Соединения в наноэлектронике, реализованные при помощи одного единственного атома, не столь хрупки, как может показаться с первого взгляда. Последние эксперименты американских ученых с наноразмерными «мостами» между двумя макроскопическими металлическими телами показывают, что связь становится жесткой, когда ширина «моста» сокращается до одного атома. Эти результаты согласуются с предположением о том, что при таких масштабах доминируют поверхностные силы.

Развитие технологий дошло наконец-то до атомарных размеров. Устройства с компонентами, размеры которых имеют тот же порядок, что и атомы вещества, уже не являются сенсацией. На сегодняшний день, к примеру, «соединительные провода» в электронной схеме могут иметь ширину порядка 100 атомов, и это не предел. Из-за постоянно уменьшающихся размеров ученым необходимо проводить новые исследования, показывающие, как размеры влияют на свойства материала, в частности, сопротивление и механическую прочность.

Очередную работу в этом направлении опубликовала группа из State University of New York (США). Их результаты были опубликованы в журнале Physical Review B. Объектом исследований стали крошечные контакты, формирующиеся между золотыми острием и поверхностью. Эксперименты показали, что подобные соединения (которые могут быть толщиной всего в 1 атом) обладают специфическими электрическими и механическими свойствами.

Обычно для оценки толщины контакта ученые прикладывают к образовавшемуся «мосту» напряжение и измеряют электрическую проводимость контакта. Предыдущие эксперименты показали, что в такой конфигурации при увеличении расстояния между поверхностью и острием (при удлинении и уменьшении ширины «моста») проводимость скачкообразно снижается. Это связано с тем, что атомы контакта перегруппируются, так что число атомов контакта снижается с нескольких сотен до одного. Команда американских ученых поставила перед собой задачу исследования этой перегруппировки с точки зрения механики.

Для получения необходимых данных, ученые прикладывали к контакту механическое напряжение и изменяли длину «моста» с шагом 4 пикометра (для этого острие было прикреплено к кантиливеру, позволяющему измерить не только изменение размеров «моста», но и вариации силы). Как известно, отношение приложенной механической силы к изменению длины, дает такой параметр, как жесткость (или связанную характеристику, именуемую модулем Юнга, определяющую меру реакции материала на внешнее воздействие, вне зависимости от геометрических размеров).

При уменьшении ширины контакта, атомарные силы изменяются таким образом, что жесткость должна увеличиваться. Предыдущие эксперименты уже предлагали некоторые доказательства для этого факта; но они были применимы в ограниченном диапазоне масштабов. Американские ученые наблюдали аналогичные явления для ширины контакта менее 1 нм. По их данным, при сужении контакта до 1 атома, жесткость контакта оказывается почти вдвое выше жесткости «обычного» золота.

Помимо основных исследований, ученые объяснили, почему узкие «перетяжки», образующиеся между двумя металлическими телами, под действием поверхностных сил могут неожиданным образом деформироваться.

Дальнейшие работы в этом направлении могут объяснить, как различные микроскопические свойства объектов объединяются, формируя макроскопические свойства.

Соединения в наноэлектронике , реализованные при помощи одного единственного атома, не столь хрупки, как может показаться с первого взгляда. Последние эксперименты американских ученых с наноразмерными «мостами» между двумя макроскопическими металлическими телами показывают, что связь становится жесткой, когда ширина «моста» сокращается до одного атома. Эти результаты согласуются с предположением о том, что при таких масштабах доминируют поверхностные силы .

Развитие технологий дошло наконец-то до атомарных размеров. Устройства с компонентами, размеры которых имеют тот же порядок, что и атомы вещества, уже не являются сенсацией. На сегодняшний день, к примеру, «соединительные провода» в электронной схеме могут иметь ширину порядка 100 атомов, и это не предел. Из-за постоянно уменьшающихся размеров ученым необходимо проводить новые исследования, показывающие, как размеры влияют на свойства материала, в частности, сопротивление и механическую прочность.

Очередную работу в этом направлении опубликовала группа из State University of New York (США). Их результаты были опубликованы в журнале Physical Review B . Объектом исследований стали крошечные контакты, формирующиеся между золотыми острием и поверхностью. Эксперименты показали, что подобные соединения (которые могут быть толщиной всего в 1 атом) обладают специфическими электрическими и механическими свойствами .

Обычно для оценки толщины контакта ученые прикладывают к образовавшемуся «мосту» напряжение и измеряют электрическую проводимость контакта. Предыдущие эксперименты показали, что в такой конфигурации при увеличении расстояния между поверхностью и острием (при удлинении и уменьшении ширины «моста») проводимость скачкообразно снижается. Это связано с тем, что атомы контакта перегруппируются, так что число атомов контакта снижается с нескольких сотен до одного. Команда американских ученых поставила перед собой задачу исследования этой перегруппировки с точки зрения механики.

Для получения необходимых данных, ученые прикладывали к контакту механическое напряжение и изменяли длину «моста» с шагом 4 пикометра (для этого острие было прикреплено к кантиливеру, позволяющему измерить не только изменение размеров «моста», но и вариации силы). Как известно, отношение приложенной механической силы к изменению длины, дает такой параметр, как жесткость (или связанную характеристику, именуемую модулем Юнга, определяющую меру реакции материала на внешнее воздействие, вне зависимости от геометрических размеров).

При уменьшении ширины контакта, атомарные силы изменяются таким образом, что жесткость должна увеличиваться. Предыдущие эксперименты уже предлагали некоторые доказательства для этого факта; но они были применимы в ограниченном диапазоне масштабов. Американские ученые наблюдали аналогичные явления для ширины контакта менее 1 нм. По их данным, при сужении контакта до 1 атома, жесткость контакта оказывается почти вдвое выше жесткости «обычного» золота.

Помимо основных исследований, ученые объяснили, почему узкие «перетяжки», образующиеся между двумя металлическими телами, под действием поверхностных сил могут неожиданным образом деформироваться.

Дальнейшие работы в этом направлении могут объяснить, как различные микроскопические свойства объектов объединяются, формируя макроскопические свойства.

Результаты поиска

Нашлось результатов: 40155 (1,26 сек )

Свободный доступ

Ограниченный доступ

Уточняется продление лицензии

1

Дан краткий обзор современного состояния экспериментальных исследований по созданию элементной базы квантовых компьютеров с кубитами на основе одиночных нейтральных атомов, захваченных в оптические ловушки. Обсуждаются требования к кубитам, особенности одиночных нейтральных атомов в качестве кубитов, методы создания квантового регистра, выполнения однокубитовых квантовых логических операций в лазерном и СВЧ поле, и двухкубитовых операций посредством диполь-дипольного взаимодействия при кратковременном лазерном возбуждении атомов в ридберговские состояния. Приведены результаты экспериментов по наблюдению взаимодействия двух ридберговских атомов в условиях резонансов Фёрстера, управляемых постоянным и радиочастотным электрическим полем

<...> <...> <...> <...>

2

№2 [Микроэлектроника, 2017]

Основан в 1972 г. Публикуются статьи, посвященные технологическим, физическим и схемотехническим аспектам микро- и наноэлектроники. Особое внимание уделяется новым тенденциям в литографии, травлению, легированию, осаждению и планаризации на субмикронном и нанометровом уровнях, плазменным технологиям, молекулярно-пучковой эпитаксии и сухому травлению, а также методам исследования и контроля поверхностей и многослойных структур. Обсуждаются вопросы приборно-технологического моделирования и диагностики технологических процессов в реальном времени. Публикуются статьи о полупроводниковых приборах на базе новых физических явлений, таких как квантовые размерные эффекты и сверхпроводимость.

Обсуждаются требования к кубитам, особенности одиночных нейтральных атомов в качестве кубитов, методы <...> Внешний вид системы регистрации одиночных ридберговских атомов показан на рис. 5г. <...> Взаимодействия ридберговских атомов можно использовать для детерминированной загрузки одиночных атомов <...> N в каждом узле; б–е – схема детерминированного возбуждения одиночных ридберговских атомов . <...> Экспериментальная квантовая информатика с одиночными атомами и фотонами // Вестник Российской академии

Предпросмотр: Микроэлектроника №2 2017.pdf (0,0 Мб)

3

На примере трехатомных кластеров Al3, Si3 и С3 показано, что безорбитальный вариант теории функционала плотности может быть использован для нахождения равновесных конфигураций многоатомных систем как с металлической, так и с ковалентной связью. Получены равновесные межатомные расстояния, энергии связи и углы между связями в хорошем согласии с известными данными

которые заключаются построении функционалов многоатомных систем с использованием функционалов плотности одиночных <...> камнем преткновения на пути дальнейшего развития БО метода является тот факт, что электронная плотность одиночного <...> Если бы мы знали вид функции)(ρμkin , мы могли бы вычислить энергию Ekin и найти полную энергию одиночного <...>атома по формуле (2). <...> кинетических функционалов и энергий, а во-вторых, проблема заключается не в том, чтобы найти энергию одиночного

4

№2 [Математическое моделирование, 2018]

Основан в 1989 г. Публикуются обзоры, оригинальные статьи, сообщения, посвященные математическому моделированию с применением ЭВМ и численным методам решения сложных и актуальных проблем науки и современной технологии, а также работы, показывающие возможности использования вычислительного эксперимента в конкретной области знания, включая постановку задач, построение математических моделей для них, вычислительные алгоритмы и пакеты прикладных программ для их решения, иллюстрированные расчеты, апробацию моделей путем сравнения с экспериментальными или теоретическими данными. Публикуются рефераты препринтов и депонированных рукописей, письма в редакцию, научная информация (планы и итоги конференций, школ и т.п.).

Таких как Cu{111} или Ag{100}, обладают высокой подвижностью и наравне с прыжками одиночных атомов <...> В модели рассматривались только одиночные прыжки атомов родия по поверхности Rh{100}. <...> Возможные события разделяются на классы, например: прыжки одиночных атомов в слое, диффузия димеров в <...> Например, вместо прыжка одиночного атома может получиться сдвиг димера или тримера. <...> Например, если мы хотим рассматривать модель, в которой возможны только прыжки одиночных атомов , то «

Предпросмотр: Математическое моделирование №2 2018.pdf (0,4 Мб)

5

Уровень техники, которой располагают физики, позволяет работать с одиночными мельчайшими частицами материи. Подвесить один электрон в электромагнитной ловушке или создать решетку из одиночных атомов в оптической патоке - уже не чудо. Следующая задача - научиться работать не с абы какой, а с определенной частицей. Вот, например, фотон. Для обеспечения безопасности квантовых систем связи требуется испускать один-единственный квант света за акт эмиссии - закодировав им информацию, можно не беспокоиться о том, что злоумышленник незаметно ее прочитает, след всегда останется в виде исчезнувшего фотона. Однако для систем связи требуются инфракрасные фотоны с длиной волны 1,3-1,5 микрона - они лучше всего проходят по световодам. А имеющиеся генераторы - квантовые точки или вакансионные центры в алмазе с этой работой не справляются. Идеальным источником кажутся нанотрубки, но они излучают лишь при низких температурах и вдобавок подвержены флуктуациям. Убедившись в этом, материаловеды махнули рукой на эти углеродные цилиндры

Фотон из нанотрубы Углеродная нанотрубка в оболочке из диоксида кремния стала надежным излучателем одиночных <...> Уровень техники, которой располагают физики, позволяет работать с одиночными мельчайшими частицами материи <...> Подвесить один электрон в электромагнитной ловушке или создать решетку из одиночных атомов в оптической <...> Карбеновый рекорд Синтезирована цепочка из атомов углерода длиной 6400 атомов . <...> Однако в 1930-х годах цепочки из пяти-шести атомов углерода без каких-либо других атомов были найдены

6

№7 [Физика плазмы, 2018]

Энергия адсорбции (в эВ) одиночного атома Li, адсорбированного поверхностью (111) и междоузлиями W и <...> Кроме того, на рис. 4 показано различие между зарядовой плотностью одиночного атома Li и двух атомов <...> Энергия адсорбции (в эВ) одиночного атома Li в различных положениях на поверхностях W(111) и Mo(111) <...> Вид сверху на наиболее устойчивые конфигурации поглощения одиночного атома Li поверхностью W или Mo (<...> Li (а); C + одиночный Li (б); O + одиночный Li (в).

Предпросмотр: Физика плазмы №7 2018.pdf (0,0 Мб)

7

Кинетическим методом Монте-Карло исследовано формирование атомных цепочек Co на поверхности Сu(775). Выявлено, что длина атомных цепочек Co, формирующихся в результате самоорганизации при эпитаксиальном росте, - величина случайная, а ее среднее значение зависит от параметров эксперимента. В рамках теории функционала плотности обнаружено наличие двух структурных фаз в атомных цепочках. В первой фазе расстояния между атомом и двумя ближайшими соседями в цепочке равны 0.230 нм и 0.280 нм. Во второй фазе атомная цепочка имеет одинаковые межатомные расстояния 0.255 нм. Показано, что температура структурного фазового перехода зависит от длины атомной цепочки.

, ΔE2 = 0.2 эВ; прыжок атома Co от атома Co, ΔE3 = 0.8 эВ. <...> = 0 для атома в идеальной позиции, si = −1 для атома , смещенного влево, и si = 1 для атома , смещенного <...> роста зависит от скорости напыления, степени покрытия, температуры и значения диффузионного барьера одиночного <...>атома . <...> Распределение длин цепочек без одиночных атомов (точки) для 3000 численных экспериментов.

8

В осажденных из газовой фазы алмазах исследовано влияние изохронного вакуумного отжига при температурах до 1680 °C на процессы трансформации дефектов после облучения образцов быстрыми нейтронами либо имплантации ионов изотопов водорода (энергия иона 350 кэВ, дозы (2–12)·10^16 см^-2). Установлено, что границы зерен в поликристаллических алмазах существенно не влияют на процессы отжига радиационных дефектов и графитизации. В спектрах фотолюминесценции обнаружены и исследованы ранее не наблюдавшиеся в оптических спектрах алмазов полосы с максимумами на 580 нм, 730 нм и ряд полос в диапазоне 760–795 нм. Показано, что неоднородное распределение фотолюминесцирующих центров окраски вдоль поверхности имплантированного слоя обусловлено латеральной диффузией водорода (дейтерия) в области радиационного повреждения.

В исследуемых в статье образцах содержался одиночный азот замещения в концентрации 1·10 17 см -3 <...> отжига доминирует оптический центр с бесфононной линией 503 нм, образованный комплексом, содержащим два атома <...> Как известно, азот в CVD алмазах присутствует, преимущественно, в форме одиночных атомов замещения, однако <...>атома азота, что существенно стимулирует формирование центров Н3 в алмазе, причем радиационное повреждение <...> Полоса с максимумом около 730, как и полоса 738 нм, может быть обусловлена центрами, содержащими атомы

9

М.: ПРОМЕДИА

Рассмотрен эффект резонансной передачи квантовой информации между двумя активированными наночастицами на большие расстояния с учетом запаздывающего диполь-дипольного взаимодействия атомов в поле непрерывного оптического излучения. Выделены два типа процессов передачи квантовой информации, которые связаны либо с изменением фазы локальных индуцированных дипольных моментов кубитов, либо с изменением инверсии в зависимости от интенсивности внешнего оптического излучения, селективно возбуждающего один из кубитов. Показано, что эти процессы могут быть идентифицированы при интерференции осциллирующих квантовых дипольных моментов кубитов. Отмечена значительная роль процессов передачи энергетической квантовой информации в системе ансамблевых кубитов из активированных двухуровневыми атомами наночастиц. Установлено, что процессы передачи фазовой квантовой информации возможны на произвольные расстояния и могут быть использованы в устройствах квантовой коммуникации.

атомами -кубитами в несколько длин волн для переноса EQI. <...> двухуровневые атомы в наночастицах. <...> фазы 2 второго атома . <...> Было показано, что при передаче EQI ансамблевый кубит обладает преимуществом перед одиночным атомом -кубитом <...> Установлено, что реализация этого процесса в системе одиночных атомов -кубитов возможна на расстояния

10

№7 [Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, 2018]

Модель учитывает все возможные прыжки одиночных атомов , а также сдвиги и повороты димеров в монослое <...> Изображенный на рис. 3 механизм диффузии кластера за счет прыжков одиночных атомов является, конечно <...> вакансий (A) и число прыжков одиночных атомов (B), сдвигов (C) и поворотов (D) димеров вдоль границ <...> Видно, что при диффузии кластеров больше всего происходит событий, связанных с диффузией одиночных атомов <...> Заряд на атомах кремния Q.

Предпросмотр: Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики №7 2018.pdf (0,3 Мб)

11

Показано, что вариационный принцип может быть использован как практический путь для нахождения электронной плотности и полной энергии в рамках теории функционала плотности без решения уравнений Кона-Шэма (так называемый безорбитальный подход). На примерах димеров Na2, Al2, Si2, P2, K2, Ga2, Ge2 и As2 найдены равновесные межатомные расстояния и энергии связи в хорошем согласии с опубликованными данными. Результаты, полученные для смешанных димеров Si-Al, Si-P, and Al-P, близки к результатам, получаемым по методу Кона-Шэма

могут быть успешно использованы функционалы кинетической энергии, соответствующие основному состоянию одиночных <...>Одиночные атомы Поскольку конструирование псевдопотенциалов сопровождается нахождением равновесных псевдоволCopyright <...> Парциальные плотности ρs(r) и ρp(r) для атома кремния. Минимум кривых соответствует центру атома . <...> , проходящей через центр атома кремния. <...> Зависимости)s s kin(ρµ и)p p kin(ρµ для атомов Al, Si и P.

12

№10 [Изобретательство, 2010]

Теория и практика создания изобретений и оформление прав на изобретения, информация о наиболее важных изобретениях, нормативные акты, судебные решения.

При размещении на гелионе трех пар дейтронов и одиночного дейтрона получается ядро атома фтора. <...> указанные одиночные дейтроны поперек них укладываются следующие дейтроны, образуя ядра атомов скандия <...> Электрон и одиночный дейтрон, расположенный под слоем дейтронов и добавочным дейтроном, в атоме меди <...>Атомы , содержащие в атомном ядре несколько одиночных дейтронов, совместно с электронами обеспечивающих <...>Одиночные атомы вследствие имеющейся у них обычно большой тепловой энергии вращаются с очень большой

Предпросмотр: Изобретательство №10 2010.pdf (0,2 Мб)

13

На основании предложенной ранее модели электронного спектра бинарных графеноподобных соединений типа ANB8−N построена теория адсорбции, позволяющая выявить роль положения уровня адатома, величины константы взаимодействия адатом−подложка и ширины щели, присущей в свободном состоянии графеноподобному соединению с гетерополярными связями, в формировании электронной структуры адатома. Рассмотрены случаи свободных и эпитаксиальных графеноподобных соединений на поверхности металла. В случае свободных графеноподобных соединений анализ показал, что при больших и промежуточных значениях константы связи адатом−графеноподобное соединение основной вклад в число заполнения адатома na дают локальные состояния, тогда как с уменьшением константы связи возрастает вклад валентной зоны графеноподобного соединения. Основной особенностью эпитаксиального графеноподобного соединения на металле является отсутствие щели и, как следствие, вклада локальных состояний адатома в na. Оценки показали, что изменения констант связей адатом−подложка и графеноподобное соединение−металл влияют на величину na практически одинаковым образом. При этом зависимость na от ширины щели графеноподобного соединения с качественной точки зрения критичной не является. Кратко обсуждается адсорбция на структуре графеноподобное соединение−полупроводник

При этом измятость слоя, определяемая расстоянием между верхними и нижними атомами (см. рис. 1 в ) <...> Такая ситуация характерна, например, для адсорбции атомов водорода и галогенов на графене . <...> Заключение Итак, в настоящей работе мы построили общую схему рассмотрения задачи об адсорбции одиночного <...>атома для свободных и эпитаксиальных плоских 2D слоев соединений ANB8−N . <...> При адсорбции одиночного атома нам в принципе все равно, с каким именно атомом подложки, A или B, он

14

Проведены ab initio исследования атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac и Zr−vac−He с концентрацией атомов гелия и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. Обнаружена индуцированная гелием неустойчивость решетки циркония в системе Zr−He, исчезающая с появлением вакансий. Определено наиболее предпочтительное положение примеси в решетке металла. Рассчитаны энергия растворения гелия и вносимый им избыточный объем. Установлено, что присутствие гелия в решетке Zr заметно понижает энергию образования вакансии

сообщается о том, что такие гелиевые пузырьки могут формироваться при низких температурах с участием одиночной <...> вакансии и нескольких атомов гелия. <...> энергии Etot(He) использовано значение −78.5044 eV, полученное нами с помощью самосогласованного расчета одиночного <...>атома гелия. <...> гелия, а также для атома He в вакансии.

15

Электротехническое и конструкционное материаловедение. Полупроводниковые материалы и их применение учеб. пособие

В учебном пособии рассматриваются свойства классических полупроводниковых материалов и их применение в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Предназначено для студентов направлений «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электропривод и автоматика» и «Мехатроника и робототехника», а также для студентов смежных специальностей.

более и более узкие зоны, вырождаясь постепенно в единый уровень, как это имело место для всех уровней одиночных <...>атомов . <...> Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 14 Так линейчатый энергетический спектр одиночного <...> Поскольку пороговая энергия смещения атомов в междоузлие составляет примерно 14 эВ, одиночный ион примеси <...> Для совершенства структуры важно, чтобы в достройке решетки участвовали одиночные атомы , а не их группы

Предпросмотр: Электротехническое и конструкционное материаловедение. Полупроводниковые материалы и их применение.pdf (0,4 Мб)

16

Исследованы магнитная восприимчивость и ЭПР железосодержащих твердых растворов Bi2BaNb2–2xFe2xO9–δ со слоистой перовскитоподобной структурой. В разбавленных твердых растворах атомы железа находятся в виде димеров и тетрамеров Fe(III) с антиферро- и ферромагнитным типом обмена. Рассчитаны обменные параметры и распределение агрегатов в твердых растворах в зависимости от доли парамагнитных атомов.

разбавленного твердого раствора, согласно которой магнитная восприимчивость определяется как сумма вкладов одиночных <...> парамагнитных атомов и их обменно-связанных агрегатов из атомов Fe(III). <...> кристаллической структуры твердых растворов мы предположили, что при бесконечном разбавлении в растворе кроме одиночных <...>атомов железа(III) могут присутствовать кластеры из двух, трех или четырех атомов железа с различным <...> Чежина и др. парамагнитными атомами , рассчитывали по формуле (3).

17

№2 [Физикохимия поверхности и защита материалов, 2018]

Исследование адсорбции одиночных атомов свинца на золоте в трехкоординационном и однокоординационном <...> РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУжДЕНИЕ 1) Взаимодействие одиночных атомов свинца с поверхностью кластера золота Энергия <...> При адсорбции одиночных атомов свинца происходит заметное смещение электронной плотности со свинца на <...> ЗАкЛЮЧЕНИЕ Исследовано взаимодействия атомов свинца, как одиночных , так и групп атомов с поверхностью <...> При адсорбции групп атомов свинца происходит разрастание от одиночных атомов до плоских зародышей, имеющих

Предпросмотр: Физикохимия поверхности и защита материалов №2 2018.pdf (0,0 Мб)

18

№5 [Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2017]

В работе экспериментально исследован электронный транспорт через одиночные примесные атомы фосфора, внедренные <...> В связи с этим крайне актуальным становится исследование одноэлектронного транспорта через одиночные <...> Предложено использовать твердотельные наноструктуры на одиночных примесных атомах как основу элементной <...> В настоящей работе мы демонстрируем одноэлектронный транзистор, где в качестве острова выступают одиночные <...> примесные атомы фосфора.

Предпросмотр: Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия №5 2017.pdf (0,2 Мб)

19

Дефекты в желтовато-зеленых, желтых и оранжевых алмазах кубического габитуса из россыпей северо-востока Сибирской платформы изучены с помощью ИК-спектроскопии. Помимо основных А-, С- и, возможно, В-дефектов в изученных алмазах присутствуют также центры X и Y, полосы 1240, 1270 и 1290-1295 см-1, пики в интервале 1350-1380 см-1, янтарные дефекты разных типов и серия линий в области 3100-3300 см-1. При этом алмазы с различными типами окраски содержат разные ассоциации структурных дефектов, хотя и относятся к одной и той же II разновидности, по классификации Орлова. Согласно интегральным спектрам целых кристаллов, данные алмазы характеризуются невысоким содержанием структурных примесей азота в диапазоне 60-265 ppm. Однако спектроскопическое исследование пластин с пространственным разрешением показало исключительно неоднородное распределение структурных дефектов по объему всех изученных алмазов. Общей закономерностью для них является падение как общего количества азота, так и относительной доли основного А-дефекта от центра к периферии кристалла. В центре кристаллов содержание структурных примесей азота достигает 990 ppm, что превышает среднюю концентрацию азота в широко распространенных октаэдрических кристаллах алмазов. Присутствие С-, Y-, Х-дефектов в большинстве образцов свидетельствует о малой продолжительности постростового отжига этих алмазов. Обсуждается генетическое значение полученных данных о структурных дефектах.

А в полосе 1130 см–1 есть вклад атомов и азота, и углерода . <...> Предполагается, что Y-дефект представляет собой отличную от С-дефектов форму вхождения одиночных атомов <...> Пик 1332 см-1 обычно приписывают Х-дефекту, представляющему собой одиночный изоморфный катион азота (<...> этого факта является предположение о том, что в ряде случаев мог происходить захват азота как в форме одиночных <...>атомов , так и в молекулярном виде [Соболев и др., 1986; Соболев, 1989].

20

Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий: методы и применение [монография], Scanning Microscopy for Nanotechnology: Techniques and Applications

М.: Лаборатория знаний

В книге под редакцией известных ученых собраны статьи и обзоры видных специалистов в области нанотехнологий, посвященные растровой электронной микроскопии (РЭМ). С помощью РЭМ можно изучать свойства наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Рассмотрены различные типы РЭМ, включая просвечивающие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновский микроанализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов.

Могут поэтому быть идентифицированы как одиночные атомы золота. <...> Шкала интенсивности откалибрована по интенсивности одиночного атома золота на линейном профиле сигнала <...> Это является демонстрацией первого факта спектроскопической идентификации одиночного атома в объемной <...>Одиночные атомы золота абсорбируются преимущественно на местах вакансий кислорода с энергией связи на <...> , могут поэтому быть идентифицированы как одиночные атомы золота.

Предпросмотр: Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий методы и применение (1).pdf (2,7 Мб)

21

Эффективные излучатели одиночных фотонов (ИОФ) являются ключевым элементом в реализации систем квантовой криптографии и квантовых вычислений. Одним из перспективных вариантов создания излучателей одиночных фотонов является использование одиночных полупроводниковых квантовых точек, интегрированных в светодиод с микрорезонатором. Такой излучатель представляет собой надежный и миниатюрный твердотельный прибор, который не нуждается в использовании лазерной накачки. В последние годы усилия в этой области сконцентрированы на разработке оптимальной конструкции ИОФ, которая обеспечивает наибольшую внешнюю квантовую эффективность и низкую расходимость выходного излучения. В данной работе предложена и реализована конструкция полупроводникового брэгговского микрорезонатора для излучателей одиночных фотонов на основе InAs квантовых точек. Резонатор состоит из двух полупроводниковых брэгговских зеркал р- и n-типа легирования, AlGaAs апертурного кольца и слоя InAs квантовых точек, расположенного между брэгговскими зеркалами. В сравнении с предыдущими конструкциями микрорезонаторов, содержащих AlO-апертуры, данный тип микрорезонатора состоит только из согласованных по параметрам решетки полупроводниковых материалов, что обеспечивает надежную работу при криогенных температурах и устойчивость к термоциклированию. В работе показано, что AlGaAs кольцо одновременно выполняет функции эффективной оптической и токовой апертуры. Кроме того, это кольцо обеспечивает эффективное селективное позиционирование InAs квантовых точек в пределах своего внутреннего диаметра, размеры которого составляют единицы микрон. В работе также показано, что внешняя квантовая эффективность в микрорезонаторах данного типа может достигать уровня 80 %, в то время как расходимость выходного излучения не превышает числовой апертуры 0,2, что обеспечивает высокую эффективность ввода излучения в стандартное оптическое волокно. Низкотемпературные спектры электролюминесценции изготовленных диодов содержат узкие пики, отвечающие излучению одиночной InAs квантовой точки, что является экспериментальным подтверждением возможности создания эффективных излучателей одиночных фотонов на основе предложенной конструкции микрорезонатора.

Щеглов УДК 621.3.049.77 ПОЛУПРОВОДИКОВЫЙ БРЭГГОВСИЙ МИКРОРЕЗОНАТОР ДЛЯ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ОДИНОЧНЫХ ФОТОНОВ <...> Ржанова Эффективные излучатели одиночных фотонов (ИОФ) являются ключевым элементом в реализации систем <...> Одним из перспективных вариантов создания излучателей одиночных фотонов является использование одиночных <...> на основе изолированной квантовой системы: одиночного атома , молекулы, центра окраски или «искусственного <...>атома » – полупроводниковой квантовой точки .

22

№2 [Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия "Математика. Механика. Физика", 2012]

Электрические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) с одиночными атомами Li, Na, S и Se ... <...> Механические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) с одиночными атомами Li, Na, S и Se .... <...> Следует заметить, что создание сенсоров на основе одиночных УНТ остается весьма популярным у физиков <...> ., Электрические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) Бескачко В.П. с одиночными атомами Li <...> Ранее нами были определены структуры эндоэдральных комплексов УНТ с одиночными атомами лития, натрия,

Предпросмотр: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Математика. Механика. Физика №2 2012.pdf (0,2 Мб)

23

Рассматриваются особенности поведения квантовых частиц в различных экспериментальных ситуациях. Рассмотрены варианты двухлучевой интерференции одиночного фотона и других квантовых частиц, а также возможности формирования ими «стоячей» и «бегущей волны» с интерференционными минимумами - «мертвыми» зонами на пути их распространения. Также рассмотрена определенного рода телепортация квантовых частиц в нетрадиционно понимаемом смысле этого слова, когда элементарные частицы преодолевают области пространства, где они не могут находиться, точнее границы, на которых вероятность их нахождения равна нулю. На этих границах импульсное воздействие частиц на что-либо отсутствует и они становятся как бы ненаблюдаемыми. При наблюдении же трехлучевой интерференции оказывается, что до момента фотодетектирования в световом поле одновременно должны присутствовать все три моды. Если в каждой моде присутствует фотон, то это противоречит закону сохранения энергии, что свидетельствует о том, что до момента измерения (априори) наблюдаемая величина (число фотонов в поле) не имеет какого-либо определенного значения, если, конечно, квантовая система не находится в собственном (фоковском) состоянии измеряемой величины

Действительно, одиночный монохроматический фотон, строго говоря, имеет бесконечную длину. <...> Почему же мы из всех выделяем именно одиночный фотон? <...>атомы рубидия 85Rb. <...> Интересно также, что электрон в атоме водорода при переходе с основного уровня 1S на возбужденный 2S <...> Но вернемся к одиночным фотонам.

24

Проанализировано влияние параметров зарядов из сплавов тротила и гексогена (ТГ) иусловий их детонации на коагуляцию углерода на изоэнтропе продуктов детонации. В области жидкого наноуглерода коагуляция происходит за счет слияния нанокапель, а в области твердого наноуглерода - за счет их соединения (спекания) одновременно c кристаллизацией. Поэтому удельная поверхность наноалмазов, рассчитанная по их размерам, всегда больше измеренной величины. Сепарация нанокапель в продуктах детонации ускоряет их коагуляцию и охлаждение за счет обтекания более холодными продуктами. Оценка расстояния между поверхностями нанокапель в различных сплавах ТГ показала, что они малы, меньше размеров нанокапель. Проанализированы условия быстрого слияния нанокапель в процессе торможения продуктов различными жесткими преградами. Экспериментально установлено увеличение размеров частиц алмаза до пяти порядков. Обсуждены причины изменения скорости коагуляции с переходом от гетерогенного сплава ТГ к гомогенному при уменьшении частиц ТГ

температуре показали, что при низкой плотности углеродные кластеры малы и содержат в среднем всего по 24 атома <...> Согласно расчетное повышение температуры в результате полной коагуляции одиночных атомов углерода <...> Эти расчеты сделаны для «первой», ближайшей к преграде одиночной нанокапли, за которой образуется турбулентный <...> Но в работах измерениями с помощью меченых атомов углерода показано, что заметное перемешивание <...> Границы блокируют диффузию атомов углерода, которых не хватает в нанообъемах тротила для образования

25

Предлагается метод создания запутанного метастабильного (субизлучательного) возбужденного состояния в системе двух близко расположенных одинаковых атомов. Вначале система невозбужденных атомов помещается в магнитное поле, направленное под магическим углом α0 = arccos(1/√3) ≈ 54.7◦ к линии, соединяющей атомы, и имеющее градиент в поперечном направлении. Градиент поля приводит к расстройке частот оптического перехода атомов. Далее производится резонансное лазерное возбуждение атома с большей частотой перехода и последующее адиабатическое выключение градиента магнитного поля. Показано, что при этом возбужденная атомная система с подавляющей вероятностью переходит в запутанное субизлучательное состояние. Анализируются необходимые для реализации этого эффекта требования к спектроскопическим параметрам переходов и скорости изменения градиента магнитного поля

с. 193 – 197 c© 2017 г. 10 февраля Контроль магнитным полем субизлучательных состояний системы двух атомов <...> Градиент поля приводит к расстройке частот оптического перехода атомов . <...> Однако эта схема может быть реализована только для пространственно удаленных атомов . <...> Удобно выразить матричные элементы оператора Û через скорость Γ спонтанного распада одиночного атома <...>Атомы расположены в плоскости xz, линия, их соединяющая, направлена под углом α0 к оси z.

26

Физико-химия наночастиц, наноматериалов и наноструктур учеб. пособие

Сиб. федер. ун-т

Основной задачей учебного пособия является ознакомление студентов с основными классами наночастиц и наноматериалов, их физико-химическими свойствами, а также со сложившимися и перспективными областями применения наноматериалов.

«карлик»), означающего процесс модифицирования материала путем воздействия одиночным атомом или молекулой <...> Решение уравнения Шредингера для модели желе в одноэлектронном приближении, подобно одиночному атому, <...> К дефектам модели ТСИ относятся, во-первых, адатомы – одиночные атомы (собственные и чужеродные) на поверхности <...> Как известно, одиночная сфера радиуса a, имеющая потенциал поверхности sϕ ζ= , несет заряд sq C Cϕ ζ= <...> Учеб пособие 224 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Адатомы – одиночные атомы (собственные и чужеродные) на поверхности

Предпросмотр: Физико-химия наночастиц, наноматериалов и наноструктур.pdf (0,6 Мб)

27

Предложен вариант эксперимента с коррелированной парой частиц в запутанном (entangled) состоянии, который демонстрирует эффект изменения поляризации запутанного фотона, показывающий реальность всех различных состояний суперпозиции и соответствующего им вектора состояния квантовой системы. Анализируются возможные последствия этого факта. Вместо опровергнутого экспериментами по проверке неравенств Белла понятия «локального реализма» предлагается парадигма «квантового реализма» в рамках реляционной парадигмы. Анализируются результаты экспериментального исследования нарушений неравенства Леггетта в связи с проверкой адекватности различных видов нелокальных теорий скрытых параметров. Предложен новый способ их оценки на основании исследования эффектов подавления взаимной корреляции фотонов на светоделителе и приготовления сжатых состояний. Доказана внутренняя противоречивость интерпретации квантовой механики на основании нелокальной теории скрытых параметров.

Для одиночных фотонов этот факт квантовой нелокальности доказан экспериментально , смотри также . <...> Пространственная локализация атомов представлена на рис. 2. <...> Одной из потенциально интересных особенностей этой молекулы является наличие окруженного лигандами атома <...> Обменное взаимодействие электронов, локализованных на атоме родия, с электронами золотых наноэлектродов

31

Твердые растворы Bi3Nb1-хNixО7-θ образуются в узком концентрационном интервале х

В котором четверть атомов висмута заменена на атомы ниобия, описывается стехиометрической формулой <...>атомами циркония , иттрия , вольфрама , эрбия . <...> Величина эффективного магнитного момента одиночных атомов никеля, рассчитанная в результате экстраполяции <...> Можно констатировать, что увеличение электропроводности при замещении атомов ниобия атомами никеля на <...> Гетеровалентное замещение атомов ниобия атомами никеля в пределах пяти мольных процентов приводит к увеличению

32

№5 [Автометрия, 2016]

Научный журнал Сибирского отделения РАН. В журнале публикуются оригинальные статьи и обзоры по следующим разделам: - суперкомпьютерные системы анализа и синтеза изображений (сигналов); - методы и средства искусственного интеллекта в научных исследованиях; - вычислительные сети и системы передачи данных; - автоматизация проектирования в микро- и оптоэлектронике; - микропроцессорные системы реального времени для научных и промышленных применений; - физика твердого тела, оптика и голография в приложениях к компьютерной и измерительной технике; - физические и физико-технические аспекты микро- и оптоэлектроники; - лазерные информационные технологии, элементы и системы. В редакционную коллегию входят признанные специалисты ведущих академических институтов России. Журнал адресован научным работникам, аспирантам, инженерам и студентам, интересующимся результатами фундаментальных и прикладных исследований в области высоких информационных технологий на базе новейших достижений физики, фотохимии, материаловедения, информатики и компьютерной техники. Круг авторов журнала широк: от ведущих научных центров и вузов России до ближнего и дальнего зарубежья. Все без исключения статьи рецензируются. В журнале публикуются оригинальные статьи и обзоры по следующим разделам: * анализ и синтез сигналов и изображений; * системы автоматизации в научных исследованиях и промышленности; * вычислительные и информационно-измерительные системы; * физико-технические основы микро- и оптоэлектроники; * оптические информационные технологии; * моделирование в физико-технических исследованиях; * нанотехнологии в оптике и электронике. Журнал практикует выпуск специализированных номеров. Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных для публикаций Высшей аттестационной комиссией. Журнал переводит и издает фирма “Аллертон Пресс” (США) под названием “Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing”. Учредителями журнала являются: Сибирское отделение РАН и Институт автоматики и электрометрии СО РАН.

Экспериментальная квантовая информатика с одиночными атомами и фотонами // Вестн. <...> Рассмотрены только кластеры размером более 10 атомов . <...> Когда атомы Ga из капли за счёт диффузии попадали на поверхность GaAs и взаимодействовали с атомами As <...> На границе раздела атомы мышьяка окружены атомами Ga(s), что тормозит процесс растворения. <...>Атомы Ga и As исходной подложки отмечены более светлым цветом, чем атомы , образовавшиеся после кристаллизации

Предпросмотр: Автометрия №5 2016.pdf (0,2 Мб)

33

ОБРАЗОВАНИЕ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ГРАФИТА В КРИСТАЛЛАХ АЛМАЗА: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

М.: ПРОМЕДИА

Для выяснения условий образования эпигенетических включений графита в природном алмазе проведены эксперименты по высокотемпературной обработке кристаллов природного и синтетического алмаза, содержащих микровключения. Отжиг кристаллов проводили при температурах 700-1100 °С и атмосферном давлении в защитной СО-СО2 атмосфере при длительности экспериментов от 15 мин до 4 ч. Исходные и отожженные алмазы изучены с помощью оптической микроскопии и КР-спектроскопии. Установлено, что изменение микровключений начинается при 900 °С. Повышение температуры до 1000 °С приводит к появлению вокруг микровключений микротрещин и сильных напряжений в алмазной матрице. Микровключения становятся черными и непрозрачными, что связано с образованием аморфного углерода на границе алмаз-включение. При 1100 °С по микротрещинам от включений формируется упорядоченный графит в виде пластинок гексагональной и округлой формы. Предположено, что процесс внутренней графитизации на микровключениях в природном алмазе происходит по механизму каталитической графитизации, а в синтетическом алмазе - в результате пиролиза углеводородов микровключений. Полученные результаты по образованию микровключений графита в алмазе использованы для оценки температуры кимберлитового расплава на заключительном этапе формирования месторождений алмаза. To elucidate the conditions of formation of epigenetic graphite inclusions in natural diamond, we carried out experiments on high-temperature treatment of natural and synthetic diamond crystals containing microinclusions. The crystal annealing was performed in the CO–CO2 atmosphere at 700–1100?C and ambient pressure for 15 min to 4 h. The starting and annealed diamond crystals were examined by optical microscopy and Raman spectroscopy. It has been established that the microinclusions begin to change at 900?C. A temperature increase to 1000?C induces microcracks around the microinclusions and strong stress in the diamond matrix. The microinclusions turn black and opaque as a result of the formation of amorphous carbon at the diamond–inclusion interface. At 1100?C, ordered graphite in the form of hexagonal and rounded plates is produced in the microcracks. A hypothesis is put forward that the graphitization in natural diamond proceeds by the catalytic mechanism, whereas in synthetic diamond it is the result of pyrolysis of microinclusion hydrocarbons. The obtained data on the genesis of graphite microinclusions in diamond are used to evaluate the temperature of kimberlitic melt at the fi nal stage of formation of diamond deposits.

Доминирующей формой азотных центров в алмазах являются пары атомов азота в соседних позициях замещения <...> Концентрация одиночных атомов азота (С-центры) не превышает 10 ppm. <...> Меньшая часть примеси азота присутствует в виде пар атомов азота. <...> Дополнительно на спектрах ИК-поглощения фиксируется одиночная изотропная линия при 1331 см–1, обусловленная <...> При температуре 1000 °С в природном алмазе уже после 15 мин отжига вокруг микровключений появлялись одиночные

Предпросмотр: ОБРАЗОВАНИЕ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ГРАФИТА В КРИСТАЛЛАХ АЛМАЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ.pdf (0,1 Мб)

34

№6 [Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2017]

Основан в 1946г. Авторитетное научное издание, статьи и материалы журнала отражают тематику важнейших направлений теоретических и экспериментальных исследований по всему кругу научных вопросов, изучаемых на физическом факультете МГУ

помещался над атомом титана 1-го слоя (1-й слой - это верхний слой); B - атом О помещался над атомом <...> углерода 1-го слоя; C - атом О помещался над атомом титана 2-го слоя; C - атом О помещался над атомом <...> между атомами Ti и O (см. табл. 1). <...>Одиночные сбои в микросхемах от энергичных частиц Одиночный сбой в микросхеме происходит в результате <...>атомов и молекул .

Предпросмотр: Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия №6 2017.pdf (0,2 Мб)

35

В результате кристаллографического анализа строения эллисита Tl3AsS3, фангита Tl3AsS4, лорандита TlAsS2 и синтетического Tl3AsS3 показано, что конфигурация атомных позиций в этих структурах определяется в основном упорядочением в единой упаковке анионов S2– и крупных массивных катионов Tl+. При этом только сильные ковалентные связи As-S обеспечивают катиону As стандартную координацию, окружение же Tl+ варьирует с учетом геометрии их упаковки с серой.

Из девяти узлов подрешетки в этом слое структуры три заняты атомами Tl, три атомами S и три - вакантны <...> : 8 атомов S, 4 As и 4 Tl. <...> В этой ситуации 10-вершинник ближайшего окружения атома Tl1 (рис. 4, а, к семи атомам S добавлены As <...> Отсутствующие на рис. 6 атомы мышьяка находятся вблизи проекций одиночных атомов серы, но их z-координаты <...> Для Tl1 это пять атомов серы на расстояниях 2,99, 3,01, 3,02, 3,22 и 3,35 Å, три атома Tl3 (на 3,62,

36

№2 [Прикладная механика и техническая физика, 2011]

Журнал публикует оригинальные статьи и заказные обзоры по механике жидкости, газа, плазмы, динамике многофазных сред, физике и механике взрывных процессов, электрическому разряду, ударным волнам, состоянию и движению вещества при сверхвысоких параметрах, теплофизике, механике деформируемого твердого тела, композитным материалам, методам диагностики газодинамических физико-химических процессов.

D(N tot −NΣ)/dt, а относительная скорость эмиссии одиночных атомов с подложки - по формуле E1 = d(<...>атомов , то применяется такой же подход, как и в случае одиночного атома . <...> На рис. 1 показаны зависимости относительной скорости эмиссии одиночных атомов E1 и димеров E2, а также <...> Видно, что при Ts > 800 K относительная скорость эмиссии одиночных атомов с подложки увеличивается и <...> Инверсная корреляция эмиссии одиночных атомов со степенью заполнения первого атомного слоя естественна

Предпросмотр: Прикладная механика и техническая физика №2 2011.pdf (0,2 Мб)

37

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИИ Учебно-методическое пособие

Ивановский государственный химико-технологический университет

Учебное пособие подготовлено в соответствии с лекционным курсом, читаемым студентам ВХК. Структура материала основана на предложенной академиком А.Л. Бучаченко структуре современной химии. Материал включает такие разделы, как когерентная химия, химия в экстремальных и экзотических условиях, новые химические структуры и материалы, спиновая химия и химическая физика, физика химических реакций, физико-химические проблемы нанотехнологий.

Разрастание аморфного гало в спектрах смесей Fe/W сопровождается появлением одиночной линии в центре, <...> в молекуле) или с высоким пространственным разрешением (∼ 1 – 5 Å – размер одиночного атома или молекулы <...> При импульсном возбуждении возможности оптического детектирования с использованием одиночных молекул <...> Новый крупный прорыв в химии – открытие туннельной колебательной спектроскопии одиночных молекул. <...> Примеры колебательных спектров некоторых одиночных молекул показаны на рис. 22. Рис.22.

Предпросмотр: СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИИ.pdf (1,8 Мб)

38

№2 [Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2018]

Основан в 1946г. Авторитетное научное издание, статьи и материалы журнала отражают тематику важнейших направлений теоретических и экспериментальных исследований по всему кругу научных вопросов, изучаемых на физическом факультете МГУ

Исследована модель многоуровневого одиночного одноэлектронного атома с нарушенной симметрией, оператор <...> Модель одиночного одноэлектронного атома с нарушенной симметрией В общем случае взаимодействие элекромагнитного <...> Поле излучения одиночного одноэлектронного атома с нарушенной симметрией в дальней зоне Гамильтониан <...> Эти молекулы обладают единственным зарядовым центром в виде одиночного атома родия (рис. 4), т. е. являются <...>атома родия.

Предпросмотр: Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия №2 2018.pdf (0,2 Мб)

39

Теория информации учебник для вузов. В 2-х книгах. Книга 2

В учебнике представлены основные положения классической теории информации. Системно изложены фундаментальные понятия информации, раскрыто содержание ее свойств, количественных и качественных характеристик, знания по современным процедурам кодирования информации и математической теории передачи знаков, лежащей в основе теории связи. Определены границы применимости классической теории информации. Рассмотрены вопросы формирования квантовой теории информации. Материал рассчитан на студентов, аспирантов и специалистов в области разработки и эксплуатации информационных телекоммуникационных систем и обеспечения их информационной безопасности.

или обнаруживать все одиночные и двойные ошибки. <...> В качестве примера можно привести методы удержания одиночного атома в «атомной ловушке», обеспечивающие <...>атомами , нужны килограммы вещества. <...> ловушки нейтральных атомов для захвата незаряженных атомов . <...> возможность управления одиночными атомами в реальном масштабе времени с использованием обратной связи

Предпросмотр: Теория информации учебник для вузов. В 2-х книгах. Книга 2. Под общей научной редакцией В.Т. Еременко, В.А. Минаева, А.П. Фисуна, В.А.Зернова, А.В. Коськина (Рекомендован УМО вузов Российской Федерации).pdf (0,8 Мб)

40

№ 4 [Вестник Поморского университета. Серия "Естественные и точные науки", 2008]

Архив журнала "Вестник Поморского университета. Серия: "Естественные и точные науки". С 2011 года выходит под заглавием "Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия "Естественные науки".

Теория распыления в виде одиночных атомов мишени хорошо разработана и в значительной степени базируется <...> Предлагаемый подход принципиально не применим к распылению в виде одиночных атомов или малых кластеров <...> iq  , где i – номер атома . <...> и числа атомов в кластере, вероятности иметь определенный заряд. <...> d – число атомов в единице объема.

41

№2 [Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия "Математика. Механика. Физика", 2014]

Публикуются оригинальные статьи, обзоры и краткие сообщения ученых ЮУрГУ, университетов и научно-исследовательских организаций России, посвященные актуальным вопросам математики, механики и физики.

Согласно этим данным, сигнал ЭПР представляет одиночную линию с g-фактором, близким к таковому свободного <...> Сигнал представляет собой одиночную симметричную линию с g-фактором, близким к таковому свободного электрона <...> Количество базисных функций, таким образом, составляло 13 для атома углерода и 3 для атома лития. <...> Электрические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) с одиночными атомами Li, Na, S и Se / С.А <...> Механические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) с одиночными атомами Li, Na, S и Se / С.А

Предпросмотр: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Математика. Механика. Физика №2 2014.pdf (0,5 Мб)

42

Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения [монография]

М.: Лаборатория знаний

В монографии анализируется влияние ионизирующих излучений (ИИ), преимущественно из космического пространства, на характеристики изделий микро-и наноэлектроники. Рассмотрены: основы физики взаимодействия ИИ с полупроводниками, изменение электрофизических параметров биполярных приборных структур в результате образования наноразмерных дефектов под воздействием ИИ, дозовые ионизационные эффекты в структуре Si/SiO2 и их влияние на характеристики биполярных приборов и микросхем, особенности радиационных испытаний изделий, изготовленных по МОП- и КМОП-технологиям, и деградации биполярных приборов и микросхем при воздействии низкоинтенсивного ИИ, одиночные события в изделиях микро- и наноэлектроники при воздействии отдельных заряженных частиц.

<...> Основные виды и классификация одиночных событий Одиночные события - это радиационные эффекты, причиной <...>) SEHE - одиночный микродозовый эффект (Single Event Hard Error) SEL - одиночные события радиационного <...> В седьмой главе рассмотрены основные виды и классификация одиночных радиационных эффектов (одиночных <...> Основные виды и классификация одиночных событий Одиночные события - это радиационные эффекты, причиной

Предпросмотр: Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения.pdf (0,3 Мб)

43

Перспективные квантово-оптические технологии для задач спутниковой навигации [Электронный ресурс] / Н.Н. Колачевский [и др.] // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы.- 2018 .- №1 .- С. 13-27 .- doi: 10.17238/issn2409-0239.2018.1.13 .- Режим доступа: https://сайт/efd/644723

Аннотация. Точность навигации и позиционирования, обеспечиваемая сигналами глобальных систем спутниковой навигации, в значительной степени определяется характеристиками стандартов частоты, находящихся на борту спутников. В последние годы произошло бурное развитие новых квантово-оптических технологий с использованием компактных и стабильных по частоте лазерных систем, фемтосекундных генераторов частот, ультрахолодных атомов и ионов. Были реализованы оптические методы считывания и обработки информации с атомных систем. Это привело к существенному снижению относительной нестабильности наземных стандартов частоты вплоть до 18 знака после запятой. В Европе осуществлен ряд успешных суборбитальных запусков, продемонстрировавших возможность переноса части технологий в космический сегмент. В работе представлен краткий обзор последних достижений в данной области и перспективы ее развития в России.

Захваченных в оптические решетки , так и на одиночных ионах . <...> 10] по сравнению со стандартами на одиночных ионах , последние являются предпочтительными. <...> В статье будет представлен принцип функционирования оптических часов на одиночном ионе Yb+ и обсуждены <...> Основные принципы работы оптических часов на одиночном ионе Yb+ Оптический репер частоты на одиночном <...> ионе 40Ca+ , оптические часы на одиночном ионе 171Yb+ , оптические часы на основе атомов 87Sr

Предпросмотр: Перспективные квантово-оптические технологии для задач спутниковой навигации.pdf (0,9 Мб)

44

№10 [Журнал технической физики, 2017]

Один из старейших физических журналов России. Основан в 1931 г. На страницах журнала находят отражение все разделы современной прикладной физики, включая ее биомедицинские направления, исследования различных материалов и структур, создание новых приборов и развитие методов физического эксперимента. Традиционными рубриками также являются «Теоретическая и математическая физика», «Атомная и молекулярная физика».

Одиночный пузырек электроотрицательного газа в трансформаторном масле под действием электрического поля <...>одиночными пузырьками воздуха масло, 6 - старое газированное одиночными пузырьками воздуха масло. <...> Так, при общей не очень высокой концентрации Mn в случае одиночного попадания в большинстве <...> случаев лежат элементарные реакции элементарных биологических единиц, дискуссия по кривым одиночного <...> Наличие реакций, протекающих в соответствии с кривыми одиночного попадания, как уже было упомянуто в <...> Для наглядности предположим, что речь идет о реакции одиночного попадания. <...> Другими словами: абсорбция возбуждающей энергии возникает не на фосфорогенных атомах (атомах меди), а

46

Кристаллохимия природных полиморфов углерода: от графита до графена [монография]

Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ

В монографии обобщаются результаты исследований разнообразных форм существования твердого углеродистого вещества – от тонкодисперсного рассеянного в терригенных толщах до сконцентрированного вплоть до залежей и скоплений графита, шунгита, угля. Рассматриваются структурное состояние и химический состав углеродистого вещества. Практическое значение для прогноза рудной минерализации имеют детально рассматриваемые минеральные парагенезисы углерода в различных типах минерализованных пород.

Одиночные атомы азота входят в состав сложных углеводородов: пиридина, пиррола, хинолина, карбазола и <...> Возникающие четыре особо упрочненные одиночные связи обусловливают существование прочных гомоатомных <...> Алмазы подтипа Iб содержат одиночные замещающие атомы азота; они прозрачны в области ~ >500– 550 мкм <...> Конденсация одиночных узлов в кластеры начинается при концентрации заполненных узлов Z Zcr, причем <...> Узлы решетки вместо одиночных атомов заняты полиэдрическим кластером С60 с диаметром 7,1 Å.

Предпросмотр: Кристаллохимия природных полиморфов углерода от графита до графена.pdf (1,0 Мб)

47

Представлен краткий обзор экспериментальных работ в области квантовой криптографии и генерации квантового ключа посредством одиночных фотонов в атмосферных и оптоволоконных квантовых линиях связи. Дано описание двух экспериментальных установок для генерации квантового ключа, созданных в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН. Приведены результаты исследования зависимости скорости генерации квантового ключа от среднего числа фотонов µ в лазерном импульсе. Для µ > 0,3 обнаружено расхождение между теорией и экспериментом, которое может быть связано с ненулевой вероятностью появления многофотонных импульсов в квантовой передаче, регистрируемых детекторами одиночных фотонов как однофотонные, а также с отбрасыванием при просеивании квантового ключа тех случаев, когда одновременно срабатывают несколько детекторов одиночных фотонов, поскольку тогда результат измерения не определяется

Ключевые слова: квантовая криптография, генерация квантового ключа, одиночные фотоны. <...> фотонов, при этом абсолютная секретность передачи обеспечивается законами квантовой механики: одиночные <...> С помощью одиночных фотонов в квантовом канале (оптоволоконной или атмосферной линии связи) генерируется <...> Квантовая эффективность детектирования одиночных фотонов η = 20–50 % . <...> Экспериментальная квантовая информатика с одиночными атомами и фотонами // Вестн.

48

Проведены квантово-механические расчеты энергий образования пар Френкеля и барьеров миграции водорода по различным механизмам в гидриде титана δ-TiHx и α-фазе титана. С помощью разработанного (для молекулярно-динамического моделирования) потенциала взаимодействия проведены расчеты коэффициентов диффузии водорода в ГЦК- и ГПУ-решетках TiHx в зависимости от температуры. Проанализирована возможность аппроксимации коэффициентов самодиффузии водорода в рамках модели невзаимодействующих точечных дефектов. Для δ-TiHx выделена область концентраций и температур, где самодиффузия водорода становится жидкоподобной (перестает зависеть от концентрации водорода) и при переходе в которую имеет место резкий рост изохорической теплоемкости. Исследовано влияние дефектов в подрешетке Ti на коэффициент самодиффузии H

Для i-го атома

Нанотехнология - это технология работы с молекулами. Прогнозируется, что ее развитие приведет к революционным успехам в медицине, электронике, информационных технологиях, энергетике и других областях человеческой деятельности. Данная монография является живым и образным введением в методы и задачи наноинженерии. В ней отражены сложности, возникающие при проектировании и конструировании вычислительных наноустройств. Детально рассмотрены этапы развития этого нового направления в науке. Основное внимание уделяется методу молекулярной динамики, который применяется для анализа нового класса задач, направленных на исследование свойств атомных кластеров (которые, в свою очередь, являются основой для наноустройств). Приводятся полные сведения из области смежных фундаментальных наук (биологии, физики, химии, информатики и техники), необходимые для понимания излагаемого в работе материала.

упрощение задачи может быть достигнуто, если все электроны находятся в центральном поле, как в случае одиночного <...> Пока рассматриваются одиночные объекты простой формы вроде кубических кластеров, разработка соответствующих <...> Как хорошо известно, одиночные атомы не имеют ни определенной поверхности, ни цвета; их форму можно представлять <...> Такое поведение одиночных кластеров, обусловленное одновременным влиянием температуры и взаимодействия <...> Поэтому проведенное молекулярнодинамическое исследование явления бифуркации на примере изолированных одиночных

Предпросмотр: Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета..pdf (0,1 Мб)

50

Моделирование взаимодействия нейтральных металлических нанокластеров при соударении с металлической поверхностью [Электронный ресурс] / Батгэрэл, Никонов, Пузынин // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Математика, информатика, физика.- 2013 .- №4 .- С. 67-81 .- Режим доступа: https://сайт/efd/404372

В работе приводятся результаты исследований методами классической молекулярной динамики процессов взаимодействия нейтральных металлических нанокластеров при соударении с металлической поверхностью. Исследована зависимость характерных размеров структуры образованного в результате соударения поверхностного слоя от размера, энергии соударения и частоты импульсного источника нанокластеров. В результате, численно определена функциональная зависимость глубины проникновения атомов кластера в материал мишени и толщины осаждаемого слоя от количества атомов в налетающих кластерах и частоты импульсного источника. Обнаружено также, что толщина осаждаемого слоя, в отличие от глубины проникновения, перестаёт зависеть от числа атомов в налетающих кластерах N, частоты импульсного источника ω и энергии налетающих кластеров E при увеличении N, ω и E. При этом осаждаемый слой становится неоднородным по толщине и принимает характерную воронкообразную форму. Показано, что существует зависимость характеристик различных энергетических режимов (soft landing, droplet spreading и implantation) от числа атомов в налетающих кластерах. Исследованные проблемы могут представлять интерес для развития технологий получения наноматериалов с новыми физическими и химическими свойствами.

Рассматривались два варианта: облучение мишени одиночными наночастицами и облучение мишени последовательностью <...> Сначала моделировалось столкновение одиночных нанокластеров, затем столкновение пучка их трёх кластеров <...> На рис. 2 и 3 приведены для примера результаты моделирования процессов соударения одиночного кластера <...> Моделирование. . . 75 и 147 атомов и для случаев одиночных нанокластеров (Single, 𝑇 = ∞) и пучка из <...> тела, не наблюдается видимых изменений в распределении плотности в материале мишени в случае облучения одиночными

Степень окисления

О наглядности условного заряда

Каждому учителю известно, как много значит первый год изучения химии. Будет ли она понятной, интересной, важной в жизни и при выборе профессии? Многое зависит от умения учителя доступно и наглядно ответить на «простые» вопросы учащихся.

Один из таких вопросов: «Откуда берутся формулы веществ?» – требует знания понятия «степень окисления».

Формулировка понятия «степень окисления» как «условного заряда атомов химических элементов в соединении, вычисленного на основе предположения, что все соединения (и ионные, и ковалентно-полярные) состоят только из ионов» (см.: Габриелян О.С. Химия-8. М.: Дрофа, 2002,
с. 61) доступна немногим учащимся, понимающим природу образования химической связи между атомами. Большинству запомнить это определение трудно, его нужно зубрить. А для чего?

Определение – шаг в познании и становится инструментом для работы, когда оно не заучено, а запомнилось, потому что понятно.

В начале изучения нового предмета важно наглядно проиллюстрировать абстрактные понятия, которых особенно много в курсе химии 8-го класса. Именно такой подход я и хочу предложить, причем сформировать понятие «степень окисления» до изучения разновидностей химической связи и как основу для понимания механизма ее образования.

С первых уроков восьмиклассники учатся применять периодическую систему химических элементов как справочную таблицу для составления схем строения атомов и определения их свойств по числу валентных электронов. Приступая к формированию понятия «степень окисления», я провожу два урока.

Урок 1.
Почему атомы неметаллов
соединяются друг с другом?

Давайте пофантазируем. Как выглядел бы мир, если бы атомы не соединялись, не было бы молекул, кристаллов и более крупных образований? Ответ поражает: мир был бы невидим. Мира физических тел, одушевленных и неодушевленных, просто бы не было!

Далее обсуждаем, все ли атомы химических элементов соединяются. Нет ли в природе одиночных атомов? Оказывается, есть – это атомы благородных (инертных) газов. Сравниваем электронное строение атомов благородных газов, выясняем особенность завершенных и устойчивых внешних энергетических уровней:

Выражение «внешние энергетические уровни завершены и устойчивы» означает, что эти уровни содержат максимальное число электронов (у атома гелия – 2e , у атомов других благородных газов – 8e ).

Чем объяснить устойчивость внешнего восьмиэлектронного уровня? В периодической системе восемь групп элементов, значит, максимальное число валентных электронов равно восьми. Атомы благородных газов одиночные потому, что имеют максимальное число электронов на внешнем энергетическом уровне. Они не образуют ни молекул, как Cl 2 и Р 4 , ни кристаллических решеток, как графит и алмаз. Тогда можно предположить, что атомы остальных химических элементов стремятся принять оболочку благородного газа – восемь электронов на внешнем энергетическом уровне, – соединяясь друг с другом.

Проверим это предположение на примере образования молекулы воды (формула Н 2 О известна учащимся, как и то, что вода – главное вещество планеты и жизни). Почему формула воды Н 2 О?

Используя схемы атомов, учащиеся догадываются, почему выгодно соединение двух атомов Н и одного атома О в молекулу. В результате смещения одиночных электронов от двух атомов водорода у атома кислорода на внешнем энергетическом уровне помещается восемь электронов. Учащиеся предлагают разные способы взаимного расположения атомов. Выбираем симметричный вариант, подчеркивая, что природа живет по законам красоты и гармонии:

Соединение атомов ведет к утрате их электронейтральности, хотя молекула в целом электронейтральна:

Возникший заряд определяется как условный, т.к. он «скрыт» внутри электронейтральной молекулы.

Формируем понятие «электроотрицательность»: атом кислорода имеет условный отрицательный заряд –2, т.к. он сместил к себе два электрона от атомов водорода. Значит, кислород электроотрицательнее водорода.

Записываем: электроотрицательность (ЭО) – свойство атомов смещать к себе валентные электроны от других атомов. Работаем с рядом электроотрицательности неметаллов. Используя периодическую систему, объясняем наибольшую электроотрицательность фтора.

Объединяя все вышесказанное, формулируем и записываем определение степени окисления.

Степень окисления – условный заряд атомов в соединении, равный числу электронов, смещенных к атомам с большей электроотрицательностью.

Можно пояснить и термин «окисление» как отдачу электронов атомам более электроотрицательного элемента, подчеркнув, что при соединении атомов разных неметаллов чаще происходит лишь смещение электронов к более электроотрицательному неметаллу. Таким образом, электроотрицательность – свойство атомов неметаллов, что и отражено в названии «Ряд электроотрицательности неметаллов».

Согласно закону постоянства состава веществ, открытому французским ученым Жозефом Луи Прустом в 1799–1806 гг., каждое химически чистое вещество, независимо от места нахождения и способа получения, имеет один и тот же постоянный состав. Значит, если на Марсе есть вода, то она будет той же самой «аш-два-о»!

В качестве закрепления материала проверяем «правильность» формулы углекислого газа, составляя схему образования молекулы СО 2:

Соединяются атомы с разной электроотрицательностью: углерод (ЭО = 2,5) и кислород (ЭО = 3,5). Валентные электроны (4е ) атома углерода смещаются к двум атомам кислорода (2е – к одному атому О и 2е – к другому атому О). Следовательно, степень окисления углерода +4, а степень окисления кислорода –2.

Соединяясь, атомы завершают, делают устойчивым свой внешний энергетический уровень (дополняют его до 8е ). Вот почему атомы всех элементов, кроме благородных газов, соединяются друг с другом. Атомы благородных газов одиночные, их формулы записывают знаком химического элемента: Не, Nе, Аr и т. д.

Степень окисления атомов благородных газов, как и всех атомов в свободном состоянии, равна нулю:

Это и понятно, т.к. атомы электронейтральны.

Степень окисления атомов в молекулах простых веществ также равна нулю:

При соединении атомов одного элемента никакого смещения электронов не происходит, т.к. их электроотрицательность одинакова.

Использую прием парадокса: как дополняют свой внешний энергетический уровень до восьми электронов атомы неметаллов в составе двухатомных молекул газов, например, хлора? Схематически представим вопрос так:

Смещения валентных электронов (е ) не происходит, т.к. электроотрицательность обоих атомов хлора одинакова.

Этот вопрос ставит учащихся в тупик.

В качестве подсказки предлагается рассмотреть более простой пример – образование двухатомной молекулы водорода.

Учащиеся быстро догадываются: раз смещение электронов невозможно, атомы могут объединить свои электроны. Схема такого процесса следующая:

Валентные электроны становятся общими, соединяя атомы в молекулу, при этом внешний энергетический уровень обоих атомов водорода становится завершенным.

Предлагаю изобразить валентные электроны точками. Тогда общую пару электронов следует расположить на оси симметрии между атомами, т.к. при соединении атомов одного химического элемента смещения электронов не происходит. Следовательно, степень окисления атомов водорода в молекуле равна нулю:

Так закладывается основа для изучения в дальнейшем ковалентной связи.

Возвращаемся к образованию двухатомной молекулы хлора. Кто-то из учащихся догадывается предложить следующую схему соединения атомов хлора в молекулу:

Обращаю внимание учащихся, что общую пару электронов, соединяющую атомы хлора в молекулу, образуют только неспаренные валентные электроны.

Так учащиеся могут делать свои открытия, радость от которых не только надолго запоминается, но и развивает творческие способности, личность в целом.

На дом учащиеся получают задание: изобразить схемы образования общих электронных пар в молекулах фтора F 2 , хлороводорода НСl, кислорода O 2 и определить степени окисления в них атомов.

В домашнем задании надо суметь отойти от шаблона. Так, при составлении схемы образования молекулы кислорода учащимся надо изобразить не одну, а две общие пары электронов на оси симметрии между атомами:

В схеме образования молекулы хлороводорода следует показать смещение общей пары электронов к более электроотрицательному атому хлора:

В соединении HCl степени окисления атомов: Н – +1 и Cl – –1.

Таким образом, определение степени окисления как условного заряда атомов в молекуле, равное числу электронов, смещенных к атомам с большей электроотрицательностью, дает возможность не только сформулировать это понятие наглядно и доступно, но и сделать его основой для понимания природы химической связи.

Работая по принципу «сначала понять, а потом запомнить», применяя прием парадокса и создавая на уроках проблемные ситуации, можно получить не только хорошие результаты обучения, но и добиться понимания даже самых сложных абстрактных понятий и определений.

Урок 2.
Соединение атомов металлов
с неметаллами

При проверке домашнего задания предлагаю учащимся сравнить два варианта наглядного изображения соединения атомов в молекулу.

Варианты изображения образования молекул

М о л е к у л а ф т о р а F 2

Вариант 1.

Соединяются атомы одного химического элемента.

Электроотрицательность атомов одинакова.

Смещения валентных электронов не происходит.

Как образуется молекула фтора F 2 – н е я с н о.

Вариант 2.
Спаривание валентных электронов одинаковых атомов

Изображаем валентные электроны атомов фтора точками:

Неспаренные валентные электроны атомов фтора образовали общую пару электронов, изображаемую в схеме молекулы на оси симметрии. Поскольку смещения валентных электронов не происходит, степень окисления атомов фтора в молекуле F 2 равна нулю.

Результатом соединения атомов фтора в молекулу при помощи общей пары электронов стал завершенный внешний восьмиэлектронный уровень обоих атомов фтора.

Подобным образом рассматривается образование молекулы кислорода О 2 .

М о л е к у л а к и с л о р о д а О 2

Вариант 1.
Использование схем строения атомов

Вариант 2.
Cпаривание валентных электронов одинаковых атомов

М о л е к у л а х л о р о в о д о р о д а HCl

Вариант 1.
Использование схем строения атомов

Более электроотрицательный атом хлора сместил к себе один валентный электрон от атома водорода. На атомах возникли условные заряды: степень окисления атома водорода +1, степень окисления атома хлора –1.

В результате соединения атомов в молекулу НСl атом водорода «утратил» (по схеме) свой валентный электрон, а атом хлора достроил свой внешний энергетический уровень до восьми электронов.

Вариант 2.
Спаривание валентных электронов разных атомов

Неспаренные валентные электроны атомов водорода и хлора образовали общую пару электронов, смещенную к более электроотрицательному атому хлора. В результате на атомах образовались условные заряды: степень окисления атома водорода +1, степень окисления атома хлора –1.

При соединении атомов в молекулу с помощью общей пары электронов их внешние энергетические уровни становятся завершенными. У атома водорода внешний уровень становится двухэлектронным, но смещенным к более электроотрицательному атому хлора, а у атома хлора – устойчивым восьмиэлектронным.

Остановимся подробнее на последнем примере – образовании молекулы НСl. Какая схема точнее и почему? Учащиеся подмечают существенное различие. Использование схем атомов при образовании молекулы НСl предполагает смещение валентного электрона от атома водорода к более электроотрицательному атому хлора.

Напоминаю, что электроотрицательность (свойство атомов смещать к себе валентные электроны от других атомов) в разной степени присуща всем элементам.

Учащиеся приходят к выводу, что использование схем атомов при образовании HCl не дает возможности показать смещение электронов к более электроотрицательному элементу. Изображение валентных электронов точками более точно объясняет образование молекулы хлороводорода. При связывании атомов H и Сl присходит смещение (на схеме – отклонение от оси симметрии) валентного электрона атома водорода к более электроотрицательному атому хлора. Как следствие, оба атома приобретают определенную степень окисления. Неспаренные валентные электроны не только образовали общую пару электронов, соединившую атомы в молекулу, но и достроили внешние энергетические уровни обоих атомов. Схемы образования молекул F 2 и О 2 из атомов также более понятны при изображении валентных электронов точками.

По примеру предыдущего урока с его главным вопросом «Откуда берутся формулы веществ?» учащимся предлагается ответить на вопрос: «Почему у поваренной соли формула NaCl?»

О б р а з о в а н и е х л о р и д а н а т р и я NaCl

Учащиеся составляют следующую схему:

Проговариваем: натрий – элемент Ia подгруппы, имеет один валентный электрон, следовательно, он – металл; хлор – элемент VIIа подгруппы, имеет семь валентных электронов, следовательно, он – неметалл; в хлориде натрия валентный электрон атома натрия будет смещен к атому хлора.

Спрашиваю ребят: а все ли в этой схеме верно? Каков результат соединения атомов натрия и хлора в молекулу NaCl?

Учащиеся отвечают: результатом соединения атомов в молекулу NaCl стало образование устойчивого восьмиэлектронного внешнего уровня атома хлора и двухэлектронного внешнего уровня атома натрия. Парадокс: два валентных электрона на внешнем третьем энергетическом уровне атому натрия ни к чему! (Работаем со схемой атома натрия.)

Значит, атому натрия «невыгодно» соединяться с атомом хлора, и соединения NaCl не должно быть в природе. Однако учащимся известно из курсов географии и биологии о распространенности поваренной соли на планете и ее роли в жизни живых организмов.

Как найти выход из сложившейся парадоксальной ситуации?

Работаем со схемами атомов натрия и хлора, и учащиеся догадываются, что атому натрия выгодно не сместить, а отдать свой валентный электрон атому хлора. Тогда у атома натрия будет завершен второй снаружи – предвнешний – энергетический уровень. У атома хлора внешний энергетический уровень также станет восьмиэлектронным:

Приходим к выводу: атомам металла, имеющим малое число валентных электронов, выгодно отдавать, а не смещать свои валентные электроны к атомам неметалла. Следовательно, атомы металлов электроотрицательностью не обладают.

Предлагаю ввести «знак захвата» чужого валентного электрона атомом неметалла – квадратную скобку.

При изображении валентных электронов точками схема соединения атомов металла и неметалла будет выглядеть так:

Обращаю внимание учащихся, что при переносе валентного электрона от атома металла (натрия) к атому неметалла (хлору) атомы превращаются в ионы.

Ионы – заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате передачи или присоединения электронов.

Знаки и величины зарядов ионов и степеней окисления совпадают, а отличие в оформлении следующее:

1 –1
Na, Cl – для степеней окисления,

Na + , Cl – – для зарядов ионов.

О б р а з о в а н и е ф т о р и д а к а л ь ц и я CaF 2

Кальций – элемент IIа подгруппы, он имеет два валентных электрона, это – металл. Атом кальция отдает свои валентные электроны атому фтора – неметаллу, самому электроотрицательному элементу.

В схеме располагаем неспаренные валентные электроны атомов так, чтобы они «увидели» друг друга и смогли образовать электронные пары:

Связывание атомов кальция и фтора в соединение CaF 2 энергетически выгодно. В результате у обоих атомов энергетический уровень становится восьмиэлектронным: у фтора – это внешний энергетический уровень, а у кальция – предвнешний. Схематическое изображение переноса электронов в атомах (пригодится при изучении окислительно-восстановительных реакций):

Обращаю внимание учащихся, что, подобно притяжению отрицательно заряженных электронов к положительно заряженному ядру атома, противоположно заряженные ионы удерживаются силой электростатического притяжения.

Ионные соединения – это твердые вещества с высокой температурой плавления. Из жизни учащимся известно: можно несколько часов безрезультатно прокаливать поваренную соль. Температуры пламени газовой горелки (~500 °C) недостаточно, чтобы расплавить соль
(t пл (NaCl) = 800 °C). Отсюда делаем вывод: связь между заряженными частицами (ионами) – ионная связь – очень прочная.

Обобщаем: при соединении атомов металла (М) с атомами неметалла (Нем) происходит не смещение, а отдача валентных электронов атомами металла атомам неметалла.

При этом электронейтральные атомы превращаются в заряженные частицы – ионы, заряд которых совпадает с числом отданных (у металла) и присоединенных (у неметалла) электронов.

Таким образом, на первом из двух уроков формируется понятие «степень окисления», а на втором объясняется образование ионного соединения. Новые понятия послужат хорошей основой для дальнейшего изучения теоретического материала, а именно: механизмов образования химической связи, зависимости свойств веществ от их состава и строения, рассмотрения окислительно-восстановительных реакций.

В заключение хочу сравнить два методических приема: прием парадокса и прием создания проблемных ситуаций на уроке.

Парадоксальная ситуация создается логически в ходе изучения нового материала. Ее главный плюс – сильные эмоции, удивление учащихся. Удивление – мощный толчок мышлению вообще. Оно «включает» непроизвольное внимание, активизирует мышление, заставляет исследовать и находить пути решения возникшего вопроса.

Коллеги, наверное, возразят: создание проблемной ситуации на уроке приводит к тому же. Приводит, да не всегда! Как правило, проблемный вопрос формулируется учителем перед изучением нового материала и стимулирует к работе далеко не всех учащихся. Многим остается непонятным, откуда эта проблема взялась и почему, собственно, она нуждается в решении. Прием парадокса создается в ходе изучения нового материала, побуждает учащихся самих сформулировать проблему, а значит, понимать истоки ее возникновения и необходимость решения.

Осмелюсь утверждать, что прием парадокса является наиболее успешным способом активизации деятельности учащихся на уроках, развития у них навыков исследовательской работы и творческих способностей.