Полимеры
<<  Институт высокомолекулярных соединений РАН Полимеры-  >>
Зонная схема красителей, олигомеров и полимеров
Зонная схема красителей, олигомеров и полимеров
Зонная схема красителей, олигомеров и полимеров
Зонная схема красителей, олигомеров и полимеров
Были получены ПА пленки хорошего качества, свободно стоящие, однако
Были получены ПА пленки хорошего качества, свободно стоящие, однако
Проводящие полимеры
Проводящие полимеры
Переход Пайрлса для ПА
Переход Пайрлса для ПА
Переход Пайрлса для ПА
Переход Пайрлса для ПА
Солитоны
Солитоны
Солитоны
Солитоны
В запрещенной зоне ПА солитоны создают состояние расположенное точно
В запрещенной зоне ПА солитоны создают состояние расположенное точно
Поляроны и биполроны
Поляроны и биполроны
Поляроны и биполроны
Поляроны и биполроны
Оптические спектры поглощения легированного ПА
Оптические спектры поглощения легированного ПА
Спектр поглощения полипиррола
Спектр поглощения полипиррола
Картинки из презентации «Проводящие полимеры» к уроку химии на тему «Полимеры»

Автор: Nina. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока химии, скачайте бесплатно презентацию «Проводящие полимеры.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 1289 КБ.

Проводящие полимеры

содержание презентации «Проводящие полимеры.ppt»
Сл Текст Сл Текст
1Проводящие полимеры. Полимеры – 8оказывается полупроводником с рассчитанной
линейная одномерная цепочка малых молекул, шириной запрещенной зоны 1.5 эВ. У других
связанных ковалентными связями. металлов типа одномерных КПЗ, переход
Сопряженными называются полимеры, в Пайрлса происходит при более низких чем
которых чередуются простые, двойные и/или 300К температурах, и до перехода они ведут
тройные связи В трехмерном веществе, себя как металлы. Теорема Пайрлса не
составленном из полимерных цепей, работает для бензола, графита -это связано
межцепочечное взаимодействие оказывается с отсутствием одномерности, переход
слабым, поэтому такие вещества можно Пайрлса в одностеночных металлических
рассматривать как сильно анизотропные нанотрубках наблюдается при T< 35 К. В
квазиодномерные структуры. Полиэтилен полимере (RbC60)n также наблюдался срыв
(CH2)n – несопряженный полимер (содержащий металлической проводимости при низких Т.
только простые сигма связи – все атомные Полимер(SN)n, полимеризованный фуллерен,
орбитали С находятся в sp3 состоянии). нанотрубка.
Основная полоса поглощения 9Солитоны. Зависимость абсолютной
(соответствующая расстоянию между энергии приходящейся на углеродный атом в
последней занятой молекулярной орбиталью зависимости от смещения U для ПА. б - Фаза
(HOMO) и первой свободной (LUMO) – Eg) А и фаза В, а также дефект на границе двух
находится в УФ области спектра, Eg=8eV. фаз – солитон. при U=0 система проходит
Потенциалы ионизации Ei (расстояние от дна локальный максимум, это еще раз
зоны проводимости до уровня вакуума или от показывает, что она нестабильна по
уровня вакуума до потолка валентной зоны) отношению к переходу Пайерлса. Два
также оказываются очень большими, поэтому энергетических минимума связаны со
легирование или инжекция носителей с смещением атома С вправо (фаза А) и влево
контактов оказывается практически (фаза В). Эти две фазы идентичны, поэтому
невозможной. Такие несопряженные полимеры основное состояние ПА является
являются изоляторами. Нобелевская премия вырожденным. Дефект, возникающий на
по химии 2000 г. присуждена американскому границе этих двух фаз, называется
физику Алану Хигеру и химикам: солитоном. Если на этой границе находится
А.Макдиармиду (США) и Х.Ширакава (Япония) один неспаренный электрон, это
«за открытие и развитие электропроводящих соответствует нейтральному солитону. При
сопряженных полимеров». Их открытие удалении (или добавлении) электрона в
состоит в опровержении общепринятого полимерную цепь с помощью легирования
мнения, что пластмассы (полимеры) могут образуются заряженные солитоны и
быть только изоляторами. Они показали, что нейтральные антисолитоны (последние
при определенных условиях сопряженные впоследствии аннигилируют),
полимеры могут обладать проводимостью 10В запрещенной зоне ПА солитоны создают
близкой к металлической Типичным состояние расположенное точно посередине
представителем сопряженных полимеров запрещенной зоны, параметры заряженного
является полиацетилен (CH)n – ПА. Ранее ПА солитона; спин – 0, эффективная масса – 6
был известен как черный непроводящий me , длина делокализации – 14а, скорость –
порошок, в 1974 году Ширакава впервые 106 см/с при 300 К. .
получил пленки ПА с металлическим блеском, 11Поляроны и биполроны. Невырожденными
но они также не были проводящими В 1977 г. называются полимеры у которых два
один из студентов Хигера обнаружил состояния соответствующие двум структурам
увеличение проводимости ПА на 7-9 порядков А и В имеют различную энергию. Существует
при его окислении в парах иода (брома или энергеическая разница DE на каждую
хлора): по аналогии с полупроводниками, повторяющуюся единицу между энергиями,
такой процесс окисления был назван соотвествующими двум структурам. Если
легированием. представить себе две бесконечные цепочки
2Химическая стуктура сопряженных (справа- А, слева — В), то разделяющая их
полимеров (сверху-вниз); полиацетилен энергия будет очень большой и такой дефект
(транс), полифенилен, полипиррол, не будет существовать. Если цепи короткие,
политиофен, полианилин, дефект будет двигаться к концу цепи, при
полифенилен-винилен. этом будет исчезать высокоэнергетичная
3Зонная схема красителей, олигомеров и структура. Т.е. существование дефекта типа
полимеров. синтезировано большое число солитона в невырожденных полимерах
таких молекул (красителей) и была невозможно. Каким образом релаксируют
обнаружена закономерность: чем больше возбуждения в невырожденных полимерах?
число повторяющихся единиц с двойными Благодаря большой константе
связями, тем меньше энергия основного электрон-фононной связи заряд,
перехода (спектр поглощения сдвинут инжектированный в одномерную цепь всегда
сильнее в красную область). Было высказано самозахватывается и образует полярон (за
естественное предположение, что если число время порядка периода решеточных колебаний
повторяющихся единиц будет бесконечным, 100 фс).
будет получен органический металл. В 1956 12Электрические и магнитные эксперименты
г был синтезирован ПА -темный на легированных невырожденных полимерах
поликристаллический порошок — но он не был показали, что основными носителями заряда
металлом, структура бетта-каротина, Ме – являются некие бесспиновые возбуждения.
метиловые группы – CH3. Предполагалось, что ими могут быть
4Были получены ПА пленки хорошего спаренненые поляроны — биполяроны с
качества, свободно стоящие, однако этот зарядом 2е и спином 0, Ясно, что
материал оказался полупроводником с энергетический выигрыш от формирования
шириной запрещенной зоны 1.4 эВ. Был биполярона должен быть достаточно большим
сделан вывод, что зависимость ширины чтобы преодолеть кулоновское отталкивание
запрещенной зоны от числа повторяющихся двух одинаковых зарядов. Квантово
единиц имеет вид: Eg=E0 + B/N, где N — химические расчеты показывают, что энергия
число повторяющихся звеньев; В — биполярона ниже на 0.4 эВ чем энергия двух
константа. Олигомеры ПА, предполагаемая поляронов. Расчеты проводились в
зонная структура. одноэлектронном приближении -учет
5Приведенное выше выражение для Еg было электрон-электронных взаимодействий может
получено эмпирическим путем, исходя из приводить к другой картине. Кроме того, не
существующих экспериментальных данных. было учтено возможное взаимодействие между
Каким образом можно теоретически обьяснить цепями или квазидвумерность. Существут
наличие запрещенной зоны в одномерной также другой аспект, способный
цепочке с делокализованными вдоли цепи видоизменить простую картину,
электронами, например, в полиацетилене? рассмотренную выше — это взаимодействие
Предполагая что расстояния между атомами носителей заряда со статическими
углерода равны (А), используя метод электрическими полями легирующих ионов,
линейной комбинации атомных орбиталей и расположенных где-то между цепями
решая уравнение Шредингера можно получить (противоионов). Такое взаимодействие может
энергетические состояния ПА в виде: сдвинуть энергетические уровни особенно
Валентная зона Зона проводимости t – заряженных солитонов или биполяронов и
интеграл перекрытия р волновых функций даже удержать носители заряда вблизи этих
между соседними атомами Зонная схма и ионов. Если это так, то свойства полимера
плотность состояний показаны на рис., должны быть различны при легировании с
плотность состояний N(E) имеет вид, помощью примесей или при инжекции
характерный для одномерной системы носителей (в последнем случае противоионов
(максимальная плотность у краев нет). На самом деле свойства дефектов —
разрешенной зоны) Полное число состояний в солитонов и пр. не зависят от способа, с
зоне есть число с атомов, однако, помощью которого они были созданы.
поскольку каждое состояние имеет спин, Квантово химические расчеты показывают,
число состояний увеличивается вдвое. Зона что полярон имеет размер 6 — 10
наполовину заполнена. При этом система в элементарных ячеек (25 — 40 ?), энергию
целом будет металлической. Ширина связи относительно дна зоны проводимости и
разрешенной зоны ~2t~10 эВ известно, что потолка валентной зоны порядка 30 -12 мэВ,
ПА является полупроводником, т.е. данное эффективную массу равную нескольким
теоретическое представление неверно. электроннным и спин 1/2.
6 13Экспериментальные доказательства
7Данные рентгеновской дифракции и существования солитонов, поляронов и
ядерного магнитного резонанса показывают, биполяронов. при легировании полимеров или
что длины связей (1,4 А) различаются на инжекции с контакта наблюдается:
0.03-0.04 ? (двойная связь оказывается 1)Появление дополнительных полос
короче). Такое небольшое различие длин поглощения в видимой и ИК областях спектра
связей оказывает заметный эффект на 2) появление новых ИК активных
электронные свойства ПА, его зонную колебательных мод 3) отсутствие вклада в
структуру. В таком димеризованном ПА длина электронный парамагнитный резонанс (ЭПР),
элементарной ячейки возрастает в 2 раза и связанного со спиновыми частицами (для
составляет 2а. Гамильтониан системы солитонов и биполяронов).
состоит из двух компонент: электронной и 14Оптические спектры поглощения
ионной. Решение уравнения Шредингера для легированного ПА. 1- нелегированный
этого случая приводит к следующему образец, 2-5 –образцы, легированные AsF2 и
дисперсионному соотношению: ?=2?U, U- ClSO3H.
смещение атомов, ?- к-та электрон фононной 15Спектр поглощения полипиррола. С
связи. на уровне Ферми открывается зонная поляронами может быть связано три полосы
щель, при этом валентная зона полностью поглощения в запрещенной зоне ?2= ?1+ ?3.
заполнена, а зона проводимости пуста. Это видно на рис. С ростом легирования
Такой структурный фазовый переход был поляроны превращаются в биполяроны, и
впервые описан Рудольфом Пайрлсом в 1960 вместо 3 наблюдается 2 полосы поглощения.
г., он показал, что одномерный металл 162)При легировании наблюдались также
нестабилен по отношению к дисторсии дополнительные фононные моды в ИК области
решетки, которая приводит к появлению щели спектра, которые связывают с дисторсией
на уровне Ферми. Благодаря появляющейся одномерной решетки в результате
щели энергия занятых состояний уменьшается образования солитона (полярона). 3)В
– это является платой за смещение атомов нелегированных образцах ПА есть сигнал ЭПР
углерода, принадлежащих двойной связи, при 300 К, связанный с наличием некоторого
навстречу друг другу. В пределе слабой числа нейтральных солитонов и
связи ширина запрещенной зоны равна , где антисолитонов. С ростом легирования этот
Г=2?2/?t0K0 – безразмерная константа сигнал убывает до полного исчезновения,
электрон-фононной связи. при этом Ns / Nc <<1, где Ns –число
8Переход Пайрлса для ПА. U- величина спинов, Nc – число зарядов, что
смещения. Ограничение – высокие свидетельствует о наличии бесспиновых
температуры, для ПА они находятся за носителей заряда.
пределами его стабильности, поэтому ПА
Проводящие полимеры.ppt
http://900igr.net/kartinka/khimija/provodjaschie-polimery-104744.html
cсылка на страницу

Проводящие полимеры

другие презентации на тему «Проводящие полимеры»

«Как проводить родительское собрание» - Функции классного руководителя. Функции родительского собрания. Этапы родительского собрания. Цель воспитания научить детей обходиться без нас. II Подготовка сценария и проведение собрания. Виды родительских собраний. Аналитико–диагностическая планово–прогностическая организационно–координирующая контрольно–корректирующая.

«Полимеры 11 класс» - В технике полимеры нашли широкое применение в качестве электроизоляционных и конструкционных материалов. Получение полипропилена. При полимеризации полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом. Полимеры. Получение крахмала или целлюлозы. Реакция поликонденсации. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям.

«Полимеры химия» - Пластиковые челюсти, суставы, сосуды, уже никого не удивляют. Синтетические волокна. Полимеры в медицине. Широко распространяет химия руки свои в дела человеческие… Знаете ли вы, что... Химия синтетических полимеров находится в состоянии непрерывного развития. В настоящее время нет необходимости говорить о важной роли полимеров.

«Синтетические полимеры» - Пластмассы и волокна. Способы получения полимеров. Как же образуются эти необычные соединения? Природные и синтетические полимеры. Как правило из полимеров получают полимерные материалы. Волокна подразделяются на природные и химические. Крахмал. Пластмассы и волокна. Обычно полимеры редко используют в чистом виде.

«Полимер» - Неорганические полимеры. Боковые цепи в таких полимерах представлены органическими радикалами. Полимеры. Биополимеры. Волокна. Структуры макромолекул по химии. Разветвленную. Пластмассы. Строение полимера. Многие неорганические вещества представляют собой полимеры. Химические волокна получают из растворов или расплавов волокнообразующих полимеров.

«Неорганические полимеры» - Теллур. Корунд. Цвет. Кристаллическая решетка коэсита. Особенности строения. Кристаллическая решетка корунда. Формула. Литосфера. Ромбическая и моноклинная модификации. Сера. Кварц. Расплав серы. Классификация полимеров. Теллур цепочечного строения. Безопасность. Характеристика асбеста. Применение серого селена.

Полимеры

16 презентаций о полимерах
Урок

Химия

65 тем
Картинки
900igr.net > Презентации по химии > Полимеры > Проводящие полимеры