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

Оларды сезімтал қабатпен каптап суреттің үстінде көрсетілген алты дөңгелек тесіктері бар маска арқылы сәулелендіреді. 1.23-суретте көрсетілген үдерістер сериясынан кейін 6 бағанада орналасқан 24 кванттық нүктелері бар құрылымы (1.25-сурет) алынады. Әр бағанада 4 кванттық нүктелер қабаттастырылған.

1.4.2. Нанонысандардың өлшемдеріне байланысты әсерлер Наноқұрылымдарды алу әдістерін қарастырғаннан кейін, олардың өлшемінің осындай жүйелердің параметрлеріне әсеріне тоқтала кетейік. Типтік материал ретінде СаАS-А ^IIIВ ^ν типті жартылай өткізгішті алсақ, оның тор параметрі а-0,565 нм және элементарлы ұяшық көлемі 0,5652%-0,180 нм? тең екенін көреміз. Элементарлы ұяшық 4 галлий атомы мен 4 мышьяк атомынан құралады. Әрбір атомдар типі өзінің жактары орталықтанған кубтық торларын түзеді. Ал бұл торлар бірбіріне қатысты (1/4, 1/4, 1/4| векторға диагонал бойынша ауыстырылған. Мұндай құрылымда әрбір галлий атомы мышьяк атомынан кұралған тетраэдрдің ортасында орналаскан, бұл кұрылым Са/Ав, молекуласына сәйкес келеді. Ал сәйкес конфигурация ортасында Ав орналаскан кұрылым А5Са, құрамды болады. Тордың бір куб нанометріне, шамамен 22 атом сәйкес келеді, ал бүйірлері 10 нм болатын куб тәрізді кванттық нүкте 5,56:10% элементарлы ұяшықтардан тұрады. Өткізгіштер мен жартылай өткізгіштердегі заряд тасымалдаушылар қозғалысы түсірілген электр өрісінің әсерінен фонондар немесе қоспаларда шашыраумен үзіледі. Дрейфті жылдамдықпен т қозғалатын әр т секундта / қашықтыққа шашырайды, / еркін жүріп өтудің орташа ұзындығы деп аталады. Бұл шамалар келесі теңдеу бойынша байланысады (1.1):

Шашырау нәтижесінде заряд тасымалдаушы осы зонада қалатындықтан, бұл зонааралық шашырау деп аталады. Металдарда еркін жүріп өту ұзындығы олардың құрамындағы қоспаларға тәуелді болады. Қарапайым металдарда оның шамасы бірнеше ондық нанометр болады, ал өте таза үлгілер үшін бұл шама біршама үлкен болады.

Тордағы әртүрлі типті акаулар өткізгіш электрон қозғалысын үзуі және еркін жүріп өту жылдамдығын шектеуі мүмкін. Нөлдік өлшемді ақауға мысал ретінде торлар түйініндегі атомдардың болмауы, бос болуы немесе қосымша атомдардың болуын жатқызуға болады. Екі өлшемді ақау ретінде дәнек шекаралары, қорап ақауы мен еркін беттік қабаттарды айтуға болады. Кеуек деп аталатын бос кеңістік, бостық кластері, басқа фаза туынтегі, микросызат үшөлшемді ақауға мысал бола алады. Осы ақаулардың барлығы электрондарды шашыратып, электр өткізгіштікті шектеуі мүмкін. Кейбір нанокұрылымдар өте кішкене болғандықтан ішкі ақаулар болмайды.

1.5. Фуллерендер құрылысы және номенклатурасы

Көміртектің сфералық жоғары симметриялық құрылымдары бар болуы мүмкіндігі туралы болжамдарды 1970 ж. жапон ғалымы Осава мен Иошида айтып кеткен болатын.

Тәжірибе жүзінде фуллерендерді алғаш рет Д.Р. Хуффман мен оның қызметкерлері графитті электрдоғалық айдау кезінде алған болатын. 1983 ж. бұл топ «екіөркешті спектрді» баспаға шығарған, алайда ол түсіндірілмеген болатын.

Фуллерендердің авторлары болып ағылшын ғалымдары (1985 ж.) Х. Крото мен Р.Е. Смолли бастаған американдық ғалымдар тобы есептеледі. Олар графитті лазерлі буландыру нәтижесінде домалақтанған бөлшектер С₆₀ және С₇₀ түзілетінін тапқан және оларды архитектор Ричард Бакминстер Фуллердің құрметіне бакминстерфуллерендер (кысқаша бакибол) деп атауды ұсынған. Құрылымдық талдау нәтижесінде С₆₀ молекуласы футбол добының формасына, ал С₇₀ молекуласы регбий добының формасына ұқсас екендігі анықталған (1.26-сурет).

ИЮПАК ұсынысы бойынша фуллерендер дегеніміз үш рет координирленген көміртек атомдарынан ғана тұратын тұйық сфера тәрізді көпбұрыштар, олар 12 пентагональді және (п-10)/2 гексагональді (п>20) бұрыштардан тұрады. Олар |60| фуллерен, |70| фуллерен және т.б. деп аталады. Кез келген үш рет координацияланған көміртектен құралған тұйық сфералық көпбұрыштар квазифуллерендер деп аталады. Оқшауланған бесбұрыштар ережесі бойынша молекула құрамындағы бесбұрыштар өзара байланыспаған молекулалардың тұрақтылығы жоғары болады. Ең кіші фуллерен 32 көміртегі атомынан тұрады деп есептеледі. Құрамы 60-тан аз көміртегі атомдарынан тұратын фуллерендер тұрақсыз, ал С₆₀ ең тұрақты фуллерен болып есептелінеді. С₆₀ молекуласындағы әрбір көміртегі екі алтыбұрыш және бір бесбұрыштың түзілуіне қатысады.