класификация на наноматериали

Наноматериал може да се дефинира като материал, състояща се от нано елементи или съдържащи нанометрични включвания, които силно зависят от неговите свойства. За да включва разнообразие на наноматериалите за производствени технологии и функционални характеристики материали, които са обединени само от размера на техните структурни елементи.

Ris.184 нула двумерен (а), двуизмерен (б) едномерен и (в) дисперсната фаза.

Нулева двуизмерни наноматериали. За нула триизмерни наноматериали или диспергират системи (ris.184a) включват нано (ултрафини) прахове и наночастици 1-100 пМ.

Наночастиците. Наночастици наречен частици са по-малки от 100 пМ. Наночастиците се състоят от малък брой атоми и техните свойства се различават от свойствата на насипния материал, състоящ се от същите атоми, (вж. Фиг. 185). Наночастици с размери по-малки от 10 пМ, наречени наноклъстери. Обикновено, в nanocluster съдържа до 1000 атома.

Фиг. Фотографското изображение 185 от сребърни наночастици,

Металните клъстери на няколко атома могат да бъдат изпълнени като

ковалентна или метален тип връзка. Метални наночастици имат висока реактивност и често се използват като катализатори.

Метални наночастици обикновено са необходими за правилната форма на октаедър, icosahedron tetradekaedra (ris.186).

Ris.186 Възможни форми на метални наночастици

Фиг. Модел 187 на метални наночастици.

Сребърни наночастици се използват широко в козметиката, паста за зъби, дезинфектанти и др Техните уникални свойства са обяснени от електрохимичната потенциала на повърхността (ris.187).

Агломерати (общо) - няколко частици съединени в по-големи образувания. Агломерати и агрегати се отличават с наличието на вътрешна порьозност. Агломератите присъстват на взаимодействие на кухини и агрегати - не.

Клъстери на инертни газове. Това е най-простите наночастици (нано-обекти). Атомите на инертни газове (хелий, неон, аргон и т.н.) (Ris.188) с изцяло запълнени електронен слой взаимодействат слабо един с друг с помощта на Ван дер Ваалс сили. В описанието на такива частици с достатъчно добър модел точност е приложими твърди топки. Свързващата енергия, т.е. енергия. изразходвани за един атом разделяне на наночастиците е много малък, обаче съществуват тези частици при много ниски температури (не по-висока от 10-50 0 ° С).

Фиг. 188 от наноклъстери 16, и аргон атома Ris.189Model йонен chastitsyNaCl.

Йонийски клъстери. Йонни клъстери представляват класически модел, подобен на йонна илюстрация връзка кристален reshetkeNaCl (ris.189). Ако йонната частицата е достатъчно голям, тогава структурата е близка до тази на насипния материал.

Тези йонни съединения се използват при създаването на висока резолюция фотографски филм, различни области на микроелектрониката и електро-оптика.

Fractal клъстери. Fractal обект е разклонена структура. Това са черни, колоиди azrozoli, аерогелове. Фракталът е обект, където с увеличаване на увеличение може да бъде визуално разглежда като една и съща структура се повтаря при всички нива и във всякакъв мащаб (ris.190).

Ris.190 Модел фрактални частици

Ris.191 фулеренова C60

Фулерени. Фулерени са кухи частици формира polyhedra (5 и 6-gons) въглеродни атоми, свързани чрез ковалентна връзка. Специфични фулерени се извършва между частици от 60 въглеродни атома С60, наподобяващ футбол топка (ris.191).

Фулерени могат да бъдат използвани за създаване на нови антифрикционни покрития и смазващи вещества, новите горива, диамантени-подобни съединения с ултра висока твърдост като сензори и различни бои.

Квантови точки - е малки пирамиди 50-100 атома, от материал, пуснати на единичен кристал от друг материал (ris.192). Размерът на квантовата точка е няколко десетки нанометра. Електронната спектър на идеалната квантова точка съответства на електронен спектър на един атом, въпреки че действителното квантовата субект в този случай може да се състои от стотици хиляди атоми. Именно поради тази причина, че квантови точки също се наричат ​​"изкуствени атоми". С оглед на малкия размер на квантова точка въз основа на това е възможно да се изгради различни полупроводникови устройства, използващи за нейното функциониране квантовите ефекти размер. ново поколение лазери базирани на квантови точки geterostukturah работят перфектно, потвърждаващи старата истина, че науката не е неприкосновена догма. Дълго време се е смятало, че да расте от кристал с парчета от друг материал вътре, без дефекти, е невъзможно. Какво те накара стотици лабораторни мини СИ Alferov, може да се нарече

Ris.192 квантова точка

революция в лазерна физика. Ако по-рано учените, отглеждане на кристали за лазери, са били принудени да се контролира изцяло от процеса, но сега ситуацията е различна - трябва да се структурира самата се разраства! "Това е най-новата технология на отглеждане материал", - каза академик Alferov. - "Традиционно heterostructure материали като галиев арсенид и индий арсенид се получава чрез поставяне на слой по слой. Преди много години, от това проучване, ние прилага слоевете под ръка един на друг. Тази работа изисква голямо внимание и стрес. Но сега сме решили този проблем, и е природата ни помага да получите в процеса на отглеждане на различни ансамбли на квантови точки. Факт е, че ако правилно, за да вземете всички параметри: температура, скоростта на нанасяне, съотношението на потока от атоми, кристалът расте без дефекти. И той ще се повиши. Това може значително да се подобрят свойствата на полупроводникови устройства, например, температура стабилността на лазерни диоди. "

Един от участниците в работната Николай Ledentsov, говори по време на международен семинар на тема "Нанотехнологии в физика, химия и биотехнологии", се пошегува, че сега, знаейки законите на растеж наноматериали, и може да бъде забавно: място на квантови точки като чинийки, тъкат мъниста от точки създават по-големи и малки nanoislands. За тази шега има голямо бъдеще - промяна на местоположението на квантови точки може да се променя и регулиране на свойствата на кристала.

Двумерни наноматериали. Диспергиране на двуизмерни органи се характеризира с две измерения, които се определят в две взаимно перпендикулярни посоки, а третият L в размер не засяга способността за диспергиране. Двуизмерните системи съдържат влакна, нишки, капиляри, които имат makrodlinu и другите два са измерени в нанометри (ris.184b). Т.е. триизмерни наноматериали - са обекти под формата на нишки. Такива обекти могат да бъдат диаметър наножица от 1 до 100 nm izmetalla, полупроводникови (ZnO), сулфид (CDS), нитрид (GaN); въглеродни нанотръби и chalcogenides (съединения с селен, MoSe2); nanorods с типичен диаметър от около 10 nm; ДНК молекули и вируси.

Quantum тел - набор от квантови точки депозирани от микроскоп сканиране на кристал субстрат. Те ви позволяват да се променят свойствата

кристали и създават множество проводящи пътища.

Едномерна наноматериали. В случай на едномерни органи само един размер определя вариация (ris.184v). Едномерния материали включват филми, мембрани, покрития - които дебелина се измерва в нанометри (1-100 пМ), а другите два са на макроскопични размери. Това може да включва тънък повърхностен полупроводникови, двуизмерни масиви от наночастици от метали, полупроводници и магнитни материали.

Наблюдение на повърхността на локви, водоеми или езера дъга пета от дизелово гориво или бензин, rasteksheysya на повърхността на водата. Това е пример на дебелината на филма на няколко нанометра. Филми на различни вещества са приблизително на дебелината на един от обектите на нанотехнологиите.

Най-тънък филм се състои от един атомен слой от материал, отложен върху повърхността на твърдо вещество или течност. Тези филми са наречени Langmuir-Блоджет филми.

Ris.193 Модел heterostructure

Филми или слоеве сглобени от полупроводникови материали, наречени heterostructure (ris.193). В heterostructure може да се състои от последователност от полупроводниковите слоеве десетки нанометра няколко дебели. Този тип хетероструктури се използва за създаване на ярки светодиоди.