«Гетеро-» - це нормально? Хімія твердого тіла
Хімія твердого тіла вивчає реакції, в яких бере участь одне чи кілька речовин в кристалічному або твердому аморфному стані. Знаходить застосування в мікроелектроніці, синтезі нових матеріалів (керметів, надпровідників).
Особливості будови твердих речовин проявляються, насамперед, у наявності у них ближнього (аморфні речовини і скла) І далекого (кристали) Порядку, а також у здатності багатьох твердих речовин відхилятися від законів стехіометрії.
Відкриття дифракції рентгенівських променів (1912) і розвиток кристалохімії дозволили глибше зрозуміти структуру твердих речовин і не тільки обґрунтувати існування великого класу нестехиометрических речовин, але і ввести поняття нестехіометрії. Вона найбільш характерна для немолекулярное кристалічних сполук - оксидів, халькогенідів та інших бінарних сполук «метал - неметал», потрійних сполук (наприклад, оксидних бронз, з'єднань впровадження).
Реакції твердих тіл носять Топохимічеськие характер і часто визначаються швидкістю дифузії у твердих тілах.
Серед новітніх напрямків розвитку хімії твердого тіла - синтез і вивчення високотемпературних надпровідників, відкритих К. Мюллером і Дж. Беднорц (1986), створення і дослідження властивостей наноструктурованих матеріалів, які складаються з частинок розміром 1-15 нм або плівок товщиною 1-15 нм.
Відносно велика частка прикордонних (приповерхневих) шарів визначає значні (іноді на кілька порядків) відмінності властивостей наноструктурованих матеріалів від властивостей кристалів і стекол того ж складу. Розробляються методи отримання (нанотехнологія) наноматеріалів, а також гетероструктур з розмірами складових їх елементів (шарів) від 1 до 10 нм.
Гетероструктури принесли Ж.І. Алфьорову, спільно з Х. Кроемером і Д. Кілбі Нобелівську премію з фізики 2000 року за «роботи по отриманню напівпровідникових структур, які можуть бути використані для надшвидких комп'ютерів». Лазери на гетероструктурах використовуються у всіх зчитувальних лазерні диски пристроях і навіть ... у лазерною указкою. Улюблений жарт Алфьорова: «Нормально - це коли гетеро-».
Наведу ще два значущих прикладу.
1. Методом Чохральського вирощують з розплаву монокристали кремнію для мікроелектроніки.
2. високотемпературний синтез (СВС) - гетерогенне твердопламенное горіння.
Та(Тв.) + 2В(Тв.) = Тав2 (Тв.)
Цей спосіб проведення екзотермічніреакцій у твердих порошках заснований на відкритті групи вітчизняних вчених на чолі з академіком А. Г. Мержанова (1967 р). Сучасний розвиток методу СВС дозволило розробити технології отримання надтвердих і тугоплавких матеріалів, таких як нітрид титану, карбід бору, диборид титану, карбід титану, а також оксидних матеріалів для футерування печей (оксид цирконію) і навіть високотемпературних надпровідників.
Працюють Інститут структурної макрокінетики і проблем матеріалознавства РАН (Черноголовка), Інститут хімії твердого тіла Уро РАН (Єкатеринбург), Інститут хімії твердого тіла і механохімії СО РАН (Новосибірськ). Можна почитати: Вест А., Хімія твердого тіла (Ч. 1,2. - М .: Мир, 1988) - Мержанов А.Г., Твердопламенное горіння (Чорноголівка: Ісмаїл, 2000) - Ярославцев А.Б., Хімія твердого тіла (М .: Науковий світ, 2009).
