9. Нанокластери та нанокристали.

В нанометровом діапазоні (1-100 нм) міняються багато хімічні та фізичнівластивості речовин. При цьому хімічні та біологічні властивості стають найтіснішимчином пов'язані з фізикою поверхні і виникають можливості формування новихвластивостей.

До теперішнього часу накопичений величезний теоретичний, експериментальний іметодичний матеріал, що дозволяє розглядати науку про нанокластерів як новуміждисциплінарну область, що має численні розгалуження та застосування.

Нанокристали (нанокластери) представляють собою частки упорядкованого будови розміром від 1 до 100 нм. Ниткоподібні і пластинчасті частинки можуть містити набагато більше атомів і мати один або навіть два лінійних розміру, що перевищують граничне значення, але їх властивості залишаються характерними для речовини в нанокристалічних стані.

10. Наноплівки, нанодротини.

Нанодротиною називають дроту з діаметром близько нанометра, виготовлені з металу, напівпровідника або діелектрика. Довжина нанодротиків часто може перевищувати їх діаметр в 1000 і більше разів. Тому нанодротини часто називають одновимірними структурами, а їх надзвичайно малий діаметр (близько 100 розмірів атома) дає можливість проявлятися різними квантово-механічним ефектам. Це пояснює, чому нанопровідника іноді називають «квантовими дротами».

У природі нанодротиків не існує. У лабораторіях нанопровідника найчастіше отримують методом епітаксії, коли кристалізація речовини відбувається лише в одному напрямку. Наприклад, нанопроволоку з кремнію можна виростити так, як це показано на малюнку (ліворуч).

Наночастинку золота поміщають в атмосферу газу силану (SiH4), і ця наночастинок стає каталізатором реакції розпаду силану на водень і рідкий кремній. Рідкий кремній скочується з наночастки і кристалізується під нею. Якщо концентрація силану навколо наночастинки підтримується незмінною, то процес епітаксії триває, і все нові верстви рідкого кремнію кристалізуються на його вже затверділих шарах. В результаті, нанопровідника з кремнію зростає, піднімаючи наночастинку золота все вище і вище. При цьому, очевидно, розмір наночастинки визначає діаметр нанопровідника. Праворуч на рис. 28 показаний ліс з ZnO нанодротиків, отриманих аналогічним чином.

Унікальні електричні і механічні властивості нанодротиків створюють передумови для їх використання в майбутніх наноелектронних і наноелектромеханічні приладах, а також в якості елементів нових композитних матеріалів і біосенсорів.

11. Наносуспензії, наноемульсії.

Наносуспензіі, наноемульсії і наноаерозолі є нанодисперсними системами, що розрізняються агрегатним станом утворюють їх дисперсних фаз і дисперсійних середовищ. В наносуспензіях дисперсною фазою є нанорозмірні частинки твердої речовини, а дисперсійним середовищем - рідина. Інакше наносуспензії - це суспензії нанопорошків в рідинах. Наносуспензі з розмірами частинок менше 100 нм також називаються колоїдними розчинами, або золями.

Дисперсна фаза наносуспензій крім твердих наночастинок може складатися з міцел. Хаотичний тепловий рух молекул дисперсійного середовища визначає особливий характер прояву молекулярно-кінетичних властивостей наносуспензій. Наночастки постійно зазнають ударів молекул дисперсіїонной середовища, причому частота ударів з різних боків постійно змінюється, що є причиною броунівського руху наночастинок. У свою чергу, результатом броунівського руху наночастинок є дифузія, приводящая до вирівнювання їх концентрації за обсягом рідини.

В наноемульсіі дисперсна фаза і дисперсійне середу є взаімно нерозчинними або погано розчинними рідинами, причому диспалої фаза утворена нанорозмірними крапельками.

В наноаерозолях дисперсною фазою є нанорозмірні частинки твердої речовини або нанорозмірні краплі рідини, а дисперсійної середовищем - газ. Наносуспензіі, наноемульсіі і наноаерозолі характеризуються седиментаційною і агрегативной стійкістю.

Седиментаційних стійкість - це здатність зберігати незмінний у часі розподіл наночастинок (нанокапель) за обсягом дисперсіону середовища, тобто здатність протистояти дії сил тяжкості, стремящіхся викликати осадження наночасток (нанокапель). Зазвичай наносуспензії, наноаерозолі і наноемульсіі мають досить високою седиментаціїонной устойчівостью.

Агрегативна стійкість - це здатність зберігати незмінною в часу ступінь дисперсності, тобто розміри наночастинок (нанокапель) та їх індивідуальність. При порушенні агрегативной стійкості відбувається освіта більших агрегатів з наночасток в результаті їх сліпаня (коагуляції) або з нанокапель в результаті їх злиття (коалесценції)

Порушення агрегативной стійкості наносуспензіі призводить до втрати їх седиментаційних стійкості, так як наночастки, збільшуючись в розмірах, проявляють меншу активність в броунівському русі. Для пощення агрегативной стійкості в наносуспензіі вводять високомолекулярні речовини, які утворюють на поверхні наночастинок адсорбціонний шар, що перешкоджає їх злипанню. Аналогічно, освіта агределегатів з наночасток або нанокапель призводить до втрати седиментаційних стійкості наноаерозолей і наноемульсіі.

В процесі коагуляції наносуспензіі можуть піддаватися структурованію. Розрізняють два види утворюються структур: коагуляційні і конденсаціонно-кристалізаційні. Коагуляційні структури характеризуются тиксотропні, тобто здатністю після механічного руйнування мимовільно відновлюватися з часом. Конденсаційно-кристалізаційні структури утворюються в результаті безпосереднього хімічної взаємодії наночастинок та їх зрощення з утворенням жорстко об'ємної структури. При цьому структура називається конденсаційною, якщо наночастинки аморфні, і кристалізаційної, якщо наночастинки є кристалічними.

Наносуспензіі отримали набагато більше поширення по порівняйнію з наноемульсіі і наноаерозолямі. Серед них особливий практичний інтерес представляють мастильні, магнітні та лікарські наносуспензії.