Phương pháp thực nghiệm chuyên ngành Vật lý: Nhiệt sắc (Thermochromism)

Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh Khoa Vật lý Bộ môn Vật lý Ứng dụng  PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM CHUYÊN NGÀNH Đề tài: NHIỆT SẮC (Thermochromism) HVCH: Phạm Minh Thông Tp. Hồ Chí Minh 4/11/2011 LỜI CÁO BẠCH Ngày nay, khi khoa học càng phát triển, thì con ngƣời lại càng khám phá thêm đƣợc rất nhiều điều thú vị về thiên nhiên và về chính bản thân mình. Và càng lúc càng có thêm nhiều bí ẩn của thiên nhiên (trong đó có cả con ngƣời) đƣợc hé mở. Những ứng dụng từ những điều diệu kì ấy đã đem lại không biết bao nhiêu là “phép màu” đối với nền văn minh hiện đại ngày nay. Trong bối cảnh ấy, phép màu “Nhiệt sắc” đã đƣợc con ngƣời phát hiện; và những ứng dụng của nó vẫn không ngừng đƣợc tìm thấy và đƣa vào thực tiễn cho đến ngày sau … Trong bài viết này, Tôi chỉ trình xin bày 1 phần rất nhỏ nhặt và rất cơ bản của phép màu ấy … Tuy nguồn tƣ liệu về vấn đề cũng “hơi” nhiều, nhƣng vì sự hạn chế về kiến thức chuyên nghành, vốn từ tiếng anh và văn phong cũng chƣa trau chuốt; nên trong quá trình biên tập lại khó tránh những sai sót. Nên ở đây, hi vọng các Cao nhân gần xa chỉ bảo để bài viết này đƣợc hay hơn và hoàn thiện hơn … 4/11/2011 Ngƣời viết NỘI DUNG BÀI VIẾT Lời cáo bạch I. Khái niệm và phân loại nhiệt sắc II. Cơ chế nhiệt sắc III. Khảo sát sơ lƣợc màng VO2 IV. Phƣơng pháp tổng hợp màng oxit nhiệt sắc V. Phân tích kết quả tạo màng VO2 VI. Ứng Dụng I. KHÁI NIỆM VỀ NHIỆT SẮC: Vật liệu “ Chromeogenic” là những vật liệu có khả năng thay đổi những thuộc tính quang của nó (tức thay đổi màu của chúng) khi có kích thích ngoài tác động vào . Tƣơng ứng với mỗi loại kích thích thì nó sẽ những tên gọi khác nhau tƣơng ứng. Nhƣ là Vật liệu thay đổi màu do kích thích của ánh sáng = > gọi là vật liệu “quang sắc” (Photochromic) Vật liệu thay đổi màu do sự thay đổi nhiệt độ = > gọi là vật liệu “nhiệt sắc” (Thermochromic) Vật liệu thay đổi màu do áp điện trƣờng vào = > gọi là vật liệu “điện sắc” (Electrochromic) …. Nhƣ vậy, vật liệu “nhiệt sắc” là những vật liệu có thể thay đổi màu khi nhiệt độ thay đổi (tức là khi có nhiệt độ tác động lên vật liệu, sẽ làm chúng thay đổi độ truyền qua , phản xạ hay hấp thụ) Tuy nhiên, khi hạ nhiệt độ xuống, thì tính chất quang điện của chúng lại đƣợc thiết lập (nghĩa là quá trình thay đổi nhiệt quang này mang tính chất thuận nghịch). Mỗi vật liệu có nhiệt chuyển pha TC xác định; đến đây ta sẽ có có 1 điều thú vị. Đó là Nếu Tvật liệu < TC <=> vật liệu trong suốt đối với cả ánh sáng trong vùng hồng ngoại và khả kiến Nếu Tvật liệu > TC <=> vật liệu trong suốt trong vùng khả kiến, nhƣng phản xạ hầu hết bức xạ hông ngoại Vật liệu “nhiệt sắc” thay đổi màu khi nhiệt độ của nó đạt đến nhiệt độ chuyển tiếp TC (đặc trƣng cho từng vật liệu nhiệt sắc). Và có thể nói rằng tính chất quang của vật liệu nhiệt sắc phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ. Khi xét về sự thay đổi về nhiệt độ, thì có 2 loại vật liệu nhiệt sắc Vật liệu nhiệt sắc liên tục: (tức màu thay đổi trong 1 khoảng nhiệt độ liên tục) hiên tƣợng này thƣờng liên quan đến sự thay đổi hóa học xảy ra trong hệ Vật liệu nhiệt sắc “không liên tục” (tức màu thay đổi đột ngột tại nhiệt độ đặc trƣng). Hiện tƣợng này thƣờng là do 2 nguyên nhân sau  Hoặc là do sự chuyển tiếp pha  Hoặc là do phản ứng đồng phân hóa học Khi xét thành phần tạo lên vật liệu nhiệt sắc, thì có mấy loại sau: Oxit kim loại chuyển tiếp nhiệt sắc Tinh thể lỏng (liquid crystal) Conjugated oligomer Chất nhuộm leuco (leuco dyes) II. CƠ CHẾ NHIỆT SẮC ĐỐI VỚI MÀNG MỎNG NHIỆT SẮC TRẠNG THÁI RẮN: 1. Cơ chế Chuyển tiếp bán dẫn – kim loại: Mọi vật liệu (kim loại – bán dẫn – chất cách điện) đều có giản đồ vùng năng lƣợng tƣơng ứng ... - tailieumienphi.vn