1 materiallar xususiyatlarini nano miqyosda fundamental o'rganish

Nanomateriallarning tasnifi

"Nanozarracha" yoki "nanozarracha" atamasi 20 yildan ko'proq vaqt oldin ilmiy adabiyotlarga kiritilgan, ammo zarrachaning qaysi o'lchamini nanozarracha deb hisoblash kerakligi haqida hali ham kelishuv mavjud emas. Adabiyotda nano o'lchovning turli xil ta'riflari mavjud – nanometr birliklaridan bir necha yuz nanometrgacha. Ba'zida nanozarrachalarning ta'rifi ularning kattaligi bilan emas, balki ularning volumetrik fazadan farq qiladigan yangi xususiyatlarining namoyon bo'lishi bilan bog'liq. Nanozarrachalarning kattaligi ma'lum bir fizik hodisaning korrelyatsion radiusi bilan mutanosib deb hisoblanadi (masalan, elektronlar yoki fononlarning erkin yurish uzunligi, supero'tkazgichdagi kogerentlik uzunligi, magnit domen yoki qattiq faza embrionining o'lchamlari bilan) [3]. Bunday holda, zarralar kvant o'lchovli effektlar bilan tavsiflanadi, ularning paydo bo'lishi moddaning tabiatiga ham, uning xususiyatlariga ham bog'liq. Ko'pgina tadqiqotchilar nanozarrachalarning chegara (maksimal) o'lchami 100 nm ga teng deb hisoblashadi, garchi ular bu miqdor faqat shartli va faqat rasmiy tasniflash uchun zarur ekanligini tan olishadi.

Nanotexnologiya bo'yicha 7-xalqaro konferentsiya (Visbaden, 2004) tavsiyasiga ko'ra, nanomateriallarning quyidagi turlari ajratiladi:
- nanog'ovak tuzilmalar;
- nanozarrachalar;
- nanotrubalar va nanotolalar;
- nanodispersiyalar (kolloidlar);
- nanostrukturali yuzalar va plyonkalar; – nanokristallar va nanoklasterlar.
Ikkinchisi 1000 tagacha atomni o'z ichiga olgan 1 dan 5 nm gacha bo'lgan tartibli tuzilish zarralari. Diametri 5 dan 100 nm gacha bo'lgan nanozarrachalarning o'zi 103-106 atomdan iborat. Filamentli va plastinkali zarralar ko'proq atomlarni o'z ichiga olishi va chegaradan oshib ketadigan bir yoki hatto ikkita chiziqli o'lchamga ega bo'lishi mumkin, ammo ularning xususiyatlari nanokristal holatdagi moddaga xos bo'lib qoladi. Nanozarrachalarning chiziqli o'lchamlari nisbati ularni bir, ikki yoki uch o'lchovli (mos ravishda 1d, 2D va 3D nanozarrachalar) deb hisoblash imkonini beradi [4-6]. Agar nanozarracha murakkab shakl va tuzilishga ega bo'lsa, unda zarrachaning chiziqli kattaligi umuman xarakterli emas, balki uning tarkibiy elementining kattaligi hisobga olinadi. Bunday zarralar odatda nanostrukturalar deb ataladi va ularning chiziqli o'lchamlari 100 nm dan sezilarli darajada oshishi mumkin. Nanostrukturalarning strukturaviy elementlari qanday ustun anizotropiyaga ega bo'lishiga qarab, ikkinchisi ham bir, ikki va uch o'lchovli (nol o'lchovli) [5] ga bo'linadi.
Hozirgi vaqtda zarrachalar hajmiga qarab nanomateriallarning yagona terminologiyasi va tasnifi yo'q [7], lekin yaqinda nanozarrachalarning geometrik va fizik o'lchamlarini ajrata boshladi [8].
Nanomateriallarni to'rt toifaga bo'lish mumkin [1] (rasm. 1.1).
Birinchi toifaga qattiq moddalar ko'rinishidagi materiallar kiradi, ularning o'lchamlari bir, ikki yoki uchta fazoviy koordinatalarda 100 nm dan oshmaydi. Bunday materiallarga nano o'lchamdagi zarralar (nano kukunlar), nanosimlar va nanofiberlar, juda nozik plyonkalar (qalinligi 100 nm dan kam), nanotubalar va boshqalar kiradi.bunday materiallar bitta tarkibiy elementdan yoki kristallitdan (chang zarralari uchun) ularning bir necha qatlamlariga (plyonka uchun) qadar bo'lishi mumkin. Shu munosabat bilan birinchi toifani oz sonli strukturaviy elementlarga ega nanomateriallar yoki nanodemateriallar nanodemateriallar deb tasniflash mumkin.
Ikkinchi toifaga taxminan 1 mkm dan 1 mm gacha bo'lgan xarakterli o'lchamdagi kichik o'lchamdagi mahsulotlar ko'rinishidagi materiallar kiradi.odatda bu simlar, lentalar, folga. Bunday materiallarni ko'p sonli strukturaviy elementlarga (kristallitlarga) ega bo'lgan nanomateriallar yoki mikro-bo'linmalar ko'rinishidagi nanomateriallar deb tasniflash mumkin.
Uchinchi toifa-bu makro diapazonda (bir necha millimetrdan ortiq) mahsulotlarning o'lchamlari bo'lgan massiv (yoki boshqacha qilib aytganda, hajmli) nanomateriallar. Bunday materiallar juda ko'p miqdordagi nano o'lchamdagi elementlardan (kristallitlardan) iborat va aslida don hajmi 1-100 nm bo'lgan polikristalli materiallardir. O'z navbatida, nanomateriallarning uchinchi toifasini ikki sinfga bo'lish mumkin