В объемных телах средняя длина свободного пробега электронов меньше размера систем за счет рассеяния на дефектах, границах

НАНОСТРУКТУРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Размеры нанообъектов лежат в пределах от 1 до 100 нм.

По геометрическим признакам:

Нольмерные - атомные кластеры и частицы,

Одно- и двухмерные - нити, слои, покрытия,

трехмерные - объемные нанокристаллические материалы.
Причины особых свойств высокая удельная поверхность и энергетическая активность наночастиц – самоорганизация.

В иерархии масштабов выделяют диапазоны

Субмикрокристаллический (D >100 нм)

Наноразмерный (D=30-100 нм)

Наноструктурный (D < 30 нм)

Потеря твердым телом кристаллического строения.

 

Физические причины специфики наночастиц и наноматериалов

1) В нанообъектах количество приповерхностных или зернограничных атомов становится сравнимым с количеством атомов в объеме.

2) Атомы на поверхности имеют малое число завершенных связей. Это приводит к увеличению химической, каталитической активности наноматериалов.

4) Размерные эффекты в нанообъектах обусловленны рассеянием, рекомбинацией и отражением на границах. Если размер объекта сравним с длиной свободного пробега носителя, то процессы протекают более интенсивно и сильно зависят от геометрии образца.

5) Для атомов нановещества характерна самоорганизация и самосборка. т.е. бъединение атома в кластер и образование геометрических структур

6) Квантовые закономерности поведения электронов. С позиции квантовой механики электрон может представлен волной. Распространение волны в твердом теле контролируется эффектами,

 

Квантово-механические явления

Квантовое ограничение, баллистический транспорт и туннелирование.

В объемных телах квантовое ограничение реализуется в трех направлениях.

Квантовые пленки – это двумерные структуры, в которых квантовое ограничение действует только в одном направлении – по толщине пленки

Квантовые проволоки – это одномерные структуры, в которых квантовое ограничение действует в двух направлениях по сечению проволоки.

Квантовые точки – это нульмерные структуры, в которых движение носителей заряда ограничено во всех трех направлениях.

В объемных телах средняя длина свободного пробега электронов меньше размера систем за счет рассеяния на дефектах, границах.

Баллистический транспорт перенос электронов без рассеяния.

Тунне́льный эффект — преодоление частицей потенциального барьера в случае, когда её полная энергия меньше высоты барьера.