НАНОСТРУКТУРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Размеры нанообъектов лежат в пределах от 1 до 100 нм.
По геометрическим признакам:
Нольмерные - атомные кластеры и частицы,
Одно- и двухмерные - нити, слои, покрытия,
трехмерные - объемные нанокристаллические материалы.
Причины особых свойств высокая удельная поверхность и энергетическая активность наночастиц – самоорганизация.
В иерархии масштабов выделяют диапазоны
Субмикрокристаллический (D >100 нм)
Наноразмерный (D=30-100 нм)
Наноструктурный (D < 30 нм)
Потеря твердым телом кристаллического строения.
Физические причины специфики наночастиц и наноматериалов
1) В нанообъектах количество приповерхностных или зернограничных атомов становится сравнимым с количеством атомов в объеме.
2) Атомы на поверхности имеют малое число завершенных связей. Это приводит к увеличению химической, каталитической активности наноматериалов.
4) Размерные эффекты в нанообъектах обусловленны рассеянием, рекомбинацией и отражением на границах. Если размер объекта сравним с длиной свободного пробега носителя, то процессы протекают более интенсивно и сильно зависят от геометрии образца.
|
|
5) Для атомов нановещества характерна самоорганизация и самосборка. т.е. бъединение атома в кластер и образование геометрических структур
6) Квантовые закономерности поведения электронов. С позиции квантовой механики электрон может представлен волной. Распространение волны в твердом теле контролируется эффектами,
Квантово-механические явления
Квантовое ограничение, баллистический транспорт и туннелирование.
В объемных телах квантовое ограничение реализуется в трех направлениях.
Квантовые пленки – это двумерные структуры, в которых квантовое ограничение действует только в одном направлении – по толщине пленки
Квантовые проволоки – это одномерные структуры, в которых квантовое ограничение действует в двух направлениях по сечению проволоки.
Квантовые точки – это нульмерные структуры, в которых движение носителей заряда ограничено во всех трех направлениях.
В объемных телах средняя длина свободного пробега электронов меньше размера систем за счет рассеяния на дефектах, границах.
Баллистический транспорт перенос электронов без рассеяния.
Тунне́льный эффект — преодоление частицей потенциального барьера в случае, когда её полная энергия меньше высоты барьера.