Магнетизм и проводимость

Содержание

Слайд 2

ПРОБЛЕМА: створення сполук або матеріалів, електропровідні властивості яких можуть різко змінюватися

ПРОБЛЕМА:
створення сполук або матеріалів, електропровідні властивості яких можуть різко змінюватися під

дією зовнішнього впливу (зміни магнітного поля, зміни освітлення, адсорбції або десорбції субстратів)
Вирішення проблеми дозволятиме
- створювати перемикачі – нові транзистори для електроніки
- створювати сенсорні пристрої

СХЕМА ТРАНЗИСТОРУ

Слайд 3

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ МАТЕРІАЛИ Метали Напівпровідники Розчини електролітів Надпровідники Органічні провідники Провідні полімери

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ МАТЕРІАЛИ

Метали Напівпровідники
Розчини електролітів Надпровідники

Органічні провідники

Провідні полімери
(поліанілін, поліпірол тощо)

«Солі з переносом

заряду»

Провідні координаційні сполуки

Слайд 4

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ Електронна провідність, є «електронний газ» - електрони, спільні

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ
Електронна провідність, є «електронний газ» - електрони, спільні для

усіх іонів металів в кристалі
Електропровідність при постійній температурі змінюється за законом Ома: I = U/R
Електропровідність монотонно падає з ростом температури
Слайд 5

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ РОЗЧИНІВ ЕЛЕКТРОЛІТІВ Іонна провідність Закон Ома часто виконується Електропровідність

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ РОЗЧИНІВ ЕЛЕКТРОЛІТІВ
Іонна провідність
Закон Ома часто виконується
Електропровідність росте з ростом

температури (оскільки росте ступінь дисоціації електроліту)
ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ НАПІВПРОВІДНИКІВ
Електронна або «діркова» провідність (власна або «домішкова» провідність)
Електрони або «дірки» мігрують в кристалі, але не так легко, як електрони в металі
Електропровідність монотонно росте з ростом температури (рухливість електронів або дірок росте)
Слайд 6

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ НАДПРОВІДНИКІВ При певній температурі (критична температура) електропровідність стає нескінчено високою

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ НАДПРОВІДНИКІВ
При певній температурі (критична температура) електропровідність стає нескінчено високою

Слайд 7

МОЖЛИВОСТІ СТВОРЕННЯ МУЛЬТИФУНКЦІОНАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ПРОВІДНИКІВ РІЗНИХ КЛАСІВ 1. Зміна

МОЖЛИВОСТІ СТВОРЕННЯ МУЛЬТИФУНКЦІОНАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ПРОВІДНИКІВ РІЗНИХ КЛАСІВ
1. Зміна провідності

пористого зразку в залежності від адсорбції або десорбції субстрату.
Умови виникнення ефекту: після адсорбції пори мають бути заповнені електролітом, тобто в порах має бути сіль, що дисоціює, або рухливі іони
2. Зміна провідності в залежності від генерування носіїв заряду в сполуці
2. Зміна провідності в залежності від зовнішнього магнітного поля або при фазовому магнітному переході
Слайд 8

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – ПОЛІМЕРИ ПОЛІТІОФЕН

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – ПОЛІМЕРИ
ПОЛІТІОФЕН

Слайд 9

Провідність виникає завдяки видаленню частини електронів з системи спільних π-орбіталей ("р-допування")

Провідність виникає завдяки видаленню частини електронів з системи спільних π-орбіталей ("р-допування")

або додавання електронів до системи спільних π-орбіталей ("n-допування").
Провідність сягає 103 См/см
(для Cu або Ag - 6x105 См/см, Hg – 104 См/см.
Допування – часткове окиснення або відновлення полімеру з введенням до його складу катіонів або аніонів.

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – ПОЛІМЕРИ
ПОЛІТІОФЕН

Слайд 10

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – ПОЛІМЕРИ ПОЛІАНІЛІН

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – ПОЛІМЕРИ
ПОЛІАНІЛІН

Слайд 11

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – СОЛІ З ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДУ Взаємодія “магнітної” і “провідної”

ОРГАНІЧНІ ПРОВІДНИКИ – СОЛІ З ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДУ

Взаємодія “магнітної” і “провідної” компонент

через простір

Взаємодія “магнітної” і “провідної” компонент через місток

L. Ouahab, T. Enoki Eur. J. Inorg. Chem. 2004, 933-941

Слайд 12

ФЕРРОМАГНІТНЕ ВПОРЯДКУВАННЯ В «СОЛЯХ З ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДУ» "CHARGE-TRANSFER SALTS" B. B.

ФЕРРОМАГНІТНЕ ВПОРЯДКУВАННЯ В «СОЛЯХ З ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДУ»
"CHARGE-TRANSFER SALTS"

B. B. Kaul, M.

A. Taylor, M. J. Whitton, G. T. Yee
Synthetic Metals 2001, 122, 471
Слайд 13

ФЕРРОМАГНІТНЕ ВПОРЯДКУВАННЯ В «СОЛЯХ З ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДУ» "CHARGE-TRANSFER SALTS" B. B.

ФЕРРОМАГНІТНЕ ВПОРЯДКУВАННЯ В «СОЛЯХ З ПЕРЕНОСОМ ЗАРЯДУ»
"CHARGE-TRANSFER SALTS"

B. B. Kaul, B.

C. Noll, G. T. Yee J. Solid State Chem. 2001, 159, 420
Слайд 14

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ J. M. Williams, A. J. Schultz, U. Geiser, K.

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ

J. M. Williams, A. J. Schultz, U. Geiser, K. D.

Carlson,
A. M. Kini, H. H. Wang, W.-K. Kwok, M.-H. Whangbo, J. E. Schirber
Science, V. 252, 1501.
Слайд 15

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ

Слайд 16

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ β-структура κ-структура

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ

β-структура κ-структура

Слайд 17

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ НА ОСНОВІ M(Dmit)22- P. Cassoux Coord. Chem. Rev. 1999, 185–186, 213–232

ОРГАНІЧНІ НАДПРОВІДНИКИ НА ОСНОВІ M(Dmit)22-

P. Cassoux Coord. Chem. Rev. 1999, 185–186,

213–232
Слайд 18

Залежність опору від температури. Вставка: залежність опору від поля при 2

Залежність опору від температури.
Вставка: залежність опору від поля при 2 К.

Опір домножено на 104

Електропровідність
[BEDT-TTF]3[MnCr(ox)3]

E. Coronado, J. R. Galán-Mascarós,
C. J. Gómez-Garcia, V. Laukhin
Nature, 2000, 408, 447.

Слайд 19

НАДПРОВІДНІСТЬ, ВИКЛИКАНА ЗМІНОЮ МАГНІТНОГО ПОЛЯ (BETS)FeCl4 S. Uji, H. Shinagawa, T.

НАДПРОВІДНІСТЬ, ВИКЛИКАНА ЗМІНОЮ МАГНІТНОГО ПОЛЯ

(BETS)FeCl4

S. Uji, H. Shinagawa, T. Terashima, T.

Yakabe, Y. Terai, M. Tokumoto, A. Kobayashi, H. Tanaka, H. Kobayashi Nature, 2001, 410, 908

Фазова діаграма (BETS)FeCl4 в залежності від температури і поля

Схематична будова (BETS)FeCl4

Слайд 20

Опір між шарами (напрямок струму паралельний до вісі b*). а) Магнітне

Опір між шарами (напрямок струму паралельний до вісі b*).
а) Магнітне поле

паралельне вісі с
b) Магнітне поле паралельне вісі a’
Різке зменшення опору при виcоких полях свідчить про перехід в напровідний стан