ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Размещение материала

Для размещения материала в данном разделе заполните пожалуйста эту форму.

Кадры

Фотогалерея

НИОКР

Размерные ограничения в нанотехнологии / 05.12.2008

© В.П.Бокарев. канд. хим. наук, АООТ "НИИМЭ" и завод "Микрон"

Источник: Журнал "Нано- и микросистемная техника"

На примерах изменения координационного числа атомов в кристаллах и температуры плавления кристалла рассмотрено влияние размера на физико-химические свойства нанокристаллов. К настоящему времени большое развитие получили разнообразные способы создания наноструктур и закрепления их на разнообразных поверхностях. Уже сейчас нанопленки применяются при создании действующих нанотранзисторов [1]. Вместе с тем для использования таких структур в науке и технике необходимо знание их физических и физико-химических свойств.

На примерах изменения координационного числа атомов в кристаллах и температуры плавления кристалла рассмотрено влияние размера на физико-химические свойства нанокристаллов.

К настоящему времени большое развитие получили разнообразные способы создания наноструктур и закрепления их на разнообразных поверхностях. Уже сейчас нанопленки применяются при создании действующих нанотранзисторов [1]. Вместе с тем для использования таких структур в науке и технике необходимо знание их физических и физико-химических свойств. Невозможность применения “зонной теории” для описания свойств наноструктур и сложности с экспериментальным измерением физико-химических свойств таких объектов привели к различным моделям оценки их свойств. Так, в работе [2] теоретически рассчитаны прочностные характеристики нанопластинок и нанобрусков Si и Al в зависимости от размера. Показано, что при размерах  отличие прочностных характеристик наноструктур от тех же свойств при макроразмерах превышают 10%. Авторы работы [3] отмечают, что термическая стабильность наноустройств обеспечивается при их линейных размерах, больших 10 нм.

Целью данной работы являлась оценка зависимостей температуры плавления наноструктур и среднего координационного числа атомов в кристаллических наноструктурах от их линейных размеров.

Ранее нами была показана связь между линейными размерами кристаллических игл, пленок и частиц и средним координационным числом (КЧ) атомов в таких объектах. Были выведены формулы, связывающие КЧ с линейными размерами различных наноструктур [4-6]. Из выведенных формул следует, что наибольшее изменение КЧ наблюдается у свободных нанокристаллов, а наименьшие – у эпитаксиальных нанопленок.

КЧ характеризует не только тип кристаллической структуры осциллограф, но и характер химических связей между атомами в структуре. В кристаллах элементарных веществ максимальные значения КЧ характерны для металлов, а минимальные – для диэлектриков, причем многие металлы (Cu, Ag, Au, Al и др.) имеют КЧ = 12. Такие металлы, как Та, W, имеют КЧ = 8. В отдельных бинарных и более сложных сплавах КЧ большего по атомному радиусу металла может доходить до 16. Вместе с тем типичные диэлектрики (кристаллические водород, азот и кислород) имеют КЧ = 1, а у типичных полупроводников с алмазной структурой (Si, Ge) КЧ = 4.

КЧ атомов в кристаллах может измениться под воздействием различных физических факторов. Так, при воздействии высокого давления на химические вещества происходят фазовые превращения, сопровождающиеся увеличением КЧ и уменьшением электрического сопротивления. Теоретические расчеты показывают, что в области сверхвысоких давлений диэлектрики переходят в металлическое состояние [7]. Таким образом, изменение КЧ атомов в кристаллах приводит к изменению их физико-химических и электрических свойств. Так как при переходе к наноразмерам происходит значительное изменение КЧ, то такие изменения неизбежно отразятся на физико-химических свойствах на-нообъектов.

TOP100 самых популярных
научных разработок
за месяц
Место Наименование Показов
1

Магнитные наночастицы: проблемы и достижения химического синтеза

Основную часть обзора составляют три раздела собирательно названные по сути методов получения магнитных наночастиц - 1. Гидролиз, соосаждение, 2. Мицеллы и 3. Термолиз. Разделы окаймляются общим введе

330
2

Монокристаллический кремний. Технология производства

Данная технология относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов и может быть использована при получении монокристаллов кремния методом Чохральского. Данная технология относ

239
3

Технология нанесения наноструктурных покрытий методом магнетронного напыления

Возрастающий интерес к наноструктурным пленкам связан с их высокой твердостью, коррозионной стойкостью, износостойкостью, термостойкостью и улучшенными антифрикционными свойствами. Срок службы обрабат

161
4

Способы получить электричество из ничего

    Никогда не знаешь, когда может понадобиться электричество, будь это электричество для самодельных лампочек с обугленными волокнами бамбука вместо нити накаливания, чтобы

67
5

Главная загадка квантовой механики (видео)

В видео раскрывается главная загадка квантовой механики доступным языком. Для введения в курс, кратко о том, что такое квантовая механика. Квантовая механика — раздел теоретической физики, о

63

Анонсы событий