายดาน เชน
ทาเสนใยเสรมความแขงแกรงในวสดคอมพอสท
ทาอเลกโทรดเพมกาลงไฟและอายการใชงานในแบตเตอร
ป 24
และตวเกบประจ
การบาน ใหนกเรยนหาความหมายของคาศพทตอไปน
• Bottom-up strategy
• Buckminster fullerene
• Carbon nanotubes
• Quantum DotsQ
• Smart materials25
Smart materials
บทท 2
โวทยาศาสตรพนฐานของนาโน
• การจดเรยงตวของอะตอมการจดเรยงตวของอะตอม
• โครงสรางผลกและระบบผลก
• ความหนาแนนของผลก
• การจดเรยงอนภาคในผลก
• ของแขงไอออน หรอผลกไอออน และโครงสรางผลกสามญ
• ของแขงโมเลกล หรอผลกโมเลกล• ของแขงโมเลกล หรอผลกโมเลกล
• ของแขงโลหะ หรอผลกโลหะ
26• ตาหนของผลก
การจดเรยงตวของอะตอมของแขงสวนใหญจดเรยงอะตอม หรอ ไอออน หรอ อนภาคอยางเปนระเบยบ
สมาเสมอใน 3 มต เรยก ของแขงแบบผลก (crystalline solid)
ผลกนาตาล
แตมของแขงอกประเภทหนงทการจดเรยงอนภาคไมเปนระเบยบแตมของแขงอกประเภทหนงทการจดเรยงอนภาคไมเปนระเบยบ
ทาใหไมมรปทรงเรขาคณต เรยกวา ของแขงอสณฐาน (amorphous solid)
Crystalline solid มคาดรรชนหกเห และการนาไฟฟาแตกตางกน
ในทศทางทแตกตางกน เรยกวา แอนไอโซโทรป (anisotropy)( py)
amorphous solid มคาดรรชนหกเห และการนาไฟฟาเหมอนกนทกทศทาง
27
amorphous solid มคาดรรชนหกเห และการนาไฟฟาเหมอนกนทกทศทาง
เรยกวา ไอโซโทรป (isotropy)
anisotropyanisotropy
28
โครงสรางผลกและระบบผลก
ระบบผลก คอ แบบตางๆในการจาแนกผลก ซงมทงหมด 7 แบบ
ซงจะพจารณาจากความยาว และ มมของหนงหนวยเซลล (unit cell)ซงจ พจารณาจากความยาว แล มมของหนงหนวยเซลล (unit cell)
Unit cell หมายถง หนวยทเลกทสดของผลกทยงคงแสดงคณสมบต
และลกษณะความเปนผลกอย
Lattice or lattice point หมายถง
การเรยงของอนภาคในผลก
แบบซาๆกนในสามมต ถาใหอนภาคเหลานนเปนจดเลกๆ
แตละจดทอยในผลกจะลอมรอบดวยจดอนๆ
29
แตละจดทอยในผลกจะลอมรอบดวยจดอนๆ
ทมสงแวดลอมเหมอนกนในทกทศทาง
หนวยเซลลสามารถมรปรางไดหลายแบบ
เราสามารถแบงอยางงายไดเปน 7 ระบบเราสามารถแบงอยางงายไดเปน 7 ระบบ
ตามความยาว และมมของหนวยเซลล
● Cubic or Isometric (CsCl, Salt, Diamond)
● Hexagonal (Aquamarine Quartz Ruby Graphite) ● Hexagonal (Aquamarine, Quartz, Ruby, Graphite)
● Tetragonal (Zircon)
● Rhombohedral (Amethyst, Corundum, Tourmaline)
● Orthorhombic (Peridot, Topax, Tanzanite)
● Monoclinic (Azurite, Feldspar)
● Triclinic (Turquoise)
30
31
จดแลตทซไมไดอยแคมมของหนวยเซลลเทานน
แตยงสามารถอยทตาแหนงอนๆได
พบวาตาแหนงทจดแลตทซอยได ม 4 แบบ ดงน☻Primitive cubic (P)
: Lattice points on corners only
☻Body-centered cubic (I): Lattice points on corners as well as
in the center of the unit cell body
☻Face-centered cubic (F): Lattice points on corners as well as
i h f ll fin the centers of all faces
☻Base-centered cubic (C)
32: Lattice points on corners as well as
centered on faces
ความหนาแนนของผลก
ความหนาแนนของผลก นาหนกของผลกหนงหนวยเซลล
ความหนาแนนของผลก = ปรมาตรของผลกหนงหนวยเซลล
นาหนกของผลกหนงหนวยเซลล
= จานวนอะตอมในหนงหนวยเซลล x นาหนก 1 อะตอมของอนภาคในผลก
33
จานวนอนภาคในหนวยเซลล
กาหนดใหจดแลตทซของผลกของแขงเปนทรงกลมแขง
ในการคานวณตองคานงถงหนวยเซลลขางเคยงดวย
อนภาคทมมใหนบ18 เพราะมการใชรวมกน 8 หนวยเซลล
ใ 1 ใ อนภาคทศนยกลางผวหนาใหนบ12 เพราะมการใชรวมกน 2 หนวยเซลล
อนภาคทขอบใหนบ14 เพราะมการใชรวมกน 4 หนวยเซลล
34
4
อนภาคทศนยกลางหนวยเซลลใหนบเตมเปนหนง
จานวนอนภาคในหนวยเซลล
อนภาคทมมใหนบ 1 เพราะมการใชรวมกน 8 หนวยเซลล35
อนภาคทมมใหนบ 8 เพราะมการใชรวมกน 8 หนวยเซลล
จานวนอนภาคในหนวยเซลล
อนภาคทศนยกลางผวหนาใหนบ 12 เพราะมการใชรวมกน 2 หนวยเซลลอนภาคทศนยกลางผวหนาใหนบ 2 เพราะมการใชรวมกน 2 หนวยเซลล
36
จานวนอนภาคในหนวยเซลล
อนภาคทขอบใหนบ 1 เพราะมการใชรวมกน 4 หนวยเซลล37
อนภาคทขอบใหนบ4
เพราะมการใชรวมกน 4 หนวยเซลล
จานวนอนภาคในหนวยเซลล
อนภาคทศนยกลางหนวยเซลลใหนบเตมเปนหนง
38
จานวนอนภาคในหนวยเซลล
สรป
อนภาคทมมใหนบ18 เพราะมการใชรวมกน 8 หนวยเซลล
อนภาคทศนยกลางผวหนาใหนบ12 เพราะมการใชรวมกน 2 หนวยเซลล
1อนภาคทขอบใหนบ
14 เพราะมการใชรวมกน 4 หนวยเซลล
อนภาคทศนยกลางหนวยเซลลใหนบเตมเปนหนงอนภาคทศนยกลางหนวยเซลลใหนบเตมเปนหนง
39
ตวอยาง
Primitive cubic : ลกบาศกแบบสามญ
8 x 1จานวนอนภาค = 8 x 18
= 1
40
ตวอยาง
Body-centered cubic
8 x 1 1จานวนอนภาค = 8 x 18
+ 1
= 2
41
ตวอยางFace- centered cubic
จานวนอนภาค = ?
42
จงคานวณหาจานวนอนภาคในผลกเกลอNaCl
จานวนอนภาค = ?
จานวน Cl- =จานวน Cl =
จานวน Na+ =
43
จงคานวณหาจานวนอนภาคในผลกเกลอ CsCl
= ?จานวนอนภาค = ?
จานวน Cl- =
จานวน Cs+ =
44
ความหนาแนนของผลก
ความหนาแนนของผลก นาหนกของผลกหนงหนวยเซลล
ความหนาแนนของผลก = ปรมาตรของผลกหนงหนวยเซลล
กาหนดให
ใ Z = จานวนอะตอมหรอ จานวนอนภาคในหนวยเซลล
M = นาหนกเชงอะตอม หรอ นาหนกสตรของอนภาคในผลก
NA = เลขอาโวกาโดร
V = ปรมาตรของผลกหนวยเซลล
45
ความหนาแนนของผลก
จะไดวา นาหนก 1 อะตอมหรอนาหนกสตรของอนภาคในผลก = MNNA
ZMดงนน นาหนกของผลกหนงหนวยหนก = ZM
NA
ZM
ความหนาแนนของผลก = VNA
46
ความหนาแนนของผลก
ถาผลกอยในระบบลกบาศกทมความยาวเทากนทงสามดาน ยาว a หนวย
ไ 3จะไดวา V = a3
ดงนนความหนาแนนของผลก =
47
ความหนาแนนของผลก
ตวอยาง โลหะ Ag มหนวยเซลลเปนแบบ face-centered cubic
มความยาวตามขอบ 0 408 nm มความหนาแนน 10 6 g/cm3มความยาวตามขอบ 0.408 nm มความหนาแนน 10.6 g/cm
นาหนกเชงอะตอม 107.9 g/mol จงคานวณหาเลขอาโวกาโดร
ตอบ 6.00 x 1023 atom/mol
48
ความหนาแนนของผลก
ตวอยาง จงคานวณหาความหนาแนนของผลก NaCl
มความยาวตามขอบ 564 pm มความยาวตามขอบ 564 pm
กาหนดเลขอาโวกาโดร 6.02 x 1023 สตร/mol ตอบ 2.17 g/cm3
49
เราสามารถหาความสมพนธระหวาง
ศ ไ ความยาวหนวยเซลลกบรศมอะตอมได
bc
a = 2r
4ra = 4r√3 a = √8 r
50
ตวอยาง ทอง (Au) ตกผลกมหนวยเซลลเปนแบบ fcc ตวอยาง ทอง (Au) ตกผลกมหนวยเซลลเปนแบบ fcc
และมความหนาแนน 19.3 g/cm3 จงคานวณหารศมอะตอมของทองในหนวย
พโคเมตร M W of gold = 197 g mol-1พโคเมตร M.W. of gold 197 g.mol
51
การจดเรยงอนภาคในผลก
ปม 2 ประเภท
-โครงสรางบรรจชดสด (closest packed structure)โครงสรางบรรจชดสด (closest packed structure)
ไดแก simple hexagonal (hcp), fcc
-โครงสรางบรรจไมชดสด (non-closest packed structure)โครงสรางบรรจไมชดสด (non closest packed structure)
ไดแก primitive cubic, bcc
52
โครงสรางบรรจชดสด
53ABABAB… ABCABC…
โครงสรางบรรจไมชดสด
54
Co-ordination number
= ? = ?
55
ชองวางในโครงสรางบรรจชดสด
ชองทรงสหนา
ทรงกลมจากชนทหนง = 3 ลก
ทรงกลมจากชนทสอง =
ชองทรงแปดหนา
ทรงกลมจากชนทหนง = ทรงกลมจากชนทสอง =
56
ใ โในผลกของโลหะ
จดแลตทซจะเปนทอยของ...........................................
ชองวางจะเปนทอยของ.............................. ทใสปนลงไปเลกนอย
ในผลกของสารประกอบไอออน
จดแลตทซจะเปนทอยของ...........................................
ชองวางจะเปนทอยของ..............................
57
Bonding In SolidsMetallic Ionic Molecular Covalent
Particles of unit cell
Metal ions in e-
cloudAnions, Cations
Molecule or atoms
Atoms
Bonding Metallic bonds between
cations and e-
electrostatic Dispersion, dipole-dipole or hydrogen
Covalent bonds
bonds
Properties Solf to very hard; good
Hard, brittle, poor thermal
Soft, poor thermal and
Very hard, poor thermalhard; good
thermal and electrical
conductors
poor thermal and
electrical conductors
thermal and electrical
conductors
poor thermal and electrical conductors
(except diamond and
graphite)
Example Li, K, Ca, Cu, C
NaCl, CaBr2, CH4, P4, O2, C(diamond), S O ( )
58
Cr, Ni K2SO4 Ar, CO2, H2O, S8
SiO2 (quartz)
Metallic Solid ใ ม 2 ทฤษฎ ในการอธบายการเกดพนธะ และ สมบตตางๆ
1. Electron sea model theory
2. Band theory
59Electron sea model theory
Band theory
60
Band theory
61
ใหนกเรยนลองไปสบคนขอมลดวาใหนกเรยนลองไปสบคนขอมลดวา
...ทาไมโลหะนาไฟฟา?
...ทาไมโลหะนาความรอน?...ทาไมโลหะนาความรอน?
ไ โ ไ ?...ทาไมโลหะสามารถบดงอได?
...ทาไมโลหะมผวมนวาว
62
Ionic Solids
CeO2
TiTiO
TiO ZnOTiO2
63
Covalent or molecule solid
Nano-sized metal-organic polyhedra (MOPs) are conveniently achieved by g p y ( ) y y
linking transition metal ions and either nitrogen
or carboxylate donor organic units. Recently, the porosity of MOPs to gases or carboxylate donor organic units. Recently, the porosity of MOPs to gases
and other molecules has been demonstrated;
an important step towards their ultimate utility an important step towards their ultimate utility.
Further progress in this area hinges on our ability to
f ti li th f f h ti l d t bl th b t t64
functionalize the surface of such particles and to assemble them on substrates
or polymer films for device fabrication.
Covalent or molecule solid
A large segment of the global economy (US$350 billion) is based on
the use of crystalline microporous zeolites in petrochemical cracking,
ion-exchange for water softening and purification, and in the separation of gases.
Zeolite structures are composed of tetrahedral Si(Al)O units covalently joined by
65
Zeolite structures are composed of tetrahedral Si(Al)O4 units covalently joined by
bridging O atoms to produce over 150 different types of framework.
Defect In lattice Crystal; ตาหนของผลก
คอ การจดเรยงตวไมเปนระเบยบของผลก นงจาดสภาวะของสงแวดลอม
ไมเหมาะสม ทาใหไมเหมาะสม ทาให
อนภาคมากหรอนอยเกนไป
อนภาคเปลยนตาแหนงทอย
อนภาคอนๆมการปนเปอนเขามาในผลก อนภาคอนๆมการปนเปอนเขามาในผลก
ตาหนทเกดขนมหลายแบบ
ไดแก point defect, line defect
66
ปประเภทของ point defect
• ทวาง (vacancy)
• จดแลตทซสอดแทรก (self-interstitial)
• ปนเปอนแบบแทนท (s bstit tional imp rit )• ปนเปอนแบบแทนท (substitutional impurity)
• ปนเปอนแบบสอดแทรก (interstitial impurity)( p y)
67
Substitutional larger atom
vacancy
interstitial
Substitutional smaller atom
68
การประยกตใช defect crystal
GeGe
ผลก Ge
ป i d
ผลก Ge
ป i d 69
เปน semiconductor ชนด n-type เปน semiconductor ชนด p-type
Bi3Ti3
70
กจกรรมกลมใหนกเรยนทารายงาน พรอมทงนาเสนองานทมอบหมายให
นาโนกบอตสาหกรรมไฟฟาและอเลกทรอนกส กลม 2
นาโนกบอตสาหกรรมยานยนต กลม 7นาโนกบอตสาหกรรมยานยนต กลม 7
นาโนกบอตสาหกรรมอาหารและเกษตรกรรม กลม 4
นาโนกบอตสาหกรรมเคมและเครองสาอาง กลม 1
นาโนกบอตสาหกรรมการแพทยและสาธารณสข กลม 6นาโนกบอตสาหกรรมการแพทยและสาธารณสข กลม 6
นาโนกบอตสาหกรรมพลงงานและการรกษาสงแวดลอม กลม 5
71
นาโนกบอตสาหกรรมสงทอ กลม 3
รปแบบการนาเสนอ
- รปเลมรายงาน แบบสมบรณ ประกอบไปดวย
ปก คานา สารบญ เนอหา หนงสออางองปก, คานา, สารบญ, เนอหา, หนงสออางอง
ทมาและความสาคญของการศกษานาโน..........
ทฤษฎทเกยวของ (ถาม)
ประโยชนและการนาไปใช
ใ - การนาเสนอ ใชพาวเวอรพอยท
ใหเวลาในการนาเสนอกลมละ 15 นาท
72
พรอมเพอนๆซกถามอก 5 นาท