clasificarea nanomaterialelor

Nanomaterial poate fi definit ca un material alcătuit din elemente nanoscale sau care conțin incluziuni nanometrice, care depind puternic de proprietățile sale. Pentru a include o varietate de nanomateriale pentru fabricarea de tehnologie și caracteristici funcționale materiale care sunt uniți doar de dimensiunea elementelor lor structurale.

Ris.184 zero dimensional (a), o bidimensional (b) unidimensională și (c) faza dispersată.

nanomateriale Zero-dimensionale. nanomateriale zero-dimensional sau sistemele disperse (ris.184a) includ nano- (ultrafine) pulberi si nanoparticule 1-100nm.

Nanoparticulele. Nanoparticulele numite particule sunt mai mici de 100 nm. Nanoparticulele constau dintr-un număr mic de atomi și proprietățile acestora diferă de proprietățile materialului în vrac, format din aceiași atomi (vezi. Fig. 185). Nanoparticulele cu dimensiuni mai mici de 10 nm, numite nanoclusteri. De obicei, în nanocluster conține până la 1000 atomi.

Fig. Fotografică Imaginea 185 de nanoparticule de argint,

Clusterele de metal de câțiva atomi pot fi puse în aplicare ca

covalentă sau tip metalic de legătură. nanoparticule de metal au o reactivitate ridicată și sunt adesea folosite drept catalizatori.

nanoparticule de metal iau forma corectă de octaedru, tetradekaedra icosaedru (ris.186).

Ris.186 forme posibile de nanoparticule de metal

Fig. Modelați 187 din nanoparticule de metal.

nanoparticule de argint sunt utilizate pe scară largă în produsele cosmetice, pastă de dinți, dezinfectante, etc. Proprietățile unice ale acestora sunt explicate prin potențialul electrochimic al suprafeței (ris.187).

Aglomerate (agregate) - câteva particule a intrat în formațiuni mai mari. Aglomeratele și agregatele se disting prin prezența porozității interne. Aglomeratele sunt prezente goluri interparticule și agregate - nr.

Clusterele de gaze inerte. Acesta este cel mai simplu nanoparticule (nano-obiecte). Atomii de gaze inerte (heliu, neon, argon, etc.) (Ris.188) cu un coji de electroni complet umplut interacționează slab unul cu altul prin intermediul unor forțe Van der Waals. În descrierea unor astfel de particule cu un model de precizie suficient de bună este de bile solide aplicabile. Energia de legare, de exemplu, energie. petrecut pe un singur atom de separare a nanoparticulelor este foarte mic, cu toate acestea, există aceste particule la temperaturi foarte scăzute (mai mic sau egal cu 0 10-50 C).

Fig. 188 din nanoclusters 16, și atomii de argon Ris.189Model ionic chastitsyNaCl.

clustere ionice. clusterele de ioni reprezintă modelul clasic similar cu o reshetkeNaCl cristalină ionică legătură ilustrare (ris.189). Dacă particula ionic este suficient de mare, atunci structura sa este apropiată de cea a materialului în vrac.

Astfel de compuși ionici sunt utilizați în crearea de film fotografic de înaltă rezoluție, diferite domenii ale microelectronicii și electro-optice.

clustere fractale. obiect fractală este o structură ramificată. Acestea sunt negre, coloizi azrozoli, aerogels. Un fractal este un obiect, în care odată cu creșterea mărire poate fi văzută vizual ca fiind una și aceeași structură se repetă la toate nivelurile și în orice scală (ris.190).

particule fractale Ris.190 model

Ris.191 fullerene C60

Fullerene. Fullerene sunt particule tubulare formate poliedre (5 și 6-gon) de atomi de carbon legați printr-o legătură covalentă. fullerene particulare are loc între particule de 60 atomi de carbon C60, care seamănă cu o minge de fotbal (ris.191).

Fullerene pot fi folosite pentru a crea noi acoperiri anti-frecare și lubrifianți, noii carburanți, compuși de tip diamant, cu duritate foarte mare ca senzori și diverse vopsele.

puncte cuantice - este piramide mici de 50-100 atomi de material plasat pe un singur cristal din alt material (ris.192). Dimensiunea punctului cuantic este câteva zeci de nanometri. Spectrul electronic al unui punct cuantic ideală corespunde unui spectru electronic al unui singur atom, deși entitatea cuantică efectivă în acest caz, poate consta în sute de mii de atomi. Acesta este motivul pentru care punctele cuantice sunt, de asemenea, numite „atomi artificiali“. Având în vedere dimensiunea redusă a cuantumului dot bazat pe este posibil să se construiască diverse dispozitive semiconductoare care utilizează pentru funcționarea acestuia efectele cuantice de dimensiune. o nouă generație de lasere bazate pe puncte cuantice geterostukturah funcționează perfect, care confirmă vechiul adevăr că știința nu are nici o dogmă inviolabile. Pentru o lungă perioadă de timp sa crezut ca sa creasca un cristal cu bucăți de alte materiale în interior, fără defecte este imposibil. Ceea ce a făcut sute de mine de laborator JI Alferov, poate fi numit

dot cuantic Ris.192

revoluție în fizică cu laser. În cazul în care oamenii de știință mai devreme, in crestere cristale pentru lasere, au fost forțați să controleze complet procesul, dar acum situația este diferită - aveți nevoie pentru a structura în sine este în creștere! „Este noua tehnologie de materiale cultivare“, - a spus academicianul Alferov. - „materiale In mod traditional heterostructuri precum arsenide galiu și indiu arseniura se obține prin suprapunerea unui strat cu strat. în urmă cu mai mulți ani, de la acest studiu, am aplicat straturile de pe mâna reciproc. Acest lucru este necesar o mare atenție și de stres. Dar acum am rezolvat această problemă, și are natura ne ajută să intre în procesul de creștere o varietate de ansambluri de puncte cuantice. Faptul este că, dacă în mod corect pentru a ridica toti parametrii: temperatura, viteza de depunere, raportul dintre fluxul de atomi, cristalul crește fără defecte. Și el se va ridica. Acest lucru poate îmbunătăți dramatic proprietățile dispozitivelor semiconductoare, de exemplu, stabilitatea temperaturii diode laser. "

Unul dintre participanții la muncă Nikolay Ledentsov, vorbind la un seminar internațional „nanotehnologie in fizica, chimie si biotehnologie“, a glumit că acum, cunoscând legile creșterii nanomaterialelor, și poate fi distractiv: loc de puncte cuantice ca farfurioare, margele țese de puncte creează mai mari și nanoislands mici. Pentru aceasta gluma are un mare viitor - varierea locația de puncte cuantice pot fi schimbate și ajusta proprietățile cristalului.

nanomateriale bidimensionale. Dispersibility corpurilor bidimensionale se caracterizează prin două dimensiuni, care sunt determinate în două direcții reciproc perpendiculare, iar al treilea L în dimensiune nu afectează dispersabilitatea. Sistemele bidimensionale cuprind fibre, filamente, capilare care au makrodlinu și celelalte două dimensiuni sunt măsurate în nanometri (ris.184b). Ie nanomaterialele dimensionale - sunt obiecte sub formă de fire. Astfel de obiecte pot fi diametrul nanofire de la 1 la izmetalla 100nm, semiconductor (ZnO), sulfură (CdS), nitrură (GaN); nanotuburi de carbon și calcogenuri (compuși cu seleniu, MoSe2); nanorozi cu un diametru tipic de aproximativ 10nm; molecule de ADN și virusuri.

sârmă Quantum - un set de puncte cuantice depuse printr-un microscop de scanare pe un substrat de cristal. Acestea vă permit să modificați proprietățile

cristale și de a crea o varietate de căi conductoare.

nanomateriale o singură dimensiune. În cazul corpurilor unidimensionale o singură dimensiune determină variația (ris.184v). Materialele unidimensionale includ filme, membrane, acoperiri - care grosime este masurata in nanometri (1-100nm), iar celelalte două dimensiuni sunt de dimensiuni macroscopice. Aceasta poate include, de asemenea, suprafața de semiconductoare subțiri, bidimensionale matrici de nanoparticule de metale, semiconductori și materiale magnetice.

Urmărind pe suprafața bălți, iazuri sau lacuri curcubeu calcai diesel sau pe benzină, rasteksheysya pe suprafața apei. Acesta este un exemplu al grosimii filmului a unui nm câteva. Filmele de diferite substanțe sunt aproximativ grosimea unuia dintre obiectele nanotehnologiei.

Cel mai film subțire constă dintr-un singur strat atomic de material depus pe suprafața unui solid sau lichid. Aceste filme sunt numite filme Langmuir-Blodgett.

Modelul Ris.193 heterostructuri

Pelicule sau straturi asamblate din materiale semiconductoare, numite heterostructuri (ris.193). Heterostructuri poate fi alcătuit dintr-o secvență de semiconductoare straturi zeci de câteva nanometri grosime. Acest tip de heterostructures sunt folosite pentru a crea LED-uri luminoase.