Nanomateriały to grupa materiałów o co najmniej jednym wymiarze nieprzekraczają- cym 100 nm. Podziału nanomateriałów można dokonać, stosując różne kryteria. Jednym z nich może być liczba wymiarów mierzonych w nanometrach [11, 35, 38].
Jeśli wszystkie wymiary struktury są rzędu od kilku do kilkudziesięciu nanometrów, mówimy, że nanomateriał jest ograniczony w trzech wymiarach i ma strukturę typu zero- wymiarowego (w skrócie 0D – zero-dimensional), czyli przypomina punkt. Przykładami struktur 0D są nanocząstki koloidalne, fulereny, kropki kwantowe czy nanoskopowe wydzielenia węglikowe w stalach o wysokiej wytrzymałości.
Jeśli nanostruktura jest ograniczona w dwóch wymiarach (dwa wymiary są nanome- tryczne, jeden zaś większy), nazywamy ją strukturą jednowymiarową (1D) i można ją po- równać do odcinka. Przykłady struktur 1D to nanorurki węglowe, nanowłókna polimerowe, metaliczne nanodruty, nanopręty półprzewodnikowe itp.
Jeśli tylko jeden z trzech wymiarów struktury jest ograniczony (jeden wymiar jest mierzony w nanometrach, a dwa pozostałe są większe), mamy do czynienia ze strukturą typu dwuwymiarowego (2D), która stanowi analogię do płaszczyzny. Do struktur 2D należą różnego rodzaju cienkie warstwy, a także warstwy monoatomowe i monomolekularne, np. alkanotioli na złocie czy związków amfifilowych na powierzchni wody.
W niniejszym skrypcie nanostruktury zostaną omówione w odniesieniu do kryterium liczby wymiarów nanometrycznych oraz kryterium składu chemicznego (nanostruktury metaliczne, półprzewodnikowe, ceramiczne, polimerowe, węglowe).
SPIS TREŚCI
1. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O NANOMATERIAŁACH 7
1.1. Podział nanomateriałów 7
1.2. Właściwości nanomateriałów 7
1.3. Wiązania w nanotechnologii 10
2. METODY OTRZYMYWANIA NANOSTRUKTUR 18
2.1. Rozdrabnianie i budowanie od podstaw 18
2.2. Reakcje chemiczne 19
3. NANOCZĄSTKI ZEROWYMIAROWE (0D) 21
3.1. Nanocząstki metaliczne 21
3.2. Nanocząstki tlenków metali 31
3.3. Kropki kwantowe 41
3.4. Nanocząstki ze związków organicznych 45
3.5. Fulereny 49
4. STRUKTURY 1D 53
4.1. Metody wytwarzania 54
4.2. Właściwości i zastosowanie struktur jednowymiarowych 58
4.3. Nanorurki węglowe 59
5. STRUKTURY 2D 74
5.1. Warstwy monomolekularne 74
5.2. Cienkie warstwy 83
5.3. Grafen 90
LITERATURA 96
Za darmo