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

Атомдар торлар құраған кезде олардың дискретті энергетикалықдеңгейлері энергетикалықзоналарға ыдырайды. Күй тығыздығы ұғымытапсырылған энергиялар аралығындағы энергетикалық деңгейлер санын білдіреді. Металдарда жоғарғы энергетикалық зона аяғына дейінтолтырылмаған. Ал жартылай өткізгіш жағдайында валентті зона депаталатын жоғарғы бос емес зона аяғына дейін толтырылған және келесібос зонадан белгілі бір аралықпен ажыратылады және ол саңылау депаталады.

Металл бөлшектерінің өлшемі бірнеше жүздеген атомға азайған кезде,жоғарғы зона өткізу зонасындағы күй тығыздығы өзгеріске ұшырайды.Зонадағы күйдің үздіксіз тығыздығы дискретті деңгейлер жиынтығыменауысады да, олардың арасы жылу энергиясы К_ВТ аз болуы мүмкін,соның нәтижесінде саңылау түзіледі. Көлемдік кристалдан ірі кристалға,одан әрі құрамы 15 атомнан кіші кішкене кластерлерге ауысқан кездегіэлектрондық құрылымның өзгерісі 1.12-суретте көрсетілген. Кішкене кластерлер дискретті энергетикалық деңгейлер жиынтығы бар молекулағасәйкес келеді. Кластер өлшемін қарама-қарсы қабырғалар қашықтығыэлектронның толқын ұзындығына сәйкес келгенше кішірейтуге болады.Бұл жағдайда энергетькалық деңгейлерді потенциалды қораптағы бөлшектүріндегі кванттық есеп ретінде қарастыруға болады. Бұл кванттықөлшемдік эффект деп аталады.

Жаңа электрондық қасиеттердің пайда болуын Гейзенберг

анықталмағандығы принципі терминдерімен түсіндіруге болады. Олбойынша кеңістікте электрон неғұрлым оқшауланған сайын оның импульс диапазоны кеңейе түседі. Орташа энергия атомдардың химиялықтабиғатымен, әсіресе, атомның өлшемімен анықталады. Үлгі өлшеміөзгерген кездегі металдың энергетикалық деңгейлерінің өзгеруітөмендегі суретте көрсетілген.

Кванттық эффект маталдармен салыстырғанда жартылай өткізгіштерде үлкен шамаларда байқалатынын айта кету керек.

Бұл жартылай өткізгіштегі тесік пен электрондардың толқын

ұзындығының үлкенірек болуымен байланысты болады. Жартылай

өткізгіштердегі толқын ұзындығы микронға дейін жетуі мүмкін болса,металдарда 0,5 нм шамалас болады.

Материалдардың түсі олар жұтатын жарық толқындарыныңұзындығымен анықталады. Жұтылу - түскен жарық фотоны әсеріненэлектрондардың толтырылған төменгі энергетикалық деңгейлерденжоғары толтырылмаған деңгейге қоздырылуы әсерінен жүреді.Әртүрлі өлшемді кластерлердің электрондық құрылымы, сәйкесіншедеңгейлер арасындағы айырымдары да әртүрлі болады. 1.13-суретте В₆ , В₈және В₁₂бор кластерлерінің кейбір қоздырылған күйлерініңесептелген энергетикалық деңгейлерін салыстыру көрсетілген.Жарықпен қоздырылған деңгейлер арасындағы ауысулар материалтүсін анықтайды. Өлшемдері әртүрлі кластерлердің түстері де әртүрліболуы мүмкін, сондықтан материал түсін жобалау кезінде олардыңөлшемдерін қолдануға болады.

Н
анобөлшектердің электрондық құрылысын зерттеу әдістерініңбірі - УК электронды спектроскопия әдісі. Түсірілген УК фотондаратомдардың әсерінен сыртқы валенттік электрондары ұшырылыпшығарылады да, одан әрі осындай электрондар саны мен энергиясы өлшенеді. Өлшеулер нәтижесінде ұшырылып шығарылған электрондар саны мен олардың энергияға тәуелділігі алынады. Кластерлер деңгейлері дискретті спектрлерден тұратындықтан, тәуелділіккластерлердің энергетикалық деңгейлерінің аралығына сәйкес келетінбос аралықтары бар шың тәрізді болады.

1.13-сурет. В_6, В₈ және В₁₂, бор нанобөлшектерінің қоздырылған күйлерініңэнергияларын тығыздык функционалдары әдісі бойынша есептеу нәтижелері

1
.14-суретте 20 және 40 атомнан тұратын мыс кластерлерінің сыртқыдеңгейлерінің ультракүлгін фотоэлектронды спектрі берілген.