NANOKRİSTALLER ÖĞRENCİ KILAVUZU

Benzer belgeler
NTSE - Nano Technology Science Education Project No: LLP TR-KA3-KA3MP ÖĞRETMEN KILAVUZU NANOKRİSTAL FABRİKASYON

NTSE - Nano Technology Science Education Project No: LLP TR-KA3-KA3MP ÖĞRENCİ KILAVUZU NANO BOYUT VE NANOTEKNOLOJİ

ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER

ELEMENT VE BİLEŞİKLER

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

ELEMETLER VE BİLEŞİKLER ELEMENTLER VE SEMBOLLERİ

FİZ 427 KRİSTAL FİZİĞİ

Katılar & Kristal Yapı

1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır.

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

MADDE VE ÖZELLİKLERİ. Kimya Konu Tarama Testi-2

ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐSĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME

Maddeyi Oluşturan Tanecikler

Örnek: Demir, bakır, alüminyum, çinko, kurşun, altın gibi elementler atomik yapılıdır.

Kütlesi,hacmi,eylemsizliği olan,tanecikli yapıdaki her şeye madde denir. Yer yüzünde gözümüzle görebildiğimiz her şey maddedir.

MADDENİN HALLERİ VE TANECİKLİ YAPI

1- ELEMENTLER: 2. BÖLÜM SAF MADDELER. saf madde denir.

EYVAH ŞEKERĐM KAYBOLDU!!!!! 9. SINIF 4. ÜNĐTE KARIŞIMLAR

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

Gelin bugün bu yazıda ilkokul sıralarından beri bize öğretilen bilgilerden yeni bir şey keşfedelim, ya da ne demek istediğini daha iyi anlayalım.

Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı

Bilgi İletişim ve Teknoloji

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

S Kırmızı Kırmızı Öz ısıları tabloda verilen eşit kütleli A,B,C ve D maddeleri 5dk aynı kabın içinde ısıtılıyor.

Serüveni. 1.ÜNİTE: KİMYA BİLİMİ Kimyanın Sembolik Dili #3

Maddeyi Oluşturan Tanecikler-Madde Hallerinin Tanecikli Yapısı. Maddeyi Oluşturan Tanecikler- Madde Hallerinin Tanecikli Yapısı

5) Çözünürlük(Xg/100gsu)

Maddelerin ortak özellikleri

NTSE - Nano Technology Science Education Project No: LLP TR-KA3-KA3MP ÖĞRETMEN KILAVUZU BUCKYBALL

Katılar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

KARIŞIM NEDİR? YANDAKİ RESİMDE GÖRÜLEN SALATA KARIŞIM MIDIR?

ATOM BİLGİSİ Atom Modelleri

KATILARDA KRİSTAL YAPI. Hekzagonal a b c 90 o, 120. Tetragonal a b c 90 o. Rombohedral (Trigonal) Ortorombik a b c 90 o. Monoklinik a b c 90 o

KARIŞIMLAR. Birden çok maddenin kimyasal bağ oluşturmadan bir arada bulunmasıyla meydana gelen mad-delere karışım denir.

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ

Malzemeler yapılarının içerisinde, belli oranlarda farklı atomları çözebilirler. Bu durum katı çözeltiler olarak adlandırılır.

ÖĞRETİM TEKNOLOJİLERİ VE MATERYAL GELİŞTİRME DERSİ

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

FOTOSENTETİK OLARAK AKTİF IŞIK

BÖLÜM 3. Katı malzemeler yapılarındaki atom ve iyonların birbirlerine göre düzenlerine bağlı olarak sınıflandırılırlar.

Birden çok maddenin kimyasal bağ oluşturmadan bir arada bulunmasıyla meydana gelen maddelere karışım denir.

Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU. hasanyolcu.wordpress.com

SEZEN DEMİR MADDE DOĞADA KARIŞIK HALDE BULUNUR

Giriş Maddeyi Oluşturan Tanecikler Element Ve Bileşikler Fiziksel Ve Kimyasal Değişim Maddenin Hallerinin Tanecikli Yapısı

ÇÖZÜNME OLGUSU VE ÇÖZELTĐLER SÜRE : 2 DERS SAATĐ

DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ)

Örnek : 3- Bileşiklerin Özellikleri :

Element ve Bileşikler

Nanomalzemelerin Karakterizasyonu. Yapısal Karakterizasyon Kimyasal Karakterizasyon

Fiziksel özellikleri her yerde aynı olan (homojen) karışımlara çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan her bir maddeye çözeltinin bileşenleri denir.

TURUNCU RENGĐN DANSI NASIL OLUR?

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

FARMASÖTİK TEKNOLOJİ I «ÇÖZELTİLER»

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

Malzeme Bilgisi. Madde ve Özellikleri

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Paslanmaz Çelik Gövde. Yalıtım Sargısı. Katalizör Yüzey Tabakası. Egzoz Emisyonları: Su Karbondioksit Azot

Maddenin Mekanik Özellikleri

6.PPB (milyarda bir kısım) Kaynakça Tablo A-1: Çözelti Örnekleri... 5 Tablo B-1:Kolloidal Tanecikler... 8

KĐMYA EĞĐTĐMĐ DERSĐ PROF.DR.ĐNCĐ MORGĐL

12. SINIF KONU ANLATIMLI

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI

DUYUSAL ve MOTOR MEKANİZMALAR

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

OPTİK. Işık Nedir? Işık Kaynakları

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

Elektromanyetik Radyasyon (Enerji) Nedir?

GÜNEŞİN ELEKTROMANYETİK SPEKTRUMU

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Bölüm 8: Atomun Elektron Yapısı

ÇÖKELME SERTLEŞMESİ (YAŞLANMA) DENEYİ

Kasetin arka yüzeyi filmin yerleştirildiği kapaktır. Bu kapakların farklı farklı kapanma mekanizmaları vardır. Bu taraf ön yüzeyin tersine atom

HAZIRLAYAN Mutlu ŞAHİN. Hacettepe Fen Bilgisi Öğretmenliği DENEY NO: 5 DENEYİN ADI: SUYUN ELEKTRİK ENERJİSİ İLE AYRIŞMASI

A. ATOMUN TEMEL TANECİKLERİ

MALZEME BİLİMİ. Malzeme Bilimine Giriş

Çeşitli ortamlarda değişik etkilerle ve mekanizmalarla oluşan korozyon olayları birbirinden farklıdır. Pratik olarak birbirinden ayırt edilebilen 15

MADDE VE IŞIK saydam maddeler yarı saydam maddeler saydam olmayan

KATIHAL FİZİĞİ DERS 2. Tipik Kristal Yapılar Kuasi-kristaller Doluluk Oranı

MADDENİN HALLERİ KATI SIVI GAZ SEZEN DEMİR

TEOG2 Sorularına En Yakın Özgün Sorular İle Hazırlanmış Isı ve Sıcaklık Ünitesi Sonu Kapsamlı TEOG2 Deneme Sınavı

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

4. SINIF KİMYA KONU ANLATIMI MADDE NEDİR?

Mercekler Testlerinin Çözümleri. Test 1 in Çözümleri

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

5. ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ

MALZEME BİLGİSİ. Katılaşma, Kristal Kusurları

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

OPTİK Işık Nedir? Işık Kaynakları Işık Nasıl Yayılır? Tam Gölge - Yarı Gölge güneş tutulması

PERİYODİK CETVEL. Yanıt : D. 3 Li : 1s2 2s 1 2. periyot 1A grubu. 16 S : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3.

10. Sınıf. Soru Kitabı. Optik. Ünite. 5. Konu Mercekler. Test Çözümleri. Lazer Işınının Elde Edilmesi

6. I. Sirke ruhu (CH 3 COOH)

Çözeltiler. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR

İNSTAGRAM:kimyaci_glcn_hoca

Nötr (yüksüz) bir için, çekirdekte kaç proton varsa çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde de o kadar elektron dolaşır.

Transkript:

NTSE - Nano Technology Science Education Project No: 511787-LLP-1-2010-1-TR-KA3-KA3MP DENEY ÖNCESİ OKUMA NANOKRİSTALLER ÖĞRENCİ KILAVUZU Boyutları 1 ila 100 nm arasında değişen parçacıklar nanoparçacık olarak adlandırılır. Nanoparçacıklar, atomik ya da moleküler büyüklükteki yapılar ile elle tutulabilen katı cisimler arasında boyuta sahip parçacıklardır. Elle tutulabilen katı cisimler boyutlarına bağımsız fiziksel özelliklere sahiptir. Küçük boyutlarda, parçacık boyutu ve şekli maddenin fiziksel özelliklerini etkiler. Örneğin; altın nanoparçacıkların boyutlarına bağlı olarak çözelti rengi değişir (Şekil 1). Altının bu özelliği nanoteknolojinin erken dönem uygulamalarına iyi bir örnektir. Altın nanoparçacıklar Orta Çağ da camı kırmızıya boyamak için kullanılmıştır. Benzer şekilde, gümüş nanoparçacıklar da camı sarı renge boyamak için kullanılmıştır (Şekil 2). Şekil-1:-Altın nanoparçacıkların çapı soğurulan ışığın dalga boyunu belirler. Şekildeki renkler bu etkiyi göstermektedir. (1) Bu nanoteknolojinin bilinçsiz kullanımı için bir örnektir. Nanoparçacıkların bir diğer önemli karakteristik özelliği de yüzey alanıdır. Çok küçük tanecikli maddeler genellikle hacimlerine oranla çok büyük yüzey alanına sahiptirler. Tanecik boyutu küçüldükçe yüzey alanı ve kimyasal aktiflik artar. Nanoparçacık üretiminde kullanılan iki temel yaklaşım vardır: Büyükten küçüğe (Top-down) ve küçükten büyüğe (bottom-up). Şekil-2: Nanoteknoloji kullanarak üretilmiş Ortaçağ vitray örneği. (2) Büyükten küçüğe (top-down) yaklaşımı temel olarak büyük boyutlu maddeleri nanoboyuta kadar parçalama yöntemidir. Küçükten büyüğe (bottom-up) yaklaşımı atom ya da molekülleri tek tek dizerek 1

maddeleri elde etmeyi amaçlayan yöntemdir. Bu zaman alıcı bir yöntemdir ve bilim insanları moleküler ölçekte bileşenleri küçükten büyüğe (bottom-up) yaklaşımı ile "kendini monte" (moleküler özbirleşme-self assemble) edecek şekilde kendiliğinden düzenli yapılar oluşturacak bir oluşumu arıyorlar. Büyükten küçüğe (top-down) yaklaşım; bir pastanın çok küçük parçalara kesilmesi ile ve küçükten büyüğe (bottom-up) yaklaşım kek yapmak için un, şeker ve kakao parçacıkları tek tek eklenmesi ile sembolize edilebilir. Nanomalzemeler üretirken, tüm parçacıkların, üretim sonrasında kendi küçük boyutlarını koruması olması arzu edilir. Ancak, bazı durumlarda nanomalzemelerin avantajlarının azalmasına sebep olan bazı durumlarda topaklanma meydana gelir. Bilim insanları parçacıkların birleşmesini önleyen yüzey kaplamalarının kullanımı gibi yöntemler kullanarak topaklanmayı önlemenin yollarını arıyorlar. Küçükten büyüğe (bottom-up) yaklaşıma bir örnek de çökelmedir. Çözünürlük, çözücü ve sıcaklığa bağlı olarak değişir. Genelde, katıların çözünürlüğü sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir. Kaynama noktasındaki çözücüde tamamen çözündüğünde ve oluşan çözelti soğumaya bırakıldığında belirli bir sıcaklıkta çökelme başlar. Önceleri çökelme gözle görülmez. Bunun sebebi, çökelen taneciklerin boyutu görünür ışığın dalga boyundan daha küçük olduğundan çökelti ile ışığın yeterince kırılmamasıdır. Çökeltinin boyutları görünür ışığın dalga boyuna ulaştığında çözelti dumanlı bir görünüm alır. Çökelme devam ettikçe, çökeltinin boyutu büyür ve bu çökelekler topaklanır. Sonunda, boyutları 0,1 mm ye ulaşır ve bunları farklı tanecikler olarak ayırt ederiz. Işık, cisimlerin üzerinden gözümüze yansır. Gözlerimiz ışığı odaklar ve bunları minik elektrik impulslarına çevirir. Elektrik impulsları ışık reseptörlerinde (çubuk ve koniler) geliştirilirler ve optik sinirler aracılığı ile gerçekte görme işleminin olduğu beyine gönderilirler. Görünür ışığın dalga boyu 400 ile 700nm arasında değişir ve mordan kırmızıya doğru değişen renk spektrumu vardır. İnsan gözü görünür bölgenin dışında kalan radyasyonları göremez. Çıplak gözle görülebilen en küçük boyut 0,1mm (1/10.000 m) dir. Saç telinin ortalama kalınlığı 0,1mm dir. Herhangi bir optik mikroskop kullanarak görülebilen en küçük boyut görünür ışığın dalga boyundan büyük olduğundan 1 mikrometre civarındadır (1/1.000.000 m) Nanokristallerin kuantum noktacıkları (quantum dots), anti-bakteriyel kaplama malzemesi, kendi kendini temizleyebilen kaplama malzemesi, ileri görüntüleme teknikleri ve kanser tedavi yöntemleri gibi çok geniş uygulama alanları bulunmaktadır. Etkinlik 1: Birkaç kürdan alın ve iki parçaya bölün. Parçaların her bir ucunu bala batırarak basit geometrik şekiller oluşturacak şekilde birleştirin. Sonra, her bir geometrik şekli ılık suya atın ve yavaşça karıştırın. Neler olduğunu gözlemleyin. 2

Etkinlik 2: 60 70 cm3 büyüklüğünde bir kutu alınır. Kutu pinpon topları ile doldurulur. Kutu 15 dakika süresince baş aşağı çevirmeksizin çalkalanır. Sonra, kutu açılır, kutudan üst tabakalardaki toplar alınır ve top dizilimi gözlenir. Kristal yapının oluşumu anlamaya çalışılır. Bir küp kutu (40x40x40 cm) pinpon topları ile doldurulur (Şekil-3). Kutunun kaymamasını sağlayarak, periyodik olarak karşı kenarlardan sıra ile vurulur. Top yığınları boşlukları dolduracak şekilde yerleşir. Kutudaki topların seviyesi azalır. Kutuda toplar FCC (yüzey merkezli kübik yapı) ve HCP (sıkı paket) yapısı oluşturacak biçimde yerleşir. Kutunun içindeki topların yaklaşık olarak yarısı alınır ve şekila3a ve şekil-3b deki dizilimler görülebilir. Şekil 3: Pinpon topları ile doldurulmuş kutu. Şekil-3b Şekil 3a Kutunun boyutları arttırıldığında pinpon toplarının sayıları da arttırılmalıdır. Bu artış gerçeğe daha yakın modelleme yapmamızı sağlar ve paket yapısını daha uygun gözlemleyebilmemizi sağlar. Etkinlik-3: Bu etkinlik 1m çapında bir masa etrafında arkadaşlarınızla birlikte yapılmalıdır. Arkadaşınızın her birine 50 adet kürdan verin. Her biriniz aşağıdaki fotoğraftaki düzende kürdanları dizmelisiniz. Sizin bütün kürdanlarınız masanın ortasına gelene kadar dizmeye devam edin. Bu deneyi ilk olarak yalnız yapın, sonra üç arkadaşınız ile daha sonra on arkadaşınız ile yapın ve sınırsız süre verin. (oluşan yapı uzun erimli düzendedir (long rage order), kristal yapıdır. Yalnızca bir öğrenci tarafından oluşturulan yapı tek kristal, üç öğrenci 3

tarafından yapılan polikristal ve on öğrenci tarafından oluşturulan nanokristal olarak adlandırılır.) Bu etkinliği aynı arkadaşlarınızla ve aynı teknikle tekrar yapın, fakat; bu sefer kendiniz yalnızca 10saniye verin. İlk olarak masanın üstüne bütün kürdanları koyun ve sınırlı zamanda dizin. Ne olduğunu görün. (Oluşan yapı kısa erimli düzende (short range order), düzenli yapı olarak adlandırılır). Şekil 4a Atomlar birim hücrelerden oluşur ve bu hücrelerin belirli noktalarına yerleştir. Bu atomların bir kübik yapı oluşturduğunu farz edelim. Kübün üst yüzeyini pembe renk ile gösterelim. Kürdanlar bu düzlemlerin birbirine paralel kenarlarını gösterir (şekil 4a). Çözeltiler yavaşça soğutulursa, çökelen katılar uzun erimli düzendedir. Şekil-4b kürdanların dizilimi uzun erimli düzenin (kristal yapının) temsili gösterimidir. İlk adımda açık mavi renkle gösterilen kürdan (en üstte sol tarafta köşede) 1m çapında masanın üzerindedir. Daha sonra, şekilde görülen yeşil, kırmızı ve koyu mavi kürdanlar sırası ile yerleştirilir. Bu etkinliğe yeterince uzun zaman ayrılır. Şekil 4b Çözeltiler çok hızlı soğutulduğunda, çökelen katılar kısa erimli düzende olabilir. Şekil 5 te kürdanların dizilimi bu durumun temsili gösterimidir. 10 sn içinde kürdanları dizmeyi deneyin. Kürdan dizileri şekildekine benzeyecektir. Şekil 5 4

Üç öğrenci farklı kenarlardan başlayarak masanın üzerine kürdanları dizmeye başlar. Bir öğrencinin kürdanı diğer öğrencinin kürdanı ile çakıştığında o yöndeki ilerleme durdurulur, ancak dikey yöndeki dizilim diğer ile dizilim ile çakışıncaya kadar devam eder. Son oluşan yapı polikristal olarak adlandırılır. Bu etkinliği on öğrenci ile yapın ve nanokristal yapıya benzeyen bir yapı elde edersiniz. Şekil 6 DEĞERLENDİRME A. Boşlukları uygun ifadeler ile doldurun. (5dakika) 1- Çinko asetat çözeltide çözünürken.. ve iyonlarına ayrışır. 2- Çinko asetat tamamen çözündükten sonra çözelti. ve... olur. 3- İyonik bileşiklerin çözünürlüğü çözücünün cinsine ve bağlıdır. B. Aşağıdaki ifadeleri Doğru (D) ya da Yanlış (Y) olarak nitelendirin. (5dakika) ( ) 1- Çözelti soğudukça çinko asetatın çözünürlüğü azalır. İyonlar daha sonra kristal yapıyı oluşturacak şekilde birleşerek molekülleri oluştururlar. ( ) 2- Çözelti soğumaya bırakıldığında çözünmüş olan parçacıklar çökelmeye başlar. Çökelti 0,1 mm boyutuna eriştikten sonar yeniden çözünür. ( ) 3- Çökelme sonunda oluşan çökeleğin boyutu görünür ışığın dalga boyundan daha küçük olduğundan tanecikler ışığı kıramaz. KAYNAKLAR (1) http://www.webexhibits.org/causesofcolor/9.html (2) Image courtesy of NanoBioNet ev. http://www.webexhibits.org/causesofcolor/9.html http://trynano.org/nanomaterials.html http://nanosense.org/ http://www.nano.gov 5