A nanoszerkezetek illetve nanoszerkezetű anyagok a nanotechnológia vizsgálódásainak tárgyai, olyan parányi anyagi részecskék, melyeknek legalább egy kiterjedése a nanométeres, vagy ehhez közeli mérettartományba esik. A nanoszerkezetek fizikailag szignifikáns méretei a molekulákét általában meghaladja, de a mikroszkopikus részecskéknél kisebbek. Egyszerre lehetnek makroszkopikus illetve molekuláris anyagokhoz hasonló tulajdonságaik, de vannak mindkét méretskálától különböző jelenségeik, amelyek a mezoszkopikus fizika témakörébe esnek.
Általános jellemzői Ezen szerkezetek fontos jellemzői, hogy: mikroszkopikus és makroszkopikus fizikai jellemzőiket az őket felépítő atomok anyagi jellemzői mellett gyakran nagymértékben befolyásolják a szerkezeti jellemzőik, mivel méretük sokszor összemérhető az elektron adott közegben jellemző állapotának hullámhosszával, ezért bennük gyakran lép fel a kvantumbezárás jelensége, általában nagy a felület-térfogat arányuk, így a felületi jelenségek erősebbek, mint tömbi anyagban, viselkedésüket gyakran jellemzi önszerveződés, mely a molekuláris viszonyokhoz való rokonságukra utal, tárgyalásuk jellemzően a kvantummechanika és a szilárdtest-fizika eszközeivel lehetséges.
Fontos nanoszerkezetek A nanoszerkezetek mezoszkopikus jellemzőit nagyban befolyásolja, hogy szerkezetük a tér mely irányaiban milyen kiterjedésűek, hány térdimenzió irányában érvényesül delokalizáció (szabad elektron-hullámfüggvény), illetve hány irányban kvantumbezárás (peremfeltételek közti elektron-hullámfüggvény). Az alábbi táblázat néhány jellemző nanoszerkezet-típust sorol fel a jellemző delokalizációs illetve bezárási irányokkal.
Megjegyzendő, hogy ezek a dimenziószámok csak irányadóak, hiszen a kvantumbezárás különféle jelenségek esetén más-más konkrét nanoszerkezet-méretnél léphet fel. GeometriaDelokalizációKvantumbezárásFizikai modellek, jellemző jelenségekNem minden itt felsorolt jelenség jellemzi szükségszerűen a felsorolt nanoszerkezeteket, de sok esetben megjelennekPéldákKvantumpötty0D3Dpotenciálgödör, vonalas színképegyelektron-tranzisztorNanocső1D2Dvan Hove-szingularitás, ballisztikus vezetésSzén nanocső, szervetlen nanocsövek (pl. WS2, MoS2, SnS2, TiO2)Nanopálca, nanoszál, nanodrót1D2DSzén nanoszál, Indium-arzenid nanopálca, szilícium nanopálca, cink-oxid nanopálcaNanoréteg2D1Dkétdimenziós elektrongázgrafén, grafén nanoszalag, átmenetifém-dikalkogenid rétegek, bór-nitrid nanorács, egyes vékonyrétegekNanohabTömbi nanoszerkezetfotonikus kristály
Források
Kategória:Nanotechnológia