Особенности нанообъектов

Типы нанообъектов
0D: наночастицы, нанозерна, нанокластеры
В трех измерениях проявляются квантовые свойства
1D: нановолокна, нанопроволка
Есть длина
2D: нанопокрытия, нанопленки
Толщина дает квантовые эффекты
Свойства нанообъектов связаны с характерными размерами. При уменьшении размеров нанообъектов начиная с определенного порога их свойства кардинально меняются. Так, при уменьшении размеров начиная с величины, определяемой длиной волны де Бройля для электронов, нанокластер приобретает признак, присущий только атомам, а именно – квантовый размерный эффект. Для металлов этот порог составляет порядка 0,5 нм.

В отличие от физико-химических свойств, определяемых электронным строением атомов, основные механические свойства являются структурно-чувствительными, то есть зависимыми от конструкций различных построений атомов.

Квантовый размерный эффект
изменение термодинамических и кинетических свойств кристалла, когда хотя бы один из его геометрических размеров становится соизмеримым с длиной волны де Бройля электронов. Этот эффект связан с квантованием энергии носителей заряда, движение которых ограничено в одном, двух или трёх направлениях.
квантовая точка — это полупроводник, электрические характеристики которого зависят от его размера и формы. Чем меньше размер кристалла, тем больше расстояние между энергетическими уровнями.
Закон ома, параллельное и последовательное соединение …

Температура плавления
Зависимость температуры плавления от диаметра наночастицы золота.
Сплошная линия – расчетные, точки – экспериментальные значения, пунктир – температура плавления макроскопического образца

Свободная энергия
Схема изменения структуры и твердости Н по сечению объектов на расстоянии h от поверхности к сердцевине (a) и их классификация по структуре или размеру диаметра Д (б).
I, II, III, IV – области различных структурных состояний. 1,2,3,4 – группы объектов.

Нанокластеры
трансляционная симметрия – ее больше нет.

Наночастицы

Нанопленки

Нановолокна
УНТ, нановискеры, наностержни, нанонити
Особенная кристаллическая структура
Анизотропия поляризации излучения
Малодефектность, упругие релаксации