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

Ұсынылған тараудың мақсаты - жеке нанобөлшектердің ерекше

қасиеттерін сипаттау. Нанобөлшектер 10° немесе одан да аз атомдар санынан тұратындықтан олардың қасиеттері, дәл осы атомдардан құралғанкөлемдік заттың қасиеттерінен ерекшеленеді. Біріншіден, нанобөлшекдеп нені айтатынымызды анықтау қажет. Нанобөлшек пен нанотехнология сөздері салыстырмалы жаңа болып табылады, алайда нанобөлшектер

бұл ұғымдар қалыптасқаннан көп уақыт бұрын біздің айналамызда пайда болған. Мысалы, витраж әйнектерінің керемет түстері – олардыңқұрамында металл оксидтерінің, көрінетін жарық ұзындығындай, ұсақкластерлерінің болуының нәтижесі. Әртүрлі өлшемді бөлшектер толқынұзындықтары әртүрлі жарықтарды шашыратып, соның нәтижесіндеәйнекті көптеген түстөрге бояйды. Күмістің ұсақ коллоидты бөлшектеріфотосуреттерді өңдеу кезінде пайда болады. Субөлме температурасындасутектік байланыстармен жалғанған сумолекулаларының кластерлерінентұрады. Нанобөлшектер деп, әдетте, атомдар мен молекулалардыңбайланысуынан түзілген өлшемдері < 100 нанометрден (нм) болатын түзілімдер саналады. 1.7-суретте атомдық кластерлердің олардыңөлшемдері, бөлшектер өлшемдері арасындағы байланыстар және олардыкұраушы атомдары негізінде шартты жіктеу келтірілген.

Мысалы, радиусы 1 нанометр кластер шамамен 25атомнан тұрады және оныңкөбі беткі қабатта орналасқан.Молекула мен нанобөлшекарасындағы айырмашылықтыескермейтіндіктен, бұл өлшемдер негізіндегі жіктеу дәл емесболып саналады. Көптеген молекулалар, әсіресе, биологиялықмолекулалар 25-тен көп атомнан

тұрады. Мысалы, адам қаныныңнегізі және оттекті жасушаларға

тасымалдаушы гемоглобинініңнегізіболыпсаналатынгем-молекула FeC₃₄,H₃₂ O₄₄ 75 атомнан тұрады. Шындығында,оның молекулалар арасында нақты шекара жоқ. Олар


1.7-сурет. Кластердегі атомдар саны негізінде бей органикалық молекуланың наноболшектердің және көлемдік бөлшектердің арасындағы айырмашылық.

жеке атомдардың бірігуі немесе көлемдік материалдарды бөлшектеуінәтижесінде құралуы мүмкін. Көптеген физикалық құбылыстарды сипаттайтын критикалық ұзындықтан нанобөлшек өлшемі аз шама болса, онда оларда ерекше қасиет пайда болып, қолданылу аймақтарынқызықты етеді. Жалпы, көптеген физикалық қасиеттер қандай да біркритикалық ұзындықпен, мысалы, жылулық диффузия қашықтығысипатымен, немесе шашырау ұзындығымен анықталады. Металдыңэлектр өткізгіштігі көп дәрежеде екі тербелістегі атомдарға соғылғанэлектронның жүріп өткен қашықтығына тәуелді. Бұл қашықтық еркінжүріп өтудің орташа ұзындығы немесе шашыраудың сипаттамалықұзындығы деп аталады. Егер бөлшек өлшемі қандай да бір сипаттамалықұзындыктан аз болса, онда жаңа физикалық және химиялық қасиеттеріпайда болуы мүмкін.

Соңғы жылдары өлшемдері 1-10 нм болатын нысандардынанобөлшектер деп атайды. Нанобөлшектердің төменгі өлшемдік шегіөте бұлыңғыр. Ол шек кристалдық фазадан квазимолекулярлы немесе икосаэдрлі құрылымға ауысуымен анықталуы мүмкін. Мұндай кішітүзілімдерді кластерлер деп атайды.

Кластерлер (ағылшынның «cluster» сөзінен - шоғыр, тобыр, топтасу) -бір-бірімен тығыз байланысқан, жақын орналасқан атомдар,молекулалар, иондардың топтары.

Нанобөлшектердің жоғары шегінің аныктаушысы болып беткі

қабаттағы және ішкі атомдар қатынасын алуға болады. Кейбір жағдайда,химияда нысанды нанобөлшектерге жатқызу критерийі ретінде беттік жәнекөлемдік атомдар санының тең болуы есептелінеді. Нанобөлшектердіңпішініне байланысты бұл критерийге 10³-10⁶ атом сәйкес келеді.

Қорытындылай отырып өлшемдер өсі бойынша бірлік атомнан

бастап массивті күйге дейін қозғалыс барысында бірнеше аралық

к
үйлерден: кластер, нанобөлшектер және нано- немесе ультрадисперстіорталардың түзілуі арқылы өтеді (1.8-сурет).