7.Кванттық шұңқырлар, сымдар және нүктелер ұғымын түсіндіріңіз.
Үлгінің өлшемін ірі (макроскопиялық) мәннен,мысалы,метр немесе сантиметрден өте кіші мәне бірқалыпты кішірейтсе,олардың қасиеттері бастапқыда өзгермейді,100 нанометрден кіші өлшемдерде қасиеттері қатты өзгеріске ұшырайды.Егер үлгінің өлшемі бір өлшеу бағытында нанометрлі масштабты,ал қалған екі бағытта ірі болса,онда алынған құрылым кванттық шұңқыр деп аталады.Ал екі өлшеу бағыты бойынша нанометрлі үшінші ірі болса,мұндай нысанды кванттық сым деп атайды.Өлшемдері үш өлшеу бағыты бойынша нанометрлі диапазонда болатын,өлшемднрді кішірейтудің ең щекті жағдайы кванттық нүктелер деп атайды.
Ультракіші масштабы заттың кванттық-механикалық табиғаты өзгеріске ұшырайтындығына байланысты бұл үш типті құрылымдарға (кванттық)теңдеуі жалғанады.1.20-суретте тікбұрышты геометрия үшін өлшемдердің кішіреюі бейнеленген.1.20- суретте дәл осы үдеріс қисық сызықты геометрия үшін көрсетілген.
8.Нанобөлшектердің талшық тәрізді формасының морфологиясы.
КН талшықтары «архитектурасы» әртүрлі болып келеді. Оларда графен қабаттары талшық өсіне перпендикуляр немесе оған белгілі бір бұрышпен орналасуы мүмкін («шыршалы құрылым», «балық сүйегі»). Ішкі қуыстары толтырылған және периодты бөгеулерден тұратын типтік бамбуктәрізді құрылым 1.36-суретте көрсетілген. Графитті жоғары қысымда буландыру арқылы наноталшықтардың бір түрі - сфералық бөліктері бар КНТ алуға болады. Мұндай көпқабатты КНТ сызбанұсқа түрінде 1.36, е - суретте көрсетілген. КНТ мен КНЖ өздерінің тұрақтылықтары бойынша да ерекшеленеді.
а б в г д е ж
1.36-сурет. Көміртекті нанотүтікшелер мен наноталшықтардың морфологиялық түрлері:
а - «тиындар жиынтығы» наноталшығы, б - «шырша құрылымды» наноталшықтар (конустар жиынтығы, «балық сүйегі»), в - «чашкалар жиынтығы», г - «орыс қаптамасы» нанотүтікшесі, д - бамбуктәрізді наноталшық, е - сфералық бөліктері бар наноталшықтар, ж - полиэдрлік бөліктері бар наноталшықтар
КНТ-дің морфологиясы мен құрылысы сыртқы әсерлерден өзгеруі мүмкін. Мысалы, диаметрлері 10-60 нм болатын аморфты КНТ-ді инертті ортада 1700-2000 0C күйдіру олардың графенді қабат түзе кристалдануына алып келеді. Үдеріс екі сатымен өтеді (1.37-сурет): бірінші сатыда кішкене графитті кристаллиттер түзіледі, ал екінші сатыда кристаллиттер қайта бағытталып, үлкейеді және турбостратикалық графит тәрізді, реттелген үшөлшемді құрылым түзеді. Бір-біріне кидірілген қиылған конустәрізді КНЖ жоғары температуралық күйдіру цилиндрлік қабырғалары бар КҚКНТ түзілуіне алып келеді. Аралық сатылар кезінде сыртқы цилиндрлік қабаты бар, ал ішкі қабаттарында цилиндрлік ретте орналасқан графен қабаттары бар құрылымдар түзілетіні анықталған (1.38-сурет).
1.37-сурет. Аморфты көміртекті нанотүтікшелерді күйдіру кезіндегі құрылысының өзгеруі. Стрелка бағыты температура арту бағытын көрсетеді
1.38-сурет. Қиылған конустәрізді КНЖ жоғарытемпературалық күйдіру кезінде цилиндр тәріздіграфен қабаттары бар КҚКНТ түзілуі. Стрелка бағыты температураның артуын көрсетеді. КҚКНТ морфологиясы механикалық сыртқы әсерден өзгеріске ұшырайды. Мысалы, шарлы диірменде КҚКНТ ұзақ уақыт ұсақтау түтікшелердің қысқаруына, майысуына және ашылуына алып келеді. Нәтижесінде түтікшелердің сорбциялық сыйымдылығы мен меншікті беттік ауданы артады. Бұл кезде агрегаттар мөлшері кішірейіп, КҚКНТ ішкі қабаттары ажырауы мүмкін.