Question

Причинами уникальных свойств наноматериалов являются: -Соизмеримость линейных размеров наноматериалов с длинами волн электронов и других частиц -Изменение набора квантовых чисел у "поверхностных" атомов наноматериалов -Возрастание доли "поверхностных" атомов при уменьшении размера -Почти идеальная кубическая форма наночастиц

Answer 1

Ответ:Наиболее сильные изменения свойств наноматериалов и наночастиц наступают в диапазоне размеров кристаллитов порядка 10..100нм. Основные физические причины этого можно проиллюстрировать на рис 1.1.

Для наночастиц доля атомов, находящихся в тонком поверхностном слое (его толщину принимают как правило порядка 1 нм), по сравнению с мезо- и микрочастицами заметно возрастает. Действительно, доля приповерхностных атомов будет пропорциональна отношению площади поверхности частицы S к ее объему V . Если обозначить характерный размер частицы (кристаллита ) как D, то: S / V ∼ D2/D3 ∼ 1/D. У поверхностных атомов, в отличии от находящихся в объеме твердого тела, задействованы не все связи с соседними атомами. Для атомов находящихся на выступах и уступах поверхности ненасыщенность связей еще выше.

Answer 2

Да, перечисленные вами причины являются основными факторами, которые придают наноматериалам их уникальные свойства:

1. Соизмеримость линейных размеров наноматериалов с длинами волн электронов и других частиц: Когда размеры материала уменьшаются до наномасштаба, это приводит к изменению электронной структуры и квантовым эффектам. Длины волн электронов и других частиц становятся сопоставимыми с размерами наноматериала, что приводит к изменению их поведения и свойств.

2. Изменение набора квантовых чисел у "поверхностных" атомов наноматериалов: У наноматериалов поверхностные атомы играют важную роль. Когда размеры материала уменьшаются, доля поверхностных атомов увеличивается по сравнению с объемными атомами. Поверхностные атомы имеют измененные свойства, так как их координационное окружение отличается от атомов внутри материала. Это изменение квантовых чисел приводит к изменению химической активности, каталитической активности и других свойств поверхностей наноматериалов.

3. Возрастание доли "поверхностных" атомов при уменьшении размера: По мере уменьшения размера наноматериала, объемная часть материала уменьшается быстрее, чем его поверхностная часть. Это приводит к увеличению относительной доли атомов, находящихся на поверхности материала. Поверхностные атомы обладают высокой энергией и могут проявлять поведение, отличное от объемных атомов.

4. Почти идеальная кубическая форма наночастиц: Наноматериалы могут иметь определенные формы, такие как сферическая, кубическая или другие геометрические формы. Их форма может быть контролируемой на уровне наномасштаба. Наночастицы с почти идеальной кубической формой, например, могут обладать уникальными оптическими, магнитными или кат