2. Bryan, J.D.; Gamelin, D.R. Doped Semiconductor Nanocrystals: Synthesis, Characterization, Physical Properties, and Applications. Prog. Inorg. Chem. -2005. -Vol. 54. - Vol.
47- 126.
3. Laguna, O.H.; Pérez, A.; Centeno, M.A.; Odriozola, J.A. Synergy Between Gold and Oxygen Vacancies in Gold Supported on Zr-doped Ceria Catalysts for the CO Oxidation. Appl.
Catal., B: Environmental. - 2015. - Vol. 176. - P. 385-395.
УДК 539.216.2:620.198
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ 1-D-РАЗМЕРНЫХ НАНОСТРУКТУР ОКСИДА ЦИНКА
Ташкенбаев К.А.
Магистрант 1го курса ЕНУ им. Л.Н.Гумилева, Нур-Султан, Казахстан Научный руководитель – Усеинов А.Б.
Введение
Сегодня существует большой интерес в развитии легких газовых сенсоров, имеющих высокий диапазон чувствительности (несколько атомов/молекул на миллион атомов/молекул кристалла (ppm)) и расширенную функциональность при малой мощности работы [1-3].
Газовые датчики на основе наноструктурного оксида цинка (ZnO) (наностержни/нанопроволки) дают возможность для высокочувствительного и селективного обнаружения широкого спектра разнообразных молекул газа и биомолекул в режиме реального времени. Принцип работы такого датчика газа зависит от электрохимического характера молекулы газа и основан на прямой модификации проводимости канала нанопроволоки полевого транзистора (ПТ) благодаря высокой химической активности наноструктур [4].
Неполярная (100) поверхность ZnO единогласно считается способной активировать CO2 за счет образования поверхностного карбоната [5,6,7]. Однако до сих пор имеет место дискуссия о природе химической связи молекулы СО2 с неполярной плоскостью. С помощью спектров тонкой структуры при ближнем крае рентгеновской адсорбции (NEXAFS) Дэвис и коллеги показали, что CO2 соединен с оксидной подложкой через бидентатную связь. Однако недавние теоретические исследования противоречат этому аргументу, к примеру, вычисления ONIOMпоказали монодентатную адсорбционную структуру, тогда как вычисления методами теории функционала плотности обнаружили тридентатную форму адсорбции как наиболее стабильную геометрию связывания. Ранее опубликованные значения энергии связи СО2 с поверхностью также расходятся. Согласно изотермам адсорбции типа Фрейндлиха, Хотан и др.обнаружили, что энергия адсорбции для CO2 над ZnO (100) при различных концентрациях лежит в интервале от -1.45 до -0.67 эВ. В дальнейшем, в этой же работе они сузили диапазон от -1.04 до -0.83 эВ с использованием спектроскопического метода температурно-контролируемого осаждения (TPD). После этого другой эксперимент Вэга с сотр. по методу TPD дал гораздо более сильные энергии адсорбции (-1.59 – 1.13 эВ). Опять-таки, соответствующие теоретические значения, оцененные Таффом c сотр. (Taft et.al.) и Ванг с сотр. (Wang et.al.) на удивление гораздо слабее (-0.70-0.07 эВ), чем экспериментальные данные.
Из вышеуказанного можно сделать вывод, что механизм взаимодействия молекулы с поверхностью имеет сложный комплексный характер, требующий детального рассмотрения.
В этой связи, возникает необходимость изучения механизма адсорбции на уровне компьютерного моделирования с использованием методов теории функционала плотности. С этой целью, в прошлом был сделан ряд экспериментальных и теоретических работ по адсорбции CO на полярных и неполярных поверхностях ZnO. Однако стоит отметить, что
, .
DFT, , ,
ZnO .
.
, ( ) ZnO CO2
ɝɢɛɪɢɞɧɵɯ DFT
. ZnO ,
-
ZnO, ,
( )
/ . , ,
.
ɧɟɷɦɩɢɪɢɱɟɫɤɢɟ
( )
- PBE0.
CRYSTAL.
- ,
(DFT) ( )
(3D, 2D) (1D)
. : ZnO: 8-411d1G , 86-
411d31G ; CO2: 6-21G* 6-31d1 .
(SCF)
10-7, 10-7, 10-7, 10-7, 10-14.
. ZnO
(100) ( ) z
x y (3×2) ( .1ɚ).
- (VASP, ABINIT .),
(2 )
, CRYSTAL
, , , .
.
- 2×2×1.
CO2 ( .1 a,b,c,d). 1/12 (~8%).
. ,
– .
. :
, (1)
Eads/sub Esub - CO2
, Eads - . (1)
, , Ead
.
) b) c) d) e)
1 – CO2 (100) ZnO: a) 5- b)
-1; c) -2; d) ; e) .
. 2.
, 2
: , .
, ,
, ,
. [22], .
Edef(CO2) :
(2)
Eads' ,
. - , EdefCO2
2.
, Edefsub. Eint
:
(3)
Esub' – Eads'.
(1), (2), (3) Eint
:
(4)
, ,
. - Eint ,
« - »
. ,
.
, ,
( -0.43 -0.09 ).
(100) ZnO
CO2
ZnO,
, .
.
, ,
,
. 2, ,
. ,
CO2 5- .
, Zn
, O .
. 2
Es ( / 2) (100) q(e)
Zn O (100) ZnO
Es q(Zn/O)
[23]
5 1.1674 - 0.954/-0.916
7 1.1612 1.4 0.981/-1.001
9 1.1613 1.4 0.981/-1.001
11 1.1611 1.3 0.981/-1.001
CO2
Eads, qeff, d
α ,
(O1-O2), 3.
,
,
2.
– .
,
( ) ,
.
CO2 ZnO 3
( . .2)
monodentate1 monodentate2 bidentate tridentate
Eads ( ) -0.56 -0.31 -0.36 -1.64
qeff(O1/C/O2), e -0.59/+1.2/
-0.52
-0.56/+1.1/
-0.56
-0.54/+1.2/
-0.54
-0.67/+0.9/
-0.66 d (O1-C-O2), Å 1.16/1.17 1.16/1.16 1.16/1.16 1.26/1.25
d (C-Osurf), Å - 2.81 - 1.38
d (Znsurf-O1/Znsurf-O2),
Å 2.26/- - 2.49/2.49 2.05/2.17
α,° 68.49 0 0 -
(O1-O2) 177 176 - 130
. (Wang),
NEXAFS,
CO2 ZnO (100). O
Zn,
2.05 2.17 Å. C=O 2
1.16 Å 1.26-1.24 Å, 0.12-
0.14 Å C-O.
O=C=O 130°.
CO2 ZnO (100) -1.64 .
,
., -1.45 -0.67 , -1.04
-0.83 , TPD. ,
, .
, ,
( ) , ,
.
2 ZnO (100)
1/24
k- (4×4×1). 2
0.01 1/12 , ,
. ,
ZnO (100) , .
, 2, [5] [6], ,
, .
CO2
( ).
CO2
, « »
.
, .
, .
CO2
CO2 H2.
1. Cho P.S., Kim K.W. and Lee J.H. BnO2 sensing characteristics of ZnO nanorods prepared by hydrothermal method,[J. Electroceram. - 2006.- Vol. 17. - P. 975–978.
2. Devi G.S., Subrahmanyam V.B, Gadkari S.C. and Gupta S.K, BNH3 gas sensing properties of nanocrystalline ZnO based thick films. Analytica Chimica Acta. -2006. -Vol. 568. - P.
41–46
3. Gong H., Hu J.Q, Wang J.H., Ong C.H. and Zhu F.R., Nano-crystalline Cu-doped ZnO thin film gas sensor for CO, [ Sens. Actuators B, Chem. -2006. - Vol. 15. -P.247–251.
4. Wang H.T., Kang B.S., Ren F., Tien L.C., Sadik P.W., Norton D.P., Pearton S.J and Lin J., BHydrogen-selective sensing at room temperature with ZnO nanorods,[ Appl. Phys. Lett. - 2005.
- Vol. 86. -P. 243503–243503.
5. Wang X.H., Ding Y.F., Zhang J., Zhu Z.Q., You S.Z, Chen S.Q. and Zhu J.Z, Humidity sensitive properties of ZnO nanotetrapods investigated by a quartz crystal microbalance,[ Sens.
Actuators B, Chem. - 2006. Vol. 15. - P.421–427.
6. Christoulakis S., Suchea M., Koudoumas E., Katharakis M., Katsarakis N. and Kiriakidis G., Thickness influence on surface morphology and ozone sensing properties of nanostructured ZnO transparent thin films grown by PLD, Appl. Surface Sci. - 2006. - Vol. 252. -P. 5351–5354.
![Ключевые слова: периферические, центральные лимфоидные органы, миграционная способность.
Лимфоидная ткань мгновенно реагирует на любые стрессовые воздействия, играет существенную роль в процессе гомеостаза. Так отмечена возможность лимфоидного пика в активации кроветворения, установлены изменения физиологических свойств и клеточной популяции лимфоидной ткани костного мозга, способствующие повышению резистентности организма эмоциональном стрессе [1,2].
Характерной чертой радиационного воздействия является длительное сохранение повреждений в отдельных звеньях системы иммунитета и сопряженных с ним отдаленных последствий и осложнений, проявляющихся в ускорении процессов старения, быстрым прогрессированием хронических заболеваний внутренних органов, латентно протекающих в период формирования, а также развитием злокачественных новообразований [3,4,5].
При действии высоких доз радиации в ближайшем периоде отмечается иммуносупрессия в различных звеньях иммунной системы, приводящая к иммунодефицитному состоянию [7,8,9], тогда как в отдаленном периоде после сублетального гамма излучения изменения в периферических лимфоидных органах иммунной системы представляет большой интерес, так как не изучалось состояние селезенки и лимфатических узлов тонкого кишечника в отдаленном периоде после воздействия сублетального гамма-излучения.
Целью работы явилось изучение функционального состояния селезенки и лимфатических узлов тонкого кишечника в отдаленном периоде после острого воз-действия гамма-излучения.
Материал и методы исследования
Для решения поставленной цели нами были выполнены 4 серии опытов на 115 белых беспородных половозрелых крысах. 1 серия – интактные (n=15), 2-я серия и 3-я серия облученные сублетальной дозой гамма-излучения 6 Гр. через 1 (ближайший период) и 3 месяца (отдаленный период) соответственно, 4 – облученные + эмоциональный стресс.
2, 3 и 4 серий животных подвергли общему облучению на радиотерапевтической установке «Луч-1» мощностью 125 Р в час гамма-лучами 60Со в дозе 6 Гр. Во время облучения животные находились в специально сконструированной камере из органического стекла, с изолированными ячейками для отдельных животных. Время экспозиции для получения дозы 6 Гр составило 9 мин 24 сек.
4 - серию подвергли эмоциональному стрессу [10]. У всех животных до и после ионизирующего облучения в селезенке и лимфатических узлах тонкого кишечника определяли массу, лимфоидный индекс и количество лимфоидных клеток. Клеточные суспензии готовили из селезенки и лимфатических узлов тонкого кишечника, определяли массу подопытных животных. Осуществляли подсчет кариоцитов и определяли их жизнеспособность. Количество лимфоидных клеток в селезенке и лимфатических узлах тонкого кишечника определяли определяли по методике О.И. Белоусовой и М.И. Федотовой (1983) [11]. Определение лимфоидного индекса селезенки выполнялось по методике Е.Д. Гольдберга и соавт. (1972) [12], а в лимфатических узлах тонкого кишечника - по методу Б.А. Жетписбаева (1995) [13].
Полученные цифровые данные обрабатывались общепринятыми методами вариационной статистики по методике Е.В. Монцевичюте-Эрингене (1966) [14].
Результаты и обсуждение
Из таблицы 1 видно, что после сублетального гамма-облучения в дозе 6 Гр В лимфатических узлах тонкого кишечника отмечается достоверное снижение массы, числа лимфоидных клеток и лимфоидного индекса на 28%, 27% и 28% соответственно (P](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)