Скачать 82.95 Kb.
|
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Химический факультет "УТВЕРЖДАЮ" И.о. председателя Ученого совета Химического факультета _______________Л.Н. Москвин 22 марта 2011 г., протокол № 7 ПРОГРАММА вступительных экзаменов для поступающих в аспирантуру по специальности 02.00.21 - Химия твердого тела Санкт-Петербург 2011 Введение Роль твердых веществ в науке и технике. История развития представлений в области химии твердого тела. Химия твердого тела, как одна из научных основ наук о материалах.
Взаимосвязь состав-строение-свойство. Типы межатомных связей и классификация твердых веществ. Ионная связь и ионные кристаллы. Энергия связи и полная энергия кристалла. Кристаллографическое и кристаллохимическое описание твердых тел. Типы кристаллических решеток. Полиморфизм. Изоморфизм. Кристаллы с ковалентным типом связи. Металлы. Теория металлической связи. Основные структуры металлов. Ван-дер-ваальсовское взаимодействие в твердых телах и основные типы структур с Ван-дер-ваальсовским взаимодействием. Кристаллы с промежуточным характером связи и их особые свойства. Аморфные твердые тела. Стеклообразование. Строение стекла. Твердые растворы. Условия образования твердых растворов(рентгенография порошков, определение плотности, определение температур фазовых переходов). Твердые растворы замещения. Твердые растворы внедрения. Другие механизмы образования твердых растворов. 2. Электронные свойства твердых тел. Квантовохимическое описание твердого тела. Особенности образования связи в молекуле и в твердом теле. Образование энергетических зон в диэлектриках (на примере NаС1) и полупроводниках (на примере кремния) с точки зрения химической связи (ММО). Классификация твердых тел с точки зрения зонной теории. Зонные и кластерные методы квантовой химии твердого тела. Классификация, области применения. Современные квантовохимические методы описания природы химической связи в конденсированных веществах. 3. Дефекты в твердом теле. Общие представления о дефектах в кристаллах. Атомные дефекты: одномерные точечные дефекты по Френкелю и Шоттки, примесные дефекты. Заряженные и незаряженные дефекты. Дислокационные (линейные) дефекты. Макроскопические дефекты. Виды объемных дефектов: трещины, поры и др. Нестехиометрия и дефекты. Описание дефектообразования с помощью квазихимических реакций. Поверхность – как дефект в строении твердого тела. Электронные дефекты. 4. Диффузия и ионная проводимость твердых тел. Диффузия. Объемная и поверхностная диффузия. Законы Фика. Коэффициенты диффузии. Механизмы диффузии: вакансионный, междоузельный и эстафетный. Диффузия при облучении. Ионная проводимость твердых веществ и материалов. 5. Структурные (фазовые) превращения в твердом теле. Фазовые превращения (переходы) в кристаллических твердых телах. Фазовые диаграммы. Переходы первого и второго рода. Кинетика фазовых переходов. Зародышеобразование. Гомогенное и гетерогенное образование зародышей новой фазы. Энергия образования критического зародыша. 6. Поверхность твердых тел. Соотношение объем-поверхность для твердого тела. Структурные элементы поверхности кристаллов: молекулярно-гладкие и молекулярно-шероховатые грани, ступени роста, вершины и ребра кристаллов. Структура приповерхностной зоны кристалла, межатомные расстояния в ней. Поверхностный потенциал и двойной электрический слой на поверхности кристаллов. Поверхностная локализация электронов. Поверхность аморфных твердых тел. Физическая адсорбция. Хемосорбция. Поверхностная диффузия. Явление смачивания и растекания. Роль дисперсности в свойствах твердого вещества. Минимальные размеры частиц индивидуального твердого соединения. 7. Химические реакции твердых химических соединений. Два типа гетерогенных реакций твердых химических соединений. Реакции с разрушением кристаллической решетки (остова). Реакции функциональных групп – поверхностные химические реакции. Общие закономерности гетерогенных реакций с разрушением остова. Кинетические характеристики процессов превращения твердых тел. Методы экспериментального расследования кинетики гетерогенных реакций. Типы гетерогенных реакций: реакции, для которых характерно постепенное падение скорости процесса и топохимические реакции. Топохимические гетерогенные реакции. Зародышеобразование. Кинетика образования зародышей (ядер) фаз твердых продуктов. Диффузионный и кинетический пределы протекания гетерогенных реакций. Применение уравнений топохимических реакций для анализа экспериментальных данных. Реакции с участием только твердых фаз (твердофазные реакции). Классификация. Экспериментальное изучение твердофазных реакций. Кинетика твердофазных реакций. Транспортные реакции. Факторы, влияющие на реакционную способность твердых тел. Примеси. Дефекты структуры. Облучение, фотографический процесс. Поверхностные химические реакции. Влияние химического состава поверхности на реакционную способность твердых веществ. 8. Методы направленного синтеза твердых веществ и материалов. Переход вещества в твердую фазу. Условия образования твердых атомных соединений. Устойчивость твердого тела. Термодинамические условия синтеза твердых веществ. Процессы осаждения. Жидкофазное осаждение гидрооксидов. Теоретические основы. Примеры. Газофазное осаждение. Теоретические основы. Примеры. Механизм конденсации вещества. Гетерогенное образование зародышей. Термодинамическая и статическая теория зародышеобразования. Эпитаксиальный рост пленок. Некоторые теории эпитаксиального роста. Механизм роста кристаллов. Выращивание монокристаллов из расплава, раствора, газовой фазы (обзор методов). Особенности получения кристаллов разлагающихся веществ. Получение пленок испарением. Химические методы осаждения. Газотранспортные реакции. Жидкофазная эпитаксия. Методы прецизионного, организуемого синтеза. Матричный синтез Мерифильда. Метод молекулярного наслаивания. Метод химической сборки. Молекулярная эпитаксия. Планарная технология. Атомная послойная эпитаксия. Молекулярно-лучевая зпитаксия. Наноструктуры. Квантовые размерные ограничения. Квантовые эффекты. 9. Методы исследования свойств веществ и материалов. Дифракционные методы. Рентгенография порошков. Электронография. Нейтронография. Микроскопические методы. Спектральные методы. Оптическая спектроскопия. ИК-, УФ-, КР- спектры. Радиоспектроскопические методы исследования (ЯМР, ЭПР, ЯКР). Электронная спектроскопия. ЭСХА, РФС, УФС, Оже-спектроскопия. 10. Химия материалов. Роль химии в науке о материалах. Химический индивид, вещество, материал. Классификация материалов по составу, структуре, свойствам. Химические соединения постоянного и переменного состава. Дальтониды, бертоллиды, мнимые соединения. Методы очистки и их классификация. Кристаллизационная очистка. Равновесный и эффективный коэффициенты распределения. Метод направленной кристаллизации. Зонная плавка и распределение примесей. Классификация полупроводниковых материалов. Элементарные полупроводники. Германий и кремний. Физико-химические основы получения германия и кремния. Их основные свойства и применение. Полупроводниковые соединения А2B5. Кристаллохимические особенности этих соединений. Фазовые диаграммы. Взаимосвязь характера связи и основных свойств этих соединений. Арсенид галлия, его свойства и применение. Полупроводниковые соединения А2B6, природа связи в этих соединений. Структура и основные свойства этих соединений. Арсенид галлия, его свойства и применение. Полупроводниковые сверхрешетки. Поликристаллические и многофазные материалы. Примеры. Спекание дисперсной смеси. Рост зерен, фазовый состав материалов. Диаграммы состояния. Композиционные материалы. Свойства материалов. Электрические свойства. Магнитные свойства. Сверхпроводимость. Оптические свойства. Механические свойства. Композиционные материалы, их классификация. Химические и физические свойства компонентов композиционных материалов. Функциональные свойства композиционных материалов. Аморфные материалы и стекла. Факторы, влияющие на стеклообразование. Оксидные и халькогенидные стекла. Электропроводящие стекла. Металлические стекла. Стеклокерамика. Ситаллы. Различные области применения стекол. Жидкие кристаллы. Стеклообразные материалы. Фотохромные стекла и люминофоры. Наноматериаловедение. Наноматериалы. ЛИТЕРАТУРА
|
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное... Российской Федерации и регионального базисного учебного плана для общеобразовательных учреждений Воронежской области | Правительство Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное... ... | ||
Правительство Российской Федерации Санкт-Петербургский филиал Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Диссертации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «санкт-петербургский государственный... | ||
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное... Дисциплина «Химия и физика полимеров» является одной из основных теоретических химических дисциплин для подготовки химиков-технологов,... | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... Санкт-Петербургского государственного политехнического университета в г. Череповце | Протокол №6 от 19 января 2012 года Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный... | ||
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Методические указания по написанию контрольной работы №1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный... | ||
Санкт-петербургский государственный университет Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | «Санкт-Петербургский государственный экономический университет» Учебное... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
Правительство Российской Федерации Государственное образовательное... В соответствии со статьей 179 Бюджетного кодекса Российской Федерации Правительство Челябинской области | Анна Анатольевна Рождествина Шпаргалка по уголовному праву. Общая часть Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный... | ||
Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов заочного отделения Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный... | Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное... М., Розенштейн М. М., Серпунин Г. Г., Авдеева Е. В., Шеховцев Л. Н., Уманский С. А. Калининград: Федеральное государственное бюджетное... |