Основные понятия в нанотехологиях

В последние годы нанотехнология становится одной из наиболее важных и перспективных областей знаний в физике, биологии, химии и технических науках. Нанотехнология уже обеспечивает новые направления в технологическом развитии в различных сферах деятельности человека. Основной принцип развития нанотехнологии базируется на понимании того, что частицы имеющие размеры менее 100 нм, а точнее от 1 до 100 нм, придают материалам и веществам совершенно иные свойства, что в свою очередь позволяет создавать материалы с различными свойствами[2].

Так называемые наночастицы - это мельчайшие структуры, размером не больше одной миллионной метра. Форма наночастиц зависит от методов получения, они могут иметь гексагональную, сферическую, игольчатую, хлопьевидную, форму, аморфную или мелкокристаллическую структуру. Вследствие того, что они состоят из около ста или меньшего количества атомов, в основном это материалы из зерен или монокристаллы, их свойства отличаются от свойств атомов связанных в объемном веществе.

В настоящий момент в научно-технической литературе еще не определили точные различия между терминами «кластер», «наночастица» и «квантовая точка». В основном термин «кластер» применим к частицам с небольшим числом атомов, термин «наночастица» относят для более крупных атомов, чаще всего он применяется для описания свойств углерода и металлов. «Квантовой точкой» обычно называют частицы островков или проводников, квантовые ограничения которых (носителей зарядов или экситонов) влияют на их свойства.

В литературе присутствует достаточно условная классификация кластеров атомов на основании размера и их связи между размероми частиц и количествами составляющих их атомов. Считают, что у неорганической молекулы имеется до 10 атомных кластеров, у наночастицы – до 10⁵ атомных кластеров, а у объемного материала - более 10⁵.

Данное определение в основе которого лежат только размеры атомных кластеров не совсем приемлемо, поскольку не учитывает различий между наночастицами и молекулами. Большинство молекул состоят из более 25 атомов, а особенно молекулы биологического происхождения. Почти не представляется возможным обусловить четкую грань между ними. Потому как их можно создать, и дроблением объемного материала и посредством сборки атомов. Размеры у наночастиц меньшие чем критические длины, характеризующиеся множеством физических явлений, и придают им уникальные свойства. Большинство физических свойств определяется отдельной критической длиной и специфическим расстоянием тепловой диффузии, или длиной рассеивания.

Электропроводность металлов зависит, в основном от расстояния, которое проходит электрон между двумя соударениями колеблющихся атомов или атомов примесей в твердом теле, а именно расстоянием средней длины свободного пробега, или свойственная им длина рассеяния. Если размер у частиц меньше расстояния средней длины свободного пробега, то вполне вероятно появление новых, а то и иных физических и химических свойств [3].

Дата добавления: 2015-08-31