Igazgató: Prof. BÁRSONY István DSc, H-1525 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33, Tel.:+361-3922225, Fax:+361-3922226

MFA Nyári Iskola Középiskolásoknak

LUKÁCS István Endre #07e - VOLFRÁM-OXID NANOSZÁLAK vizsgálata és előállítása electrospinninggel
Témavezető 1.: LUKÁCS István Endre, Tel.:392-1538, Épület:26., Szoba:124., E-mail:lukacsi@mfa.kfki.hu,lukacs.istvan@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)
NAGY Áron #07e - VOLFRÁM-OXID NANOSZÁLAK vizsgálata és előállítása electrospinninggel
Témavezető 2.: NAGY Áron (ELTE-MFA), Tel.:392-1315, Épület:26., Szoba:21., E-mail:aron.nagy1@gmail.com, GEarth:(KFKI_26)

(BALÁZSI Csaba Ph.D., Dr. PFEIFER Judit, LUKÁCS István Endre, ILLÉS Levente)

A különféle volfrám-oxidok gázérzékelő tulajdonságaikkal érdemelték ki megkülönböztetett figyelmünket. Az MTA MFA-ban már jó ideje kutatott WO anyagcsaládnak a gázmolekulák (pl. NO2, NH4 stb.) kimutatásánál előnyös egyes tulajdonságainak (pl. szín és elektromos ellenállás) a változása a koncentráció függvényében már jó ideje ismertek. Azonban a legutóbbi évtizedekben a tudomány új utakat nyitott ezen a téren. Az új tudományos áttörések megszületésének rendszerint a technológiai újítások készítik elő a terepet, ezért ezeknek az új technológiáknak az alapvető szintű megismerése bárki számára érdekes lehet, nemcsak a professzionális felhasználóknak. Az előttünk álló hétben ez az ismerkedés lesz a fő célunk. A vizsgálati eljárások, képalkotó technológiák hihetetlen - nem mellesleg több Nobel-díjat is eredményező - fejlődése az anyag szerkezetének minden korábbinál pontosabb megismerését teszi lehetővé, akár atomi méretskálán is. A heti munka során lehetőségünk lesz megismerkedni egy (vagy több) pásztázó elektronmikroszkóppal (az elektronmikroszkópról általában ITT), amely, mint látni fogjuk, valójában nem is egyetlen mérőeszköz, hiszen detektorok széles választéka áll párhuzamosan a rendelkezésünkre, teljesen különböző információk megszerzését téve lehetővé egyetlen mérés során.

A volfrám-oxidokat korábban tömbi formában alkalmazták, vagyis egy kis darab anyagot a gázzal elárasztott térbe helyeztek, és mérték az elektromos ellenállás megváltozását. A gázérzékelés nyilvánvalóan egy felületi effektus, vagyis a gáz részecskéi a felülettel reagálva változtatják meg az anyag tulajdonságait, vagyis nem a minta mélyebb rétegeivel lépnek kölcsönhatásba. Éppen ezért sokat számít a minta fajlagos felületének a nagysága, vagyis hogy mekkora a felülete a térfogatához (vagy tömegéhez) képest. Az arány növelésére kínál nagyszerű lehetőséget a manapság egyre inkább előretörő nanotechnológia, amely 10-9 m-ig terjedő méretű objektumokkal dolgozik. (Ez a méternél 1000000000-szer, azaz milliárdszor kisebbet jelent, még a hajszál átmérőjének is csak kb. tízezred része!) Ezen munkálkodás egyik speciális lehetősége az ún. electrospinning (1. ábra).

Electrospinning
1. ábra. Az electrospinning sematikus ábrája.

Ezt magyarul talán "elektromos fonásnak" lehetne nevezni. A módszer különlegessége, hogy vele akár néhány nanométer vastag szálak is létrehozhatók! Működési elve abban áll, hogy egy fecskendőből ("injekciós tűből") lassan adagolt oldatot nagyfeszültséggel (5-15 kV-tal) áthúzunk egy néhány centiméterre elhelyezett fémlemezre. Az oldószer eközben elpárolog, az oldott anyag pedig szálakat formál (2. ábra). Ehhez persze előzőleg megfelelő anyagokat kell feloldanunk. Az oldat különböző szerves oldószerekben, illetve acetonban feloldott polimerből és adalékanyagból áll. Az oldószer nyilván azért felelős, hogy a fecskendőből ki lehessen nyomni az oldatot, az adalékanyagtól meg a fonalak hasznos tulajdonságait várjuk, esetünkben például a volfrám-oxidtól a nagy fajlagos felületet, s így a kiváló gázérzékelést (3. ábra).

Végeredményben egy vattaszerű anyagot kapunk, amit azután változatos vizsgálati módszereknek lehet alávetni. Optikai mikroszkóppal nyilván csak hozzávetőlegesen figyelhetjük meg a szerkezetét, hiszen a szálak sokkal vékonyabbak, sem hogy jól láthatnánk a részleteket. Elektronmikroszkóppal már pontosabb képet kapunk, továbbá azzal lehetővé válik még egy sor érdekes kiegészítő információ megszerzése, például az összetevő kémiai elemek analízise. Röntgen diffrakciós vizsgálattal a fonalakon található nagyobb részecskék belső rendezettségéről tudhatunk meg többet.

celulóz-acetát szálak
2. ábra. Adalékanyag nélkül előállított celulóz-acetát szálak.
Volfrám-oxid tartalmú szál
3. ábra. Volfrám-oxid tartalmú szál.




Az MFA Nyári Iskola 1 hete alatt:
  • megismerkedünk egy nanoszálak előállítására alkalmas hatékony módszerrel, az ún. electrospinningel, és az azt kiegészítő fizikai/kémiai apparátussal,

  • az előállított szálakról elektronmikroszkópos képeket csinálunk,

  • az elektronmikroszkópos képek mellett kémiai elemtérképet is készítünk,

  • és eközben szükségképpen megismerkedünk az elektronmikroszkópos mintapreparációval is :-)




  • ELÉRHETŐSÉGEK:
    Témavezető 1: NAGY Áron, Tel.:392-1315, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26., Szoba:21 E-mail:
    aron.nagy1@gmail.com, GEarth:(KFKI_26)
    Témavezető 2: LUKÁCS István Endre, Tel.:392-1538, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26., Szoba:124 E-mail:lukacsi@mfa.kfki.hu,lukacs.istvan@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_26)

    Utolsó frissítés: Wed, 08 May 2013 07:57:15 GMT, Számláló: