28. Наноқұрылымдардағы фазалық ауысулар ерекшеліктерін сипаттаңыз.

Ірі кристалды жартылай өткізгіштердің наноқұрылымға ауысуы тиым салынған зона енінің артуымен жүреді: өткізгіштіңһк зонасындағы төмеенгі рұқсат етілген деңгейі жоғарылайды, ал жоғарғы энергетикалық деңгейі төмендейді. Мысалы, егер қарапайым үлкен дәнекті кадмий селенидінің тиым салынған зонасы 1,8 эВ құраса, өлшемдері 3,0-3,5 және 1,02-1,2 нм болатын нанобөлшектерде бұл сипаттамалар 2,3 пен 3,0 эВ дейін артады және соның нәтижесінде оптикалық және басқа қасиеттері түрленеді.

1-суретте жұтылу спектрлері мен жұтылу жолақтарының максималды энергияларының нанокристалдар радиусына тәуелділігі көрсетілген. Бұл тәуелділіктен кристал өлшемі азайған сайын, жұтылу жолақтары Е≈1/R заңдылығына сәйкес жоғары энергиялар аумағына ығысады. Осылайша, үлкен кристалды жартылай өткізгіштермен салыстырғанда, жартылай өткізгіш наноматериалдардың электрондық қасиеттеріне түрлендіру мүмкіндігі жоғары екендігін көруге болады. Құрылымдық ерекшеліктер мен электрондық құрылыс көміртекті және басқа да нанотүтікшелер үшін анықталған. БҚКНТ жағдайында зоналық құрылымның теориялық есептеулері мен тәжірбиелік зерттеулер нәтижелері зигзаг тәрізді нанотүтікшелер металл тәрізді өткізгіштік, ал барлық спираль тәрізді нанотүтікшелер жартылай өткізгіштік қасиет көрсететінін анықтаған.

2-суретте әртүрлі зарядталған кристалиттерден тұратын әртүрлі нанокомпозиттердің сызбанұсқасы берілген. А-сызбанұсқасы р және n кристалиттер сәйкес (тесік электрондық жартылай өткізгіштер) берілген. Б-сызбанұсқасы әртүрлі энергиялары бар фазалардың болуымен сипатталады. В-сызбанұсқасы металл және жартылай өткізгіштердің болуын қарастырады. Бөліну қабатының зарядының өзгерісі (сәйкесінше электрондық құрылысының өзгерісі) сыртқы электр өрісі әсері нәтижесінде жүзеге асуы мүмкін.

29. Нм жылулық қасиеттері мен фонондық спектрлерінің ерекшеліктерін сипаттаңыз

Бөліну беттерінде атомдар санының көп болуы материалдардың фонондық спектрлеріне және онымен байланысты термиялық қасиеттерге (жылысыйымдылық, жылулық үлкею, балқу температурасы, жыл өткізгіштіктің торлық құрамы) біршама әсер етуі керек. Наноматериалдардың фононды спектрлерінде қосымша төмен жиілікті және жоғары жиілікті модтар кездеседі. Кристалдық торлар динамикасының өзгерісі макроскопиялық монокристалдардың нанокристалдарға айналуы кезінде атомдар тербелісі амплитудасының артуына байланысты, ал фонондық спектр жұмсаратын сияқты болады. Көптеген зерттеулер нәтижесі наноматериалдардың жылу сыйымдылығының артатындығын көрсетеді.

Cu, Ag, Au, In және басқа наноқұрылымдарын зерттеу нәтижесінде жылу сыйымдылықтың төмен температуралық тәуелділігінде монотонды емес әсерлері байқалған. 5.5 суретте жинақталған мыс нанокристалы мен коллоидты күміс үшін төмен температуралық (Т<10K) жылусыйымдылық тәуелділіктері және салыстыру үшін ірі кристалды үлгілер үшін с=f(T) қисықтары берілген. Тәуелділіктен барлық дерлік жағдайда наноқұрылымдардың жылу сыйымдылығы артанын көруге болады.

Наноматериалдардың балқу температураларының төмендеуі де олардың фонондық спектрлерінің өзгерісіне әсер етеді. Кристал өлшемдері кішірейген сайын, балқу температурасы төмендейді. Балқу температурасының тез балқитын компоненттер өлшемдеріне тәуелділігін аталған жүйелер үшін мына өрнекпен көрсетуге болады:

-Монокристалдың балқу температурасы;

, -матрица мен қатты және сұйық фазадағы қоспалар шекарасындағы фазааралық беттік тартылу;

, -қатты және сұйық қоспалар тығыздығы;

-балқу кезіндегі деформация энергиясының өзгерісі;

-балқу энтальпиясы.