Vektorer og Carbon nanotubes.

Relaterede dokumenter
Projekt 3.7. En algebraisk tilgang til udvidelsen af potensbegrebet

Projekt 3.7. En algebraisk tilgang til udvidelsen af potensbegrebet

Modellering og simulering af dynamiske systemer Opgave nr. 2 Valgfri modelleringsopgave DC motor. se v s = 0,001 H = 0,026 H

Sammensætning af regnearterne - supplerende eksempler

BEVISER TIL SÆTNINGER I BOGEN

a b cos. n=1 er positiv på N. Vi kan nu benytte sammenligningskriteriet (sætning ) og sammenligne 2a sin ( )

Komplekse tal Matematik og naturfag i verdensklasse, Komplekse tal

Bogstavregning - supplerende eksempler. Reduktion b Ligninger d

MATEMATISK FORMELSAMLING

Kvalitetsmål til On-line algoritmer

Analyse 1, Prøve maj Lemma 2. Enhver konstant funktion f : R R, hvor f(x) = a, a R, er kontinuert.

Matematikkens mysterier - på et højt niveau. 1. Integralregning

Opgave 1. a) f : [a, b] R er en begrænset funktion for hvilken. A ε = {x [a + ε, b] f(x) 0}

Grundlæggende matematiske begreber del 1 Mængdelære Talmængder Tal og regneregler Potensregneregler Numerisk værdi Gennemsnit

Generaliserede koordinater. Opstilling af Euler-Lagrange ligningerne

FUNKTIONER del 2 Rentesregning Eksponentielle udviklinger Trigonometriske funktioner Potensfunktioner Polynomier

Lidt Om Fibonacci tal

Elementær Matematik. Ligninger og uligheder

Differentiation af potensfunktioner

Kap 1. Procent og Rentesregning

Projekt 3.1 Potensbegrebet og geometriske rækker

Projekt 7.3 Firkantstrigonometri og Ptolemaios sætning i cykliske firkanter

Mat. B (Sådan huskes fomlerne) Formler, som skal kunnes til prøven uden hjælpemidler

Grundlæggende matematiske begreber del 1 Mængdelære Talmængder Tal og regneregler Potensregneregler Numerisk værdi

Grundlæggende matematiske begreber del 1

Danmarks Tekniske Universitet

Værdier og værdibaseret ledelse resultat af undersøgelse

Grundlæggende matematiske begreber del 1 Mængdelære Talmængder Tal og regneregler Potensregneregler Numerisk værdi Gennemsnit

Beregningsgrundlag. Forsikringsselskab Alm. Brand Liv og Pension A/S. Beregningsgrundlag Side 1 af 53

3y MA, Steen Toft Jørgensen side 1/5 Helsingør Gymnasium. Definitioner, formler, sætninger og ideen i beviserne så det er muligt at huske beviserne.

Trigonometri. Matematik A niveau

Lys og gitterligningen

J 5aaa-Tfahhabhanfabna : aa-tfahhabhaø+ab+a. øt4bb4nøbfa. i 5 5abf7øTøh.4.7j9a. a a a

Figur 3: Illustration af hvordan en børsteløs DC-motor kan betragtes rent magnetisk.

Projekt 9.10 Differentiation af potensfunktioner ved hjælp af binomialformlen

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale. Forsøg med digitale eksamensopgaver med adgang til internettet.

Projekt 4.1 Potensbegrebet og geometriske rækker

Formelsamling til statistik-del af metodekursus, 4. semester, lægevidenskab Version 3 (26/9-2011)

Kap. 1: Integralregning byggende på stamfunktioner.

Sandsynlighedsregning og statistisk

Min Formelsamling til Dynamik på

Elementær Matematik. Rumgeometri

Projekt 7.8 To ligninger med to ubekendte

Brug af regneark til beregninger, statistik og grafisk afbildning. Excel 97

FY01 Obligatorisk laboratorieøvelse. O p t i k. Jacob Christiansen Afleveringsdato: 3. april 2003 Morten Olesen Andreas Lyder

Taylors Formel og Rækkeudviklinger

Statistik Lektion 4. Kovarians og korrelation Mere om normalfordelingen Den centrale grænseværdi sætning Stikprøvefordelingen

TAL OG BOGSTAVREGNING

Projekt 2.1 Det gyldne snit og Fibonaccitallene

Finitisme og Konstruktivisme. 22. November 2010

Projekt 1.3 Brydningsloven

Sætning: Middelværdi og varians for linearkombinationer. Lad X 1,X 2,...,X n være stokastiske variable. Da gælder. Var ( a 0 + a 1 X a n X n

Danmarks Tekniske Universitet

Lektion 6 Bogstavregning

Elementær Matematik. Vektorer i planen

Lastkombinationer (renskrevet): Strøybergs Palæ

Matematikkens sprog INTRO

Integralregning. 2. del Karsten Juul

DATV: Introduktion til optimering og operationsanalyse, Følsomhed af Knapsack Problemet

Dæmonen. Efterbehandlingsark C. Spørgsmål til grafen over højden.

1 1 t ( ) x k ================= sin( x) + 4 og har graf gennem (0,2), dvs F(0) = x + k

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 12

Kommentarer til VARIABLE

På disse sider findes udredninger og eksempler der er udeladt i bogen. Indhold

Definition: Normalfordelingen. siges at være normalfordelt med middelværdi µ og varians σ 2, hvor µ og σ er reelle tal og σ > 0.

2. ordens differentialligninger. Svingninger.

Lektion 6 Bogstavregning

FACITLISTE TIL KOMPLEKSE TAL

( ) Projekt 7.17 Simpsons formel A A A. Hvad er matematik? 3 ISBN

Den flerdimensionale normalfordeling

UDLEJNINGSAFTALE MELLEM BOLIGFORENINGEN 3B & HERLEV KOMMUNE

Kommuneplantillæg 16. til Kommuneplan Randers Kommune. Kommuneplantillæg 16. rup. Havndal. Dalbyover Råby. Udbyhøj. Gjerlev Gassum Øster Tørslev

3. Vilkårlige trekanter

Ligninger. 1 a 3 b 2 c 8 d 9 e 42 f 6 g 70 h 9 i 2 eller 2 j 13 k 8 l 9 eller 9

Kvantemekanik 4 Side 1 af 11 Energi og tid. Hamiltonoperatoren

Projekt 2.1 Det gyldne snit og Fibonaccitallene

Koblede svingninger. Thomas Dan Nielsen Troels Færgen-Bakmar Mads Sørensen juni 2005

Skriftlig Eksamen Algoritmer og Datastrukturer (DM507)

2 Erik Vestergaard

Projekt 4.8 De reelle tal og 1. hovedsætning om kontinuerte funktioner

Erik Vestergaard Erik Vestergaard, 2009.

UDLEJNINGSAFTALE MELLEM BOLIGFORENINGEN 3B & BALLERUP KOMMUNE

til häftet Kortfattet Trekantsberegning for gymnasiet og hf

Løsningsforslag til skriftlig eksamen i Kombinatorik, sandsynlighed og randomiserede algoritmer (DM528)

Tegning. Arbejdstegning og isometrisk tegning Perspektivtegning Ligedannede figurer Målestoksforhold Konstruktion

Supplerende noter II til MM04

Diverse. Ib Michelsen

Teoretisk Statistik, 18. november Stikprøveteori: hvor er vi, og hvor skal vi hen? Proportional allokering Optimal allokering

Opgave 1 ( Toppunktsformlen )

Simple udtryk og ligninger

Teoretisk Statistik, 9. februar Beskrivende statistik

Fig. 2 Terminering og kædeoverførsel ved kædepolymerisation. Initering. Initiator (I) (radikal, anion eller kation) R* + C C R C C * Propagering R C C

6 Populære fordelinger

Noget om Riemann integralet. Noter til Matematik 2

Danmarks Tekniske Universitet

Bilag 5: DEA-modellen Bilaget indeholder en teknisk beskrivelse af DEA-modellen

Analyse 1, Prøve maj 2009

Opgave 1: Regressionsanalyse

Løsningsformel til Tredjegradsligningen

Kommunale patientuddannelseskurser Kræftens Bekæmpelse. Kommunale patientuddannelseskurser Lær at leve med en kronisk sygdom

Transkript:

Vektorer og Crbo otubes. Af: Morte Lurse Ileig til otubes: Efter et forerg f Lektor Peter Bøggil fr Istitut for Mikro- og Notekologi på DTU o otekologi blev jeg iteresseret i ette ee. Der er ege fokus på eet otekologi eller osciece. i øjeblikket. E eget fi itrouktio til eet er ugivet f Århus Uiversitet e title: Notekologi historier o e yeste ske oforskig. Notekologi er et ee er lægger op til et fgligt sspil elle fysik/kei/biologi og et er erfor iteresst o tetik k irges på et for elevere pssee iveu. Ofte beyttes krystllers rulige struktur so e veelse f vektorer i ruet, e et er ret svært. vis vi ku betrgter grfitlg er et tilstrækkeligt e brug f vektorer i ple. Målgruppe er elever i g i e turvieskbelig stuieretig og er lægges op til t tetik geegår vektorer i ple først. vert fsit ieholer så ktiviteter, klet projekter, er k være uleiger f forler eller beregiger. I et første fsit gives e lille itrouktio til keiske biiger for forskellige Crbokofigurtioer. Det k spriges over, hvis ku er iteresseret i geoetrie. Afsittet o trsltiosvektore og hvor ge crbotoer er er i et hexgolt gitter k også ules eller bruges f elevere til viere stuier i grupper. Kei og biiger: Grubyggesteee for otubes er grfit er er opbygget f crbo-hexgoer (se fig. ) Figur. Øverst ses e ekel hexgo fr grfitgitteret. er er bolæge 0,4. Neerst ses et usit f et grfitgitter, er til forvekslig liger etskere i et fobolål.

Bolæge beteget elle to crbotoer er 0,4. Projekt 0. I følgee øvelse skl u først bestee http://www.kskov-gy.k/fysik/l/tofysik_webppe/elektroiffrktio.ht Det er velket t grfit er opbygget i lg. Melle e forskellige lg er biige (v er Wls kræfter) eget svg, hvilket gør t blyter (grfit) er ieelle til skrive e, fori lgee et k rives løs fr hie. Det ekelte lg er buet op ve såklte sp - covlete biiger (klet hybriiserig) er er ket i keie. Det gør lget eget stærkt. Crbo står so beket i fjere hovegruppe i et perioisk syste og består f i lt 6 elektroer, er foreler sig på følgee elektroorbitler (eller elektroskyer): s, s og p. På fig. ses eksepler på s- og p-orbitler. Iefor et skrveree oråe er er eget stor chce for t fie elektroere. Figur. E s-orbitl hr for so e kugle, ees e p-orbitl hr sløjfefor. De yerste 4 elektroer kles i keie for vleselektroer, er er ere løseligt buet e e ierste to elektroer. Vleselektroere giver leig til følgee orbitler: s, p x, p y og p z og eergiforskelle elle e lveste s-orbitl og e højeste p-orbitl er eget lille, så k er ske e ixig f s- og p x - orbitlere. Det er ee ixig er kles for hybriiserig. Crbo er eget speciel fori flere forer for hybriiserig fies:

sp-hybriiserig er kees fr cetyle eller ethy (fig. b) er er buet op e e tripelbiig. E f isse er e sig-biig, er er et u fr e covlet biig elle e to orbitler vist i fig. c. De re er e lgt svgere pi-biiger (vikelret på olekylet), et f p y - og p z - orbitlere. C C Figur b. Acetyle er opbygget f e tripelbiig. I fig. c ses e to hybiiseree orbitler: Figur c. sp-orbitler er et u fr e blig f s- og p x -orbitler. De øverste svrer til t be er forskut u e positive x-kse, ees e eerste er forskut lgs e egtive x-kse. sp -hybriiserig so kees fr polycetyle (fig. ), Fullere (fig. ) og otubes (fig. ). er er er tre sig-biiger (trigol biig) til æreste boto og e pi-biig (vikelret på olekylet). Figur. Del f polycetyle.

og eelig ses eth (Fig. e) og it (ikke vist) so er e sp - hybri. Alle fire er sig-biiger (tetrgol biig). Figur e. Meth e ets fire ekeltbiiger. Notubes: For t e e otube rulles et grfitlg op ligeso et kylligeet til t e e cylirisk for e e såklt Buckybll i hver ee (se fig. og fig. ). Figur. Dette billee, er viser tre eksepler på otubes, er ulåt fr e rtikel i Physicsweb 988 so i øvrigt giver e go første itrouktio til eet otekologi. http://physicsweb.org/rticles/worl///9 E så kofigurtio kles også for e Sigle-Wlle NoTube forkortet SWNT. Typiske otubes hr e ieter på c. 5 og k hve e ustrækig på op til flere ikroeter. Dee for er ekstret stor brustyrke og k optræe so e elektrisk leer æste ue ost i visse tilfæle, ikke t forveksle e e superleer. Oprieligt hve først uviklet såklte Multi Wlle Notubes (MWNT)so består f SWNT s viklet i i hie so e russisk ukke (Bbuschk). 4

Figur. E Buckybll består typisk f 60 crbotoer bygget op so e fobol e vekslee petgoer og hexgoerog er opklt efter e Aerikske rkitekt Buckister Fuller, er esigee kupler. Afhægig f hvor er rulles op fås tre forskellige uligheer, er vil blive forklret i æste fsit: På fig. ses e Archir-SWNT øverst E Zigzg-SWNT i ite Og eelig e Chirl-SWNT eerst. Det hexgole gitters geoetri: Det hexgole gitter (lle vikler i e hexgo er 60 o ) er krkteriseret ve to vektorer klet og (se fig. 4). På figure ses e to vektorer so ugår fr et tilfæligt vlgt pukt i et hexgole gitter. Figur. 4. Gruvektorere i et hexgole gitter. 5

6 Norlt i tetikuervisige beyttes bsisvektorer so går lgs x- og y- ksere, e på gru f e hexgole struktur er et hesigtsæssigt t beytte og i steet. Forålet er t bestee ietere i e SWNT og et sker ve først t bestee kooritsæt, læger og sklrproukter f isse vektorer. Det er klrt fr fig. 4 t lægere f isse to vektorer er es. Projekt. Gør ree for t: NAN(.) Projekt. Gør ree for t vektoreres kooriter i kooritsysteet er givet ve følgee utryk. NAN(.)

De chirle vektor eller rollup vektor: Vi skl u stuere oprulige. På fig. 5 er iteget et usit f et grfitlg e uggspukt i puktet O. De lge pil er prllel e vektor og er e vikel på 0 o e x-kse. B' B O A O Figur 5. Defiitio f e chirle vektor og trsltiosvektor OB T. M ruller op o ee kse. Vi ifører u e såklte rollup vektor også klet e chirle vektor er går fr O til A. Sistævte pukt er på fig.5 et ve t tge vektor fire gge plus vektor to gge. Nu teges e lije vikelret på gee O. Puktet B svrer til t gitteret getger sig selv. Vektor BB er prllel e vektor. Tubekse OB også klet trsltiosvektore T, et vil sige e kse so grfitgitteret rejes o er vikelret på vektor. De veer vi tilbge til. Nu rulles op, så t O rører A og B rører B. Voil så hr vi e otube f type SWNT! Vektor er geerelt bestet f tlprret (,) hvor og er hele tl så t: 7

NAN(.) På fig. 5 er ltså: (,) (4,) NAN(.4) Projekt. Beste vektor s kooriter. M k iele i følgee tre tilfæle: vis kles et for e Archir. vis f.eks. 0 er et e Zigzg. Ellers kles et for Chirlt. Oveståee figur er ltså chirlt. Neefor i fig. 6 ses e Archir e: (,) (,) NAN(.5) 8

O B O B' A Figur 6. E Archir (,) kofigurtio. Projekt 4. Beste vektor s kooriter for ee Archir. Oprulige sker her okrig y-kse eller vektor OB. Eelig ses og e Zigzg i fig. 7 : (,) (,0) NAN(.6) 9

Oprulige sker her okrig e skrå kse er er vikle 0 o e x-kse. B' B A O O Figur 7. E Zigzg (,0) kofigurtio. Projekt 5. Beste vektor s kooriter for e Zigzg. Vi vil fie u f hvor stor ietere er utrykt ve hjælp f tllee og. Fr vektorregig fås for læge f rollup vektore: 0

cos(60) NAN(.7) Det giver ifølge NAN(.) ) ( NAN(.7b) Dere fås for ietere f otube: π π NAN(.7c) Specielt for e rchir er: π NAN(.8) og for e zigzg: π NAN(.9)

Projekt 6. Beste ietere i oeter for e tre ævt tilfæle. Fr vektorregig fås for vikle elle rollup vektore og vektore: cos(v) NAN(.0) cos(v) Projekt 6b. Gør ree for t et fører til følgee resultt: cos(v) / NAN(.0b) Projekt 6c. For rchir er. Gør ree for NAN(.) og t vikel v er 0 grer. cos( v) NAN(.) Projekt 6. For zigzg er 0. gør ree for NAN(.) og t vikel v er 0 grer. cos( v) NAN(.) Projekt 6e. Beste vikle i et chirle tilfæle ævt tiligere.

Projekt 6f. Gør ree for t i et chirle tilfæle vil vikle ligge elle ul og 0 grer. it: sæt i NAN(.0b) og iteg på loeregere utrykket for cos(v) og beste iiu ht.. Fysiske forhol for SWNT: Der gæler ogle iteresste fysiske forhol for såe SWNT. M k vise t hvis: q NAN(.) hvor q er et helt tl, så vil e SWNT opføre sig so et etl (stof so er leee) og ellers so e hlvleer (stof er er leee/isoleree ve forskellige påvirkiger). Projekt 7. Gør ree for t ehver rchir SWNT å opføre sig so et etl. Projekt 7b. Uersøg o er er ogle -værier er fører til et etl for e zigzg SWNT. Projekt 7c. Det chirle tilfæle vist på fig. 5. Opfører et sig so et etl eller hlvleer? Projekt 7. Lv e chirl SWNT er ugør et etl. Et proble ve frestillige er t ikke lle tubes skbes efter se øster, e so e blig f f.eks. rchir og zigzg SWNT s. Trsltiosvektore*: Tubekse også klet trsltiosvektore T er vikelret på vektor. Vektor T er bestet f tlprret (t,t ) hvor t og t er hele tl så t: NAN(.4) T t t

Dee vektor svrer til et første gitterpukt hvor systeet getges. D e chirle vektor og trsltiosvektore er vikelrette på hie gæler: T 0 NAN(.5) Det giver: ( ) (t t ) 0 NAN(.6) og ere: t t ( t t ) 0 NAN(.7) Beyttes NAN(,) fås efter lit regerier: ( ) t ( ) 0 t NAN(.8) e løsig er: t t R R NAN(.9) vor R er største fælles ivisor for () og (). 4

Regeeksepel.. Det chirle tilfæle (,) (4,). Vi fier () 0 og () 8. De største fælles ivisor er. Det giver: t 4 og t - 5. Og ere: T 9 NAN(.0) Projekt 8. Gør ree for t e Archir (,) hr: t og t - og beste vektor T. Projekt 8b. Gør ree for t e Zigzg (,0) hr: t og t - og beste vektor T. For læge f T fier vi so uer NAN(.7): T t t t t NAN(.) Det giver ifølge NAN(.7b) : T (t t t t ) NAN(.) Projekt 9. Vis t et fører til følgee utryk. er skl u hole tuge lige i ue og kue håtere kvrtet på e toleet størrelse. T ( R ) NAN(.) Det giver i lt: 5

T ( R NAN(.4) vor stort er egetlig relet f OBB A og hvor ge hexgoer er er egetlig? Projekt 0. Gør først ree for t et(, ) NAN(.5) Projekt 0. Gør ree for (it: vektor og T er orthogole): et(,t) ( R ) NAN(.6) Projekt. Beste relet for e tre eksepler. Det giver følgee resultt for tllet f hexgoer: et(,t) et(, ) ( R ) NAN(.7) D er er crbotoer for hver hexgo (overvej et ve t rkere på e figur f grfit) fås eelig tllet f toer: 4 ( R ) NAN(.8) Projekt. Beste for e tre eksepler tllet f crbotoer for hver hexgo. 6

Et pr goe referecer: http://e.wikipei.org/wiki/crbo_otube http://eoel-web.gtri.gtech.eu/jrey/i.shtl http://www.p.su.eu/cp/csc/tproperties/ http://physicsweb.org/rticles/worl//06/7 http://physicsweb.org/rticles/worl//6/8 Litertur. Physicl Properties of Crbo Notubes. R. Sito et l, Iperil College Press. 7