Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Фізико-технологічні засади формування супрамолекулярних структур молекулярної енергетики І наноелектроніки

Скачати 371.15 Kb.

Фізико-технологічні засади формування супрамолекулярних структур молекулярної енергетики І наноелектроніки




Скачати 371.15 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації18.05.2017
Розмір371.15 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3



Міністерство освіти і науки України

Національний університет “Львівська політехніка”

Матулка Дарія Василівна

УДК: 621.315.592




ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСАДИ ФОРМУВАННЯ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНИХ СТРУКТУР МОЛЕКУЛЯРНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

І НАНОЕЛЕКТРОНІКИ
01.04.07 – фізика твердого тіла

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів – 2013

Дисертацією є рукопис


Робота виконана на кафедрі інженерного матеріалознавства та прикладної фізики Національного університету “Львівська політехніка” Міністерство освіти і науки України.
Нанотехнологіями (рос. нанотехнологии, англ. nanotechnology, нім. Nanotechnologie), інша назва Наномолекулярні технології (від «нано» - К. Ерік Дрекслер, 1977) - у широкому значенні слова прийнято називати міждисциплінарну область фундаментальної і прикладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядку декількох нанометрів або часток нанометра (нанометр - це одна мільярдна частка метра або, що те ж саме, одна мільйонна частка міліметра - діаметр людської волосини становить близько 80 тис. нанометрів).
Матеріалозна́вство - міждисциплінарна галузь науки, яка вивчає залежність між хімічним складом, будовою і властивостями матеріалів, а також впливом на їх будову і властивості теплових, хімічних, електромагнітних та інших факторів.
Міні́стр - член уряду і голова міністерства. Голову уряду іноді називають прем'єр-міністром, залежно від країни - формально чи неформально.
Моле́кула (новолат. molecula, зменшувально від лат. moles - маса) - здатна до самостійного існування, електрично нейтральна частинка речовини, що має її основні хімічні властивості, які визначаються її складом та будовою.
Інжене́рія (від лат. ingenium - здібність, винахідливість; син. - інжиніринг, рідше вживають «інженерна справа», ще рідше «інженерство») - галузь людської інтелектуальної діяльності по застосуванню досягнень науки до вирішення конкретних проблем людства.
Нау́ка - сфера діяльності людини, спрямована на отримання (вироблення і систематизацію у вигляді теорій, гіпотез, законів природи або суспільства тощо) нових знань про навколишній світ. Основою науки є збирання, оновлення, систематизація, критичний аналіз фактів, синтез нових знань або узагальнень, що описують досліджувані природні або суспільні явища та (або) дозволяють будувати причинно-наслідкові зв'язки між явищами і прогнозувати їх перебіг.
Міністе́рство осві́ти і нау́ки Украї́ни (МОН України) - центральний орган виконавчої влади України.
Технічні науки - науки, що вивчають закономірності розвитку техніки і визначають способи найкращого її використання.
Фі́зика (від грец. φυσικός природний, φύσις природа) - природнича наука, яка досліджує загальні властивості матерії та явищ у ній, а також виявляє загальні закони, які керують цими явищами. Це наука про закономірності Природи в широкому сенсі цього слова.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор

Лукіянець Богдан Антонович

Національний університет “Львівська політехніка”

професор кафедри прикладної фізики і наноматеріалознавства
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Ціж Богдан Романович

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З.

Керівни́к, також мéнеджер - найманий робітник, зайнятий професійною організаторською діяльністю в органах керування підприємства, фірми, установи, наділений суб'єктом власності визначеними повноваженнями.
Біотехноло́гія (Βιοτεχνολογία, від грец. bios - життя, techne - мистецтво, майстерність і logos - слово, навчання) - використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві. Біотехнологія - міждисциплінарна галузь, що виникла на стику біологічних, хімічних і технічних наук.
Націоналі́зм (фр. nationalisme) - ідеологія і напрямок політики, базовим принципом яких є теза про цінність нації як найвищої форми суспільної єдності та її первинності в державотворчому процесі[Джерело?].
Ветеринарія (від лат. veterinarius - той, що лікує худобу) - комплекс наук, що вивчають хвороби тварин, методи запобігання хворобам і лікування їх, питання підвищення продуктивності тварин, методи захисту людей від зоонозів.
До́ктор фі́зико-математи́чних нау́к - науковий ступінь доктора наук в системі вищої освіти Радянського Союзу і пострадянських держав.
До́ктор нау́к - вищий науковий ступінь, який присуджують на підставі публічного захисту докторської дисертації.
 Гжицького, завідувач кафедри загальнотехнічних дисциплін та контролю якості продукції


доктор фізико-математичних наук, професор

Будзуляк Іван Михайлович

Прикарпатський національний університет ім. В.

Дисциплíна (лат. disciplina - навчання, виховання) - багатозначне поняття.
Проду́кція (рос. продукция, англ. production, output, produce, нім. Produktion f, Erzeugnisse n pl, Produkte n pl, Güter n pl) - матеріальний результат трудової діяльності або виробничих процесів, що має корисні властивості і призначений для використання споживачем.
Контроль якості продукції - встановлення відповідності продукції та процесів вимогам нормативно-технічної документації, зразкам-еталонам; інформація про перебіг виробничого процесу та підтримання його стабільності; захист підприємства від постачань недоброякісних матеріалів, енергоносіїв та ін.
Ка́федра - базовий структурний підрозділ вищого навчального закладу (його філій, інститутів, факультетів), що проводить навчально-виховну і методичну діяльність з однієї або кількох споріднених спеціальностей, спеціалізацій чи навчальних дисциплін і здійснює наукову, науково-дослідну та науково-технічну діяльність за певним напрямом.
Стефаника

професор кафедри матеріалознавства і новітніх технологій
Захист відбудеться “30” травня 2013 р. о ____ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.052.13 у Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів, вул. С. Бандери, 12.
З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м.

Дисерта́ція (лат. dissertatio - твір, обговорення, розсуд, доповідь) - спеціально підготовлена наукова праця на правах рукопису, яку виконують для прилюдного захисту на здобуття наукового ступеня. В Україні розрізняють дисертацію для здобуття наукового ступеня кандидата наук (кандидатська дисертація) та доктора наук (докторська дисертація).
 Львів, вул. Професорська, 1.

Автореферат розісланий “___ ” квітня 2013 р.



Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д35.052.13

д.ф.-м.н., професор Д.М. Заячук



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний бурхливий розвиток електроніки і нетрадиційної енергетики, успіхи наноматеріалознавства і спінтроніки загострили глибинні проблеми, які лежать в основі принципових суперечностей між всезростаючими потребами новітніх схемотехнічних рішень та можливостями сучасних традиційних технологій автономних пристроїв генерування, перетворення та накопичення енергії.
Схемотехніка - науково-технічний напрям, що охоплює проблеми проектування і дослідження схем електронних пристроїв радіотехніки і зв'язку, обчислювальної техніки, автоматики і інших областей техніки. Основне завдання схемотехніки - синтез (визначення структури) електронних схем, що забезпечують виконання певних функцій, і розрахунок параметрів елементів, які входять до них.
Спінтро́ніка (англ. Spintronics, фр. Spintronique) - галузь електроніки, що використовує квантові властивості спіну електронів, що характеризуються двома квантовими станами (спін-угору, спін-униз). Зміна орієнтації спінів відбувається за впливу високої густини струму, що проходить через надтонкі феромагнітні структури (сендвічі).
До досягнень протягом століття з часу існуючих нині основних електрохімічних систем можна віднести хіба що започаткування технології так званих конденсаторів з подвійним електричним шаром чи суперконденсаторів (1953 р.) та джерел живлення з літієвим анодом (1959 р.).
Лі́тій (хімічний символ - Li, лат. Lithium) - хімічний елемент з атомним номером 3, який належить до 1-ої групи (за старою класифікацією - головної підгрупи I групи), 2-го періоду періодичної системи хімічних елементів, та є першим представником лужних металів.
Іоністор (супер-конденсатор, ультра-конденсатор) - конденсатор з обмеженим або необмеженим електролітом, «обкладками» в якому служить подвійний електричний шар на межі розділу електрода і електроліту.
Конденсáтор (англ. capacitor; нім. Kondensator m) - система з двох чи більше електродів (обкладок), які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок. Така система має взаємну електричну ємність і здатна зберігати електричний заряд.
Електрохі́мія - галузь науки, яка вивчає властивості систем, що містять іонні провідники, та перетворення речовин на межі поділу фаз за участю заряджених часток (іонів, електронів). Зокрема, електрохімія вивчає закони взаємного перетворення електричної і хімічної форм руху матерії, будову і властивості розчинів електролітів, процеси електролізу, роботу електрохімічних елементів, електрохімічну корозію, електросинтез речовин, тощо.
При́стрій (англ. device, appliance, нім. Vorrichtung f, Einrichtung f) - обладнання, конструктивно завершена технічна система, що має певне функціональне призначення і за допомогою якої виконується яка-небудь робота або спрощується, полегшується певний процес.
Потре́ба - стан живого організму, людської особистості, соціальної групи чи суспільства в цілому, що виражає необхідність у чомусь, залежність від об'єктивних умов життєдіяльності і є рушійною силою їхньої активності.
Еле́ктрика (від грец. ήλεκτρον - бурштин; раніше також громови́на ) - розділ фізики, що вивчає електричні явища: взаємодію між зарядженими тілами, явища поляризації та проходження електричного струму.
Те́хніка (від грец. techne - мистецтво, майстерність) - сукупність засобів, створених людством для обслуговування своїх потреб виробничого і невиробничого характеру. У техніці матеріалізовані знання і виробничий досвід, накопичені людством у процесі розвитку суспільного виробництва.
Можливість - це дія, що може відбутися або ні (можливо, приїду, а, можливо, і ні). Можливість можна забезпечити чи покладатись на «авось» та якось буде. Альтернатива дає шанс, але не гарантує без відповідних дій забезпечення результату і адекватності та конструктиву діяльності.
Тради́ція - досвід, звичаї, погляди, смаки, норми поведінки і т. ін., що склалися історично і передаються з покоління в покоління; звичайна, прийнята норма, манера поведінки, усталені погляди, переконання когось; узвичаєння, узвичаєність, неписаний закон.
Джерело живлення - елемент електричного кола, в якому зосереджена електрорушійна сила.
Проте успіхи щодо накопичення енергії на цьому шляху поки що не вражають: отримані значення питомої ємності не перевищують 200 мАгод/г, що є далеким від теоретично можливої межі.
Тео́рія (від грец. θεωρία - розгляд, дослідження) - сукупність висновків, що відображає відносини і зв'язки між явищами реальності у вигляді інформаційноі моделі. Теорією стає гіпотеза, що має відтворюване підтвердження явищ та механізмів і дозволяє спостерігачу прогнозувати наслідки дій чи зміни стану об'єкта спостережень.
Більш того, переважна більшість нинішних електрохімічних систем в якості активних компонентів містить дуже дорогі чи рідкісні речовини і до того ж інколи екологічно шкідливі. Створення високоємних, високоефективних накопичувачів енергії можливе за рахунок нанотехнологій. Хоча задача розроблення пристроїв генерування, перетворення і накопичення енергії нанометрового структурування нині перебуває в зародковому стані, проте є розуміння, що мета може бути досягнута не стільки розширенням кола нових катодних матеріалів, скільки докорінним переглядом концептуальних підходів до проблеми.
Структу́ра (лат. structūra, англ. structure, рос. структура, нім. Struktur) - це характеристика складу та просторова картина складу об'єкта, речовини (ізотропна, анізотропна, кристалічна, аморфна, гомогенний чи колоїдний розчин, фазові суміші) взаєморозміщення формацій, частин, деталей, елементів, певний функціональний взаємозв'язок складових частин об'єкта, внутрішня будова.
Більшість - велика частина чого-небудь, або кількісне переважання прихильників якоїсь ідеї чи рішення над їхніми противниками. Вважається найпершою засадою демократичного способу прийняття спільних рішень, головною й необхідною умовою обрання кандидата на виборну посаду.
Матеріа́л - речовина, або суміш речовин, первинний предмет праці, який використовують для виготовлення виробу (основний матеріал), або які сприяють якимось діям. У останньому випадку уточнюють, що це допоміжний, чи витратний матеріал.
Компонент (англ. component, нім. Komponente f) - різновид, складова частина чогось.
Розумі́ння - психологічний стан, який виражає собою правильність ухваленого рішення і супроводжуваний відчуттям упевненості в точності сприйняття або інтерпретації якої-небудь події, явища, факту.
Зокрема, це перехід до нанорозмірності зарядонакопичувальних і енергогенеруючих часток та дублетноматричних структур, як способу цілеспрямованого модифікування електронної будови матеріалів – господарів - задля принципово суттєвого росту ефективності струмоутворення.
Модифікування (рос. модифицирование, англ. modification, нім. Abänderung f, Impfen n, Modifizierung f) - дія, напрямлена зміна властивостей об'єктів.
Електро́ніка (від грец. Ηλεκτρόνιο - електрон) - наука про взаємодію електронів з електромагнітними полями і про методи створення електронних приладів і пристроїв, в яких ця взаємодія використовується для перетворення електромагнітної енергії, в основному для передачі, обробки і зберігання інформації.
Принцип (лат. principium - начало, основа) - це твердження, яке сприймається як головне, важливе, суттєве, неодмінне або, принаймні, бажане. У повсякденному житті принципами називають внутрішні переконання людини, ті практичні, моральні та теоретичні засади, якими вона керується в житті, в різних сферах діяльності.

Водночас теперішні невідповідності між функціональними можливостями традиційних наноматеріалів і наноструктур та бурхливим розвитком наноелектроніки змушують звернути підвищену увагу до супрамолекулярних структур як об’єктів, з якими часто пов’язують можливість реалізації унікальних фізико-хімічних властивостей, почасти – парадоксальних. Один із їх різновидностей вирізнив новий принцип структурної організації речовини – клатратний. В усіх супрамолекулярних ансамблях рецептор (господар) містить молекулярні центри налаштовані на селективне зв’язування певного визначеного субстрата (гостя) за так званим принципом “замок-ключ”.

Нанострукту́ра (англ. nanostructure) - структура з розмірами від нанометра до мікрометра, що має особливі властивості та використовується в різних областях хімії, фізики та біології. Сюди відносять структури типу дендромерів, фулеренів, нанотрубок, нанокластерів, квантових точок.
Про́даж - це оплатна передача майна однією особою у власність іншій особі.
Наноматеріали - матеріали, створені з використанням наночасток та/або за допомогою нанотехнологій, що мають певні унікальні властивості, зумовлені присутністю цих частинок у матеріалі. До наноматеріалів відносять об'єкти, один з характерних розмірів яких лежить в інтервалі від 1 до 100 нм.
Субстрат (від лат. substratum - основа, букв. підстилка) в загальномовному та філософському сенсі - загальна матеріальна основа різноманітних явищ; сукупність відносно простих якісно елементарних утворень.
І в даному разі інтеркаляційний підхід не тільки підвищує синтезаційну варіабельність супрамолекулярних систем, але і відкриває можливість формування ієрархічно-фрактальних супрамолекулярних архітектур, залучаючи до цього практично невичерпне число речовин. Очікується, що останні стануть новою віхою в наноматеріалознавстві, насамперед, для їх ефективного практичного застосування у наноелектроніці і молекулярній енергетиці.
Інтеркаляція в хімії - зворотна вставка молекули або групи в проміжку двома іншими молекулами або групами. Приклади включають інтеркалацію молекул в ДНК і графіт.
Застосунок, застосовна програма або прикладна програма (англ. application, application software, app) - користувацька комп'ютерна програма, що дає змогу вирішувати конкретні прикладні задачі користувача.
Енерге́тика - сукупність галузей господарства, що вивчають і використовують енергетичні ресурси з метою вироблення, перетворення, передачі і розподілу енергії.

Очевидно, успішне вирішення зазначених проблем вимагає комплексного підходу. Зокрема, на чільне місце виходить необхідність розвинення квантовомеханічних підходів до процесів струмопроходження і накопичення заряду в структурах ієрархічної архітектури, а розвинення концепції квантового імпедансу і застосування його до опису квантовообмежених струмоутворюючих процесів може значно спростити моделювання і зробити зручним порівняння теоретичних моделей з пакетом експериментальних даних.

Імпеданс (англ. impedance від лат. impedio - «перешкоджаю») - комплексний опір.
Конце́пція (лат. conceptio - розуміння) - система поглядів, те або інше розуміння явищ і процесів; єдиний, визначальний задум.
Необхідність - система зв'язків і відносин, що зумовлює зміну, поступальний рух, розвиток у жорстко визначеному напрямку з жорстко визначеними результатами. Іншими словами, необхідність - це такий зв'язок, що обов'язково призводить до певної події.

Власне вирішенню зазначених проблем і присвячена дисертаційна робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи відповідає науковому напрямку кафедри інженерного матеріалознавства та прикладної фізики (нині кафедра прикладної фізики і наноматеріалознавства) Національного університету “Львівська політехніка” – “Дослідження фізичних процесів в гетерогенних системах з нановимірною обмеженою геометрією” (№ державної реєстрації 0107U009438).

Програма (фр. programme письмове оголошення, порядок денний, від грец. prógramma вказівка) - заздалегідь затверджена (визначена) дія.
Експериме́нт (англ. experiment) - сукупність дослідів, об’єднаних однією системою їх постановки, взаємозв’язком результатів і способом їх обробки. В результаті експерименту отримують сукупність результатів, які допускають їхню сумісну обробку і зіставлення.
Державна реєстрація (лат. registratio - внесення до списку, переліку) - письмовий запис або фіксація іншим чином фактів, явищ, відомостей чи певних матеріальних об'єктів з метою їх державного обліку та контролю, засвідчення дійсності й надання їм законного (легітимного) статусу, а також вчинення інших реєстраційних дій.
Гетероге́нні (неоднорідні) систе́ми - фізико-хімічні системи, що складаються з двох або кількох фаз, наприклад, система: «лід - вода - водяна пара» - гетероґенна система з трьох фаз.
Наукові положення та висновки дисертації пов’язані також з виконанням робіт за держбюджетними науково-дослідними темами Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України: “Фізико-технологічні засади формування ієрархічних та супрамолекулярних структур молекулярної енергетики і наноелектроніки” (№ державної реєстрації 0110U001103), та “Інтеркаляційна кристалонаноінженерія екологічно безпечних мінералів для створення пристроїв надвисокоємкого генерування і накопичення електричної енергії” (№ державної реєстрації 0112U001203).
Мінера́л (від пізньолат. minera - руда, рудна жила, рудник) - природна речовина, що утворилась під час геологічних процесів в земній корі або за еквівалентних процесів на інших космічних тілах у Всесвіті.
Поло́ження - нормативно-правовий або локально-правовий акт, що визначає основні правила організації та діяльності державних органів, структурних підрозділів органу, а також установ, організацій і підприємств (філій), що їм підпорядковуються, тимчасово створюваних комісій, груп, бюро і т. ін.

  1   2   3


Скачати 371.15 Kb.

  • ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСАДИ ФОРМУВАННЯ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНИХ СТРУКТУР МОЛЕКУЛЯРНОЇ
  • Науковий керівник
  • Офіційні опоненти: доктор технічних наук
  • ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми
  • Звязок роботи з науковими програмами