Слайд 1. Наноструктуры и их классификация

Слайд

2 слайд содержание

• Введение

• Наноструктуры и их классификация

• Конденсированная материя

• Квазичастицы и их характеристики

• Виды квазичастиц

• Фононы

• Квазиэлектрон

• Электроны проводимости и дырки

• Полярон

• Экситоны

• Магнон

• Плазмоны

• Поляритоны

• Полярон

• Куперовская пара

• Флуктоны и фазоны

• Спиноны, хононы, орбитоны

• Электроны и дырки

• Заключение

• Список источников

Слайд ВВедение

 Исследования наноструктур начинаются с середины двадцатого столетия. Эти исследования важны для решения фундаментальных научных проблем и для перспективного создания на основе открытых явлений совершенно новых квантовых устройств и систем с широкими функциональными возможностями, например, для опто- и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий нового поколения, средств связи.

Слайд Введение

Наноматериалы обладают исключительными свойствами, что делает их уникальными и перспективными для использования.

Сейчас с помощью приставки нано- обозначают новую эру в развитии технологий, называемых иногда «четвертой» промышленной революцией.

Вводимое в физику понятие квазичастица позволяет упростить описание сложных квантовых систем, таких как твёрдые тела и квантовые жидкости. Например, чрезвычайно сложное описание движения электронов в полупроводниках может упроститься введением квазичастицы под названием электрон проводимости, отличающейся от электрона массой и движущейся в свободном пространстве.

5 слайд Целью данного реферата является: описать поведение квазичастиц в наноструктурах. Исходя из цели, вытекают следующие задачи:

1) Дать определение квазичастицам и наноструктурам;

2) Классифицировать наноструктуры по разным признакам;

Рассмотреть свойства квазичастиц.

Слайд 1. Наноструктуры и их классификация

Структурные единицы вещества — это строительный материал, из которого состоит материя. Расположение структурных единиц в пространстве определяет структуру вещества.

Наноструктуры (согласно определению Большой российской энциклопедии) – это собирательное название объектов(веществ, материалов, конструкций) искусственного или естественного происхождения, представляющих собой совокупность элементов, размеры которых лежат в пределах от нескольких нанометров до нескольких десятков нанометров и не превышает 100 нм.

Слайд 1. Наноструктуры и их классификация

Материалы, структуры и устройства нанометрового диапазона, а также системы из них существуют в природе много лет. Например, ракушки моллюсков, волосы, сажа, пыльца цветов, цемент

Слайд 1. Наноструктуры и их классификация

начиная с середины ХХ столетия внимание ученых сосредоточилось на объектах нанометрового масштаба (10^-7 – 10^-9)м

Для классической физики наночастица слишком мала и ее законы и подходы можно использовать только оценочно, а для квантовой механики наночастица, состоящая более чем из 100 000 атомов, очень велика.

Слайд 2.Конденсированная материя

Конденсированная материя — это чрезвычайно сложное образование. Она представляет собой систему сильно взаимодействующих структурных единиц, совершающих сложные колебательные движения как целое.

Наиболее широко используются в настоящее время квазичастичные методы описания возбуждённых состояний конденсированных сред.

Слайд Л.Д. Ландау Я.И. Френкель И.М. Лифшиц

Салйд

5. Константа взаимодействия - заряд.

6. Статистика. которой описывается ансамбль квазичастиц.

7. Энергетический спектр - структура энергетических состояний, в которых может находиться квазичастица.

8. Функция спектральной плотности состояний, описывающая зависимость числа состояний dN, в которых может находиться частица в интервале энергий dE, т. е. dN/dE, от энергии частицы Е.

 В следующих главах рассматриваются различные типы квазичастиц в конденсированных средах и их свойства.

Слайд 4.1 Фононы

• Впервые обнаружил в 1930 году советский физик Игорь Евгеньевич Тамм.

• Фонон – это квант колебаний атомов в узлах кристаллической решетки, которые волнообразно распространяются вдоль нее.

• Фононы и их взаимодействие с электронами играют фундаментальную роль в современных представлениях о физике сверхпроводников, процессах теплопроводности.

Взаимодействием фононов объясняется тепловое расширение твердых тел, различие в величинах и в температурном изменении удельной теплоемкости при постоянном давлении, зависимость упругих постоянных от температуры и давления.

Различают акустические и оптические фононы. Акустический фонон характеризуется линейным законом дисперсии и параллельным смещением всех атомов в элементарной ячейке при малых волновых векторах. Такой закон дисперсии описывает звуковые колебания решетки.

Оптические фононы существуют только в кристаллах, элементарная ячейка которых содержит два и более вида атомов.

Слайд 4.2 Квазиэлектрон

Электрон в электронном газе с однородным фоном положительного заряда отталкивает от себя другие электроны и таким образом оказывается окруженным положительным экранирующим облаком. Электрон плюс экранирующее облако и образуют квазиэлектрон.

Слайд 4.5 Экситоны

Экситон (от лат. «эксито» - «возбуждаю») – квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике, полупроводнике или металле, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы.

Представление об экситонах было введено Я.И. Френкелем в 1931 году.

Слайд 4.6 Магнон

Магнон – квазичастица, соответствующая элементарному возбуждению системы взаимодействующих спинов, то есть, магнон соответствует кванту спиновых волн в магнитоупорядоченных средах.

Концепция магнона была введена в 1930 году Феликсом Блохом (английским физиком) для количественного объяснения феномена уменьшения спонтанной намагниченности в ферромагнетиках.

Существование магнонов было продемонстрировано и доказано в ферромагентиках, ферримагнетиках и антиферромагнетиках в 1957 году Бертрамом Брокхаузом

Слайд 4.7 Плазмоны

Плазмон (иначе квант плазменных колебаний) – квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания плотности заряда свободного электронного газа.

Слайд 4.7 Плазмоны

• Термин «плазмон» был введён в 1952 году американскими физиками Дэвидом Пайнсом и Дэвидом Бомом.

Слайд 4.7 Плазмоны

Объемные плазмоны описывают колебания электронов внутри ионной решетки кристалла.

Поверхностные плазмоны – это кванты колебаний плотности свободных электронов металла, распространяющихся только вдоль его границы с диэлектриком.

Слайд 4.8 Поляритоны

Поляритон – составная квазичастица, возникающая при взаимодействии фотонов с электронными возбуждениями среды – оптическими фононами, экситонами, плазмонами, магнонами.

Слайд 4.8 Поляритоны

• Впервые спектр поляритона был рассмотрен советским физиком Кириллом Толпыго в 1950 году.

Слайд 4.9 Куперовская пара

• Куперовская пара представляет собой два электрона с противоположными импульсами и, следовательно, с нулевым полным импульсом, связанных за счет испускания и поглощения фонона.

• Ввел понятие Леон Купер в 1956 году.

Слайд Заключение

Наноиндустрии придается значительная роль.

Использование нанотехнологий приводит к прогрессу прежде всего в сфере энергетики, в том числе солнечной, электроники, биологии, медицины.

Изучение, развитие и практическое применение наноматериалов и нанотехнологий позволит улучшить качество и увеличить продолжительность жизни людей, повысить производительность труда, оптимизировать распределение и использование ресурсов.

 

Слайд

2 слайд содержание

• Введение

• Наноструктуры и их классификация

• Конденсированная материя

• Квазичастицы и их характеристики

• Виды квазичастиц

• Фононы

• Квазиэлектрон

• Электроны проводимости и дырки

• Полярон

• Экситоны

• Магнон

• Плазмоны

• Поляритоны

• Полярон

• Куперовская пара

• Флуктоны и фазоны

• Спиноны, хононы, орбитоны

• Электроны и дырки

• Заключение

• Список источников

Слайд ВВедение

 Исследования наноструктур начинаются с середины двадцатого столетия. Эти исследования важны для решения фундаментальных научных проблем и для перспективного создания на основе открытых явлений совершенно новых квантовых устройств и систем с широкими функциональными возможностями, например, для опто- и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий нового поколения, средств связи.

Слайд Введение

Наноматериалы обладают исключительными свойствами, что делает их уникальными и перспективными для использования.

Сейчас с помощью приставки нано- обозначают новую эру в развитии технологий, называемых иногда «четвертой» промышленной революцией.

Вводимое в физику понятие квазичастица позволяет упростить описание сложных квантовых систем, таких как твёрдые тела и квантовые жидкости. Например, чрезвычайно сложное описание движения электронов в полупроводниках может упроститься введением квазичастицы под названием электрон проводимости, отличающейся от электрона массой и движущейся в свободном пространстве.

5 слайд Целью данного реферата является: описать поведение квазичастиц в наноструктурах. Исходя из цели, вытекают следующие задачи:

1) Дать определение квазичастицам и наноструктурам;

2) Классифицировать наноструктуры по разным признакам;

Рассмотреть свойства квазичастиц.

слайд 1. Наноструктуры и их классификация

Структурные единицы вещества — это строительный материал, из которого состоит материя. Расположение структурных единиц в пространстве определяет структуру вещества.

Наноструктуры (согласно определению Большой российской энциклопедии) – это собирательное название объектов(веществ, материалов, конструкций) искусственного или естественного происхождения, представляющих собой совокупность элементов, размеры которых лежат в пределах от нескольких нанометров до нескольких десятков нанометров и не превышает 100 нм.