«Төменде өте көп орын бар» 1959 жылдың 29 желтоқсанында физика ғылымы бойынша 1965 жылы «Элементарлы бөлшектер физикасында терең салдары болған кванттық электродинамикадағы фундаментальды жұмыстары»

Әдетте нанобөлшектердің құрылымы массивті материал құрылымына ұқсас болады, олар тек тор параметрлері бойынша ғанаерекшеленеді. 80 нанометрлік алюминий бөлшектерінің рентгендифракциясы көлемдік алюминий сияқты (1.13 а-сурет) жақтарыорталықтанған тордың элементарлы ұяшықтарын корсетеді. Алайда өлшемдері <5нм кіші бөлшектер құрылымы өзгеше болуы мүмкін.

Мысалы, алтын бөлшектерінің құрылымы ЖОТ-торға кристалданса,өлшемдері 3-5 нм болатын бөлшектер икосаэдрлі құрылымды болады. 13 атомнан тұратын алюминий кластерін қарастыру магиялық санболғандықтан, қызықты болып келеді. 1.12 б-суретте Аl, кластеріндегіатомдардың орналасуының мүмкін болатын үш түрі көрсетілген. Көлемминималдануы кезінде байланыстар максимизациясы критерийі бойынша, көлемдік алюминийдің құрылымы жаққа орталықтандырылғанкубтәрізді болғандықтан, осындай нанобөлшектің құрылымы да ЖОТтәріздес болады деп күтуге болады. Алайда функционалдар тығыздығыәдісі бойынша молекулярлық орбиталдарды есептеу икосаэдрліформаның энергиясы минималды екендігін, яғни құрамының өзгерумүмкіндігін болжайды. Бүгінде Аlкластерінің құрылымын дәлелдейтінтәжірибелер жоқ. Кіші металл нанобөлшектердің құрылысын тәжірибелік жолмен анықтау қиын болғандықтан, ондай мәліметтер өте азкездеседі.

Ұсақ кластерлерде бөлшекті құраушы атомдардың болуы, оның беткіқабатында орналасатындығы олардың көптеген қасиеттеріне әсер етеді:тербелмелі деңгейлер, тұрақтылық, реакциялық қабілеттілік. Кейбіралюминий сияқты нанобөлшектердің реакциялық қабілеттілігі жоғарыболады. Егер ауада оқшауланған алюминий атомын орналастырсақ, ондаол бір мезетте тотығып, алюминий оксиді қабатымен қапталатын еді. Оттекпен пассивтелген сексен нанометрлі алюминий нанобөлшектерініңрентгенді фотоэлектронды спектрі олардың беткі қабатындағы оксидқабаты 3-5 нм құрайтынын көрсетеді.

70-жылдардың соңы мен 80-жылдардың басында Г.Д. ШтейнBi_N, Pb_N, In_N , Ag_N, наноболшектерінің құрылымын анықтаған. Зерттеу нәтижесінде диаметрі 8 нм кіші кластерлерде ЖОТ-құрылымнанауытқу байқалған. Индийлі кластерлерде құрылымдық өзгеру 5,5 нмкіші өлшемдерде байкалады. 6,5 нм үлкен өлшемдерде, шамамен6000 атомға сәйкес болғанда, кластер с/а қатынасы 1,075 болатынтетрагональді ЖОТ кұрылымды болады. 6,5 нм кіші өлшемдерде с/ақатынасы азаяды және 5 нм бірлік шамаға жетеді, яғни құрылымыкубтық форма бола бастайды.

М
атериалдардың құрылымының өзгеруі олардың көптеген қасиеттеріне, әсіресе олардың электрондық құрылысына әсер етуі мүмкін. 1.2-кестеде Al₁₃ нанобөлшегінің кейбір электрондық қасиеттерінің функционалды тығыздық әдісімен анықталған нәтижелері көрсетілген. Al_13, атомындағы бір атомға сәйкес келетінкөлемдік кристалдікінен аз болады. Al₁₃, кластерінің сыртқықабатындағы бір электрон жұптаспаған. Электрон қос қабатты толтырып, Al₁₃,(-) ионындағы байланыс энергиясын арттырады.