Луговсариум

В далекие времена, когда я учился на химфаке советского университета, слово "нанометр" произносилось безо всякого такого особого придыхания и пиетета, а было не более, чем обычным техническим термином, применяемым, например, для измерения длин волн видимого света. И в те далекие времена одним из предметов в программе обучения химии был курс "Коллоидная химия". Времена сменились, приставка "нано-" обрела весомость и важность, и однажды я не без удивления обнаружил, что наноматериалы и те вещества, которые изучает коллоидная химия, являются, вообще-то, одним и тем же.

Как мы уже выяснили, гомогенная нуклеация больше способствует образованию относительно крупных частиц. Поэтому наносинтезы, использующие явление гомогенной нуклеации, встречаются редко. А если без каких-нибудь дополнительных ухищрений, позволяющих стабилизировать наноразмерные частицы - так и вовсе, пожалуй, никогда. Поэтому для демонстрации подхода я расскажу об одном относительно простом наносинтезе, который был опубликован группой во главе с Мунжи Бавенди из Массачусетского Технологического Института в 1993 году (Bawendi M.G.

Теперь мы можем довольно точно предсказать, какие условия будут способствовать получению наноразмерных частичек новой фазы. Фактически, получение наночастиц означает, что мы должны не дать нуклеусам слишком вырасти. Для этого нужно придерживаться нескольких правил:

1. "Старая" фаза не должна быть слишком пересыщенной, иначе процесс приобретет хаотический характер, а наночастицы, даже если они образуются, слипнутся друг с другом.

2. Повышение вязкости системы способствует образованию более мелких частиц.

Крохотные нуклеусы - крайне неустойчивое состояние вещества. Слишком уж высок их поверхностный избыток энергии. Поэтому сразу после нуклеации начинается укрупнение нуклеусов. Происходит это тремя способами:

Во-первых, два соседних нуклеуса могут попросту столкнуться и "слипнуться" друг с другом.

Итак, мы попытаемся разобраться в очень интимном моменте рождения новой фазы. Накануне рождения фазы в "старой" фазе - жидком растворе, газовой смеси или твердой системе - имеется очень высокая концентрация одного из компонентов. Настолько высокая, что "старая" фаза не в состоянии удерживать эту концентрацию. Такая система называется пересыщенной. (Напоминаю, что высокая концентрация - понятие относительное. Для одной системы и сто граммов растворенного вещества на литр растворителя - пустяк, а для другой и пару миллиграммов на литр - много.