Физика нано-структур

1. Классификация нано-структур
2. История исследования нано-структур
3. Применение нано-структур

Социальная и научно-техническая заинтересованность нано-структурами естественно вызвана так как они являются фундаментом практически любого современного оборудования и аппаратуры электроники, оптической информатики и фотоники.

Эти физические элементы обширно применены в повседневной жизнедеятельности, что проявляется в бытовой технике, аудиосистемах, видеосистемах, современных гаджетах и компьютерной технике, в том числе в большом количестве жизнедеятельных процессов, включая производство разнообразных изделий, образовательные процессы и медицину. Нано-технологии охватывают крупномасштабное изготовление во многих отраслях экономики и существенно задействованы в следующих науках:

• Химия.
• Физика.
• Биология.

В свою очередь указанные науки значительно влияют на ускорение научно-технического прогресса, и развитие общества в целом.

Классификация нано-структур

Классификация нано-структур сегодня происходит по следующим критериям:

• Морфологии – это комплексное описание нано-объектов, которое включает в себя их размер и форму.
• Размерности – отражает связь величины с главными величинами структуры.
• Пространственная организация фундаментальных структурных элементов (агрегатная структура).

По агрегатному состоянию нано-структуры учёные подразделяют на аморфные, твёрдо-телесные и коллоидные. По фазному составу нано-частицы бывают однофазными либо многофазными, органическими и неорганическими, включительно полимерные системы. Происхождение нано-структур главным образом подразделяют на природное, искусственное и биологическое. Морфология нано-структур в значительной степени различается в соответствии со строением вещества, его кристаллической структурой и методами получения. Существуют методики синтеза, которые позволяют получать нано-частицы разнообразного внешнего вида: сферические, стержневые, трубчатые, игольчатые, кубические, октаэдрические и прочие.

Характеристики любого объекта в нано-метровом масштабе в любом случае отличительны в большей степени от объектов крупной, объёмной величины. При незначительном уменьшении объектов, его параметры и свойства не изменяются, или изменяются, но незначительно. А при значительных изменениях размера и формы, могут произойти значительные изменения характеристик. На сегодняшний день существует минимально три простейших нано-объекта, привлекающие внимание учёных. Это фуллерен, графен и углеродные нано-трубки.

Морфология нано-структуры имеет непосредственную зависимость от совокупности данной структуры, кристаллических параметров и методики поглощения энергии. Методы синтеза, которые существуют на сегодняшний день, позволяют создавать крохотные объекты в форме иглы, сферы, стержней и трубок.

В квантовой гетеро-структуре перемешанный и беспорядочный оксид галлия и алюминия играет роль вертикальной поверхности, высотой ориентировочно 15–16 нанометров. Элементы оксида ванадия имеют радиус 35–40 нанометров, а аэрогель из оксида галлия слагается из волокон величиной более 15 нанометров с промежутком между частицами до 400 нанометров. Полупроводниковые нульмерные, одномерные и двумерные нано-структуры в физике именуются квантовыми проволоками либо точками. Данные структуры предусматривают, что в этих системах по итогам воздействия различных явлений размерного квантования первоначальный электронный энергетический спектр распадается и преобразуется благодаря воздействию беспрерывного к прерывистому.

Данный процесс даёт возможность производить управление основными характеристиками полупроводников (высокоэффективной массой, размахом запретной зоны и мобильностью обладателей плюсового заряда). Пограничную ситуацию размерного квантования можно обрести в квантовой точке – частице функционирующего вещества в виде, приближённом к длине электромагнитной волны в конкретном объекте. В средине данного объекта внутренняя энергия электрона намного меньше, нежели за его пределами, с помощью чего передвижение частиц лимитировано в любом измерении.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

История исследования нано-структур

Изучение нано-структур начались формально в 1970–80-х годы в материаловедении и в физике сверхтонких полупроводниковых гетеро-структур. В первый раз полнофункциональное представление нано-структуры упругого физического тела представил в 1982–84 годах, и потом изложил и развёрнуто осветил немецкий физик-теоретик, профессор Герберт Гляйтер. Первые полупроводниковые точки — микрокристаллы соединений, сформированные в стеклянной матрице, были предложены и реализованы А.И. Екимовым и А.А. Онущенко. Определение эффектов, которые наблюдаются в полупроводниковых точках размерного квантования, представлено российским физиком А.Л. Эфросом.

Самостоятельно квантовые точки в коллоидных растворах сульфида свинца заметил американский химик Л. Ю. Брюс в 1984–85. Термин «quantum dot» («квантовая точка») первым рекомендовал американский фи­зик М. Рид с соавторами в 1988 году. С 1992 года разными методиками обретают не углеродные нано-трубки на основе оксидов, сульфидов нитридов и прочих неорганических объединений. В 1996 году английскому химику Харалду Крото, американскому физико-химику Роберту Кёрлу и американскому физику Ричарду Смолли за открытие фуллеренов вручена Нобелевская премия по химии.

Небольшие атомные объединения являются буферными частями меж отделёнными молекулами и атомами, с одной стороны, и массивным твёрдым объектом – с другой. Трансформация от свойств отделённых нано-частиц к свойствам многогранных кристаллических тел в течение долгого времени был не изучен физиками, поскольку в тот момент не существовало промежуточное звено – компактное твёрдое тело с кристаллами нано-метрической величины.

Всего-навсего в 1980-х годы, при появлении современных методики приобретения компактных нано-структур, наступило быстро изучение этого вопроса. Но проблема скорости нарастания и на какой стадии соединения атомов заканчивается адекватное образование любого свойства массивного кристалла, на данный момент времени является не разрешенной. В конечном итоге не понятно, как возможно разделение вкладов поверхностных и объёмных эффектов в свойства нано-структурированных объектов.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Применение нано-структур

Более распространённо нано-структуры употребляются в электротехнике и в катализе на малых частицах. Употребление полупроводниковых гетеро-нано-структур гарантирует миниатюрность непростой электронной аппаратуры с выходом на нано-размерные элементы для производства эксклюзивных процессорных устройств инновационного уровня. Величина имеющихся сегодня транзисторов доходит до исключительно минимальных размеров, больше всего доступных для нынешнего оборудования, а последующее понижение достигается благодаря активному применению нано-технологий.

Квантовые точки и ямы на сегодняшний день удачно употребляются в разработке лазерной аппаратуры. Разветвленные углеродные нано-трубки великолепно осуществляют свою деятельность в электронных устройствах, как транзисторы и их базовые элементы.

Графен в будущем способен окончательно сменить кремний в интегральных микросхемах. С помощью высокой мобильности носителей заряда, графен может применяться в электронной аппаратуре как проводящий материал. Кроме этого, он может использоваться в изготовлении чувствительных экранов и ЖК-дисплеев. Магнитные нано-структуры возможно применять, как детекторы электромагнитного поля.m