Дәріс №6 Дәріс тақырыбы

Нанотехнология 

Дәріс №6 
 
Дәріс тақырыбы: Нанокластерлер, кванттық нүктелер 
Дәріс жоспары:  
1. Нанокластерлер және олардың қасиеттерінің ӛзгешілігі. 
2. Кластерлерді алу әдістері. 
3. Сиқырлы сандар. 

Кластерлер және олардың қасиеттерінің ерекшеліктері 
Жүз мыңға дейін атомдар немесе молекулардан құрылған 
нанообъектілер кластерлер деп аталады.
Кластерлердің наноӛлшемдері үш бағытта болады.
Макроскопиялық үлгілерде қатты денелер мен сұйықтардың 
физикалық қасиеттері кӛлемнен тәуелсіз (құрылысы, балқу және 
булану температурасы, меншікті электр кедергісі және басқалары) 
немесе оған пропорционал болады (мысалы, жылу сыйымдылығы). 
Бірақта бұл қасиеттер атомдар мен молекулалардың саны 
үлкен жағдайында болады. Бӛлек алынған бӛлшектердің қасиеттері 
жай қосылмайды, олардың коллективтік әрекеттесуі маңызды 
болады. 

Атомдар саны аз болғанда, олардың қасиеттері басқаша 
«қосылады». Мысалы, массивті қатты денеге қарағанда кластер 
әлде қайда тӛмен температурада ериді және балқу нүктесі қатаю 
нүктесіне сәйкестенбейді.
Кейбір жағдайларда кластерлер теріс мәнді жылу 
сыйымдылыққа ие болады: жылудың белгілі бір мӛлшерін 
бергенде, 
құрылымының 
ӛзгеруі 
нәтижесінде 
олардың 
температурасы тӛмендейді.
Металдың 
кластерлері, 
ӛлшемдеріне 
қарағанда, 
диэлектриктер, жартылай ӛткізгіштер, ӛткізгіштер бола алады.
Кластерлердің физикалық және химиялық қасиеттерінің 
ерекшеліктері 
негізінен 
беттік 
атомдар 
рӛлінің 
ӛсуіне 
байланысты.
Шағын кластерлер үшін барлық атомдар «беттік» болады. 
Сол себептен олардың химиялық белсенділігі жоғары болады. 
Соған қоса, метал ұңтағы мен метал нанокластерлерінің бір 
реагентпен химиялық әрекеттесуі әртүрлі нәтижеге әкелу мүмкін.

Кластерлер қатты денелердегі атомдардың коллективті 
әрекеттесулеріне байланысты бір жалпы ерекшелікке ие.
Сәйкестенетін 
физикалық 
қасиеттер 
(мысалы, 
магниттелуінің сипаты немесе жылу ӛткізгіштік) атомдардың 
магниттік моментері мен атомдардың коллективті тербелістерімен 
сипатталынады. Сол кезде макроскопиялық денелердің ӛлшемдері 
осы тербелістердің толқын ұзындықтарынан анағұрлым үлкен 
болады.
Сондықтан, осы денелердің физикалық қасиеттері олардың 
ӛлшемдерінен 
тәуелсіз. 
Кластерлерде 
ӛлшемдері 
кейбір 
физикалық сипаттамаларын анықтайтын толқын ұзындықтардан 
тӛмен болады және бұл сипаттамалар макроскопиялық денеге 
қарағанда ӛзгеше болады. 

Кластерлерді 
зерттегенде 
макроскопиялық денелердің 
қасиеттерін, макроскопиялық үлгілердің сипаттамаларына ие болу 
үшін ансамбльдегі бӛлшектердің саны қандай болуы керек екенін 
түсінуге болады.
Кластердің физикалық қасиеттері оның атомдар санына 
тәуелді. Сондықтан, кейбір зерттеушілер бұл санды Менделеев