Нанокристалл

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Нанотехнология
Файл:Linsa prelomlena rentgenovskich lutshey.jpg
Линза из кремния для преломления Х-лучей

Нанокристалл или кристалл (от греч. κρύσταλλος, изначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл) — объект нанотехнологий на микроуровне:

Наночастицы, нанопорошки — объекты, у которых три характеристических размера находятся в диапазоне до 100 нм.[1]

С другой стороны, объектом нанотехнологий (НТ) могут быть и макроскопические объекты, атомарная или молекулярная структура которых создаётся благодаря контролируемому запрограммированному распределению микрочастиц на уровне отдельных атомов или молекул.

Эти материалы представляют огромный технологический интерес, так как многие из их электрических и термодинамических свойств показывают сильную зависимость от размера и поэтому они могут использоваться при помощи осторожных производственных процессов.


Введение[править]

Нанокристаллы делятся на:

Идеальный нанокристалл — это трёхмерная частица совершенной структуры, лишенная всех дефектов строения, скорее это математический объект, имеющий полную, свойственную ему симметрию, идеально гладкие грани и т. д. Идеальный нанокристалл (кристалл) является теоретической моделью, широко используемой в теории твёрдого тела.

Реальный нанокристалл всегда содержит различные дефекты, неровности на гранях и пониженную симметрию вследствие воздействия окружающей среды. Реальный нанокристалл вообще может не обладать кристаллографическими гранями, но у него сохраняется главное свойство — закономерное положение атомов в решётке.

Основной отличительный признак свойств кристаллов в том числе и нанокристаллов — их анизотропия, то есть зависимость их свойств от направления, тогда как в изотропных (жидкостях, аморфных твёрдых телах) или псевдоизотропных (поликристаллы) телах свойства от направлений не зависят.

Виды наук, изучающих нанокристаллы[править]

Нанокристаллы изучают:

Область изучения свойств нанокристаллов — целая научная отрасль. Например, все полупроводниковые свойства некоторых кристаллов, нанокристаллов (на основе которых создаётся точная электроника и, в частности, компьютеры) возникают именно за счет наличия примесей и дефектов в структуре решётки нанокристалла.

Происходение понятия нанокристалл[править]

Fahlman, B. D. описал нанокристалл как любой наноматериал, по крайней мере, с одним измерением 100нм. Это по его выражению — единичный кристалл.[2] Более точнее, любой материал с размерами меньше, чем 1микрометр, то есть, 1000 миллимикронов, должен упоминаться как наночастица, но не нанокристалл. Например, любую частицу, которая показывает области кристалличности, нужно назвать наночастица или наногруппа в зависимости от количества измерений в пространстве. В случае трехмерного расположения атомов в пространстве элемента твёрдого вещества логично вытекает название — нанокристалл.

Данные материалы представляют огромный технологический интерес. Многие из их электрических и термодинамических свойств показывают сильную зависимость размера и могут поэтому использоваться через осторожные производственные процессы.[3]

Нанокристалл и наноматериалы[править]

Прозрачные наночастицы также представляют интерес, потому что они часто обеспечивают единственную область применения прозрачной системы, которая может быть изучена и обеспечить информацией, которая может помочь объяснять поведение макроскопических образцов подобных материалов, без присутствия усложнения границ зерна и других дефектов. Полупроводники нанокристаллов в диапазоне размера sub—10нм часто упоминаются как квантовые точки.

Прозрачные наночастицы, сделанные с цеолитом используются в качестве фильтра, для перевода сырой нефти на дизельное топливо на заводе по очистке нефти ExxonMobil в Штате Луизиана, как метод более дешевый, чем обычный.

Наилучшая электролюминисцентия была получена в кремниевом нанокристалле.[4], [5].

Дата регистрации тоговой марки NanoCrystal - зарегистрирована в Ирландии, которая используется в Elan†™ s, составляющей основу мукомольныого процесса, состоящего из наночастиц. Что было отличетельной частью формулы при составлении заявки на изобретение.[6]

Нанооптика[править]

Наносреда из электромагнитно-двойных пар золотых точек

В наносозданной среде получен эффект взамодействия электромагнитных волн с сильным магнитным ответом в зоне видимого спектра электромагнитных волн («видимых-легких частот»), включая полосу с отрицательным магнетизмом. Среда сделана из нанокристаллов — электромагнитночувствительных двойных пар золотых точек с геометрией и симметрией, тщательно разработанной на нанометрическом уровне. Возникающий магнитный ответ получен в зоне частот 600-700 ТГц (1012 Гц), в диапазоне зелёный — часть фиолетового цветов получается благодаря возбуждению антисимметричного плазменного резонанса. Высокочастотная проходимость проявляет себя качественно с новым эффектом оптического взаимодействия в данных условиях применения нанотехнологий. Это впервые показывает возможность применения электромагнетизма в зоне видимых частот и прокладывает путь в видимой оптике для получения оптических систем с лучшими показателями преломления, прозрачности к определённым лучам света.[7]

Научные группы[править]

  • Лаборатория химического материаловедения;
  • Лаборатория физики твердого тела;
  • Лаборатория полупроводниковой электроники;
  • Лаборатория диагностики неорганических материалов;
  • Лаборатория керамических композиционных материалов;
  • Лаборатория структурных исследований (Область деятельности: наноматериалы, рентгеновская оптика, электронная микроскопия);
  • Лаборатория 04 "Физика границ зерен и нанокристаллов";
  • Лаборатория фотобиохимии (Область деятельности: Биоорганическая химия, Наноматериалы);
  • Лаборатория тугоплавкой керамики и наноматериалов;
  • Лаборатория физикохимии наноразмерных систем (Область деятельности: Наноматериалы, Неорганическая химия, Физическая химия);
  • Лаборатория оптики и электрофизики:
    • Область деятельности: Физика твердого тела, Физическая электроника;
    • Научные интересы: Исследование и моделирование оптических, электрических и магнитных свойств материалов с пониженной размерностью на основе кремния, Развитие физических основ технологии роста новых материалов на основе кремния и встроенных в кремниевую решетку нанокристаллитов полупроводниковых силицидов, Разработка и исследование свойств новых видов полупроводниковых приборов на кремнии с использованием систем пониженной размерности. [8]

См. также[править]

Ссылки[править]

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocrystal
  2. Fahlman, B. D. Materials Chemistry; Springer: Mount Pleasant, MI, 2007; Vol. 1, pp 282–283.
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocrystal
  4. Light Emission from Silicon Nanocrystals - Size Does Matter ! { Robert G. Elliman et al.
  5. P.M. Fauchet et al. / Optical Materials 27 (2005) 745–749
  6. See for example US TM Reg. Nos. 2386089 / 2492925 and EU CTM Reg. No. 000885079
  7. http://onnes.ph.man.ac.uk/nano/index.html
  8. http://www.nanometer.ru/group_list.html?F%5BPROP_keywords%5D=%ED%E0%ED%EE%EA%F0%E8%F1%F2%E0%EB%EB