Nanorészecskék fizikája, kvantumkémiai effektusok redukált dimenziók esetén

1. Nanorészecskék fizikája, kvantumkémiai effektusok redukált dimenziók esetén Altenberg katedrális üveg ablaka üvegben oldott arany részecskék A néhány nm nagyságú Au részecskék felületi plazmon-gerjesztése okozza ezt a spektrális tulajdonságot. Az optikai tulajdonságok méretfüggőek (redukált dimenziók, kvantummechanika). Már a Nyugatrómai Birodalomban is nanotechnológiát használtak (bár semmit sem tudtak a plazmonokról).

2. Csillám felületen hordozott Ag nanorészecskék optikai viselkedése a hordozó felületével párhuzamos és arra merőleges plazmonok gerjesztésével értelmezhető. Szűk méreteloszlás plazmon: az elektronok (elektron felhő) kollektív rezgése az atomtörzsek (mint pozitíven töltött részecskék) felett A felhasadás oka az, hogy a részecske nem gömb alakú, vagyis a részecske magassága más mint az átmérője.

3. Néhány nevezetes nanorészecske, ahol mind az elektron-szerkezet, mind a geometria különleges tulajdonságokat mutat Au6 Si7 Al13 e- C60 fullerén Ötfogású bi-biramis szerkezet, 1.5 eV széles tilltott sávot mutat. Ikosaéder, ötfogású szimmetria, mágneses tulajdonságot mutat, ellentétben a tömbi aluminiummal. Alapállapotban egy elektron többletet tar-talmaz, szerkezetileg a benzol gyűtűre emlé-keztet, s nem a tömbi arany fcc szerkezetére.

4. Miért érdekes a redukált dimenziójú (a 3D kiterjedés egy vagy több irányban atomi méretű) objektumok fizikai-kémiája ? (szokás beszélni elektron „confinement”-ről is „bezárt elektron” ) 3 D tömb 2D vékonyréteg 0D kvantumpötty nanorészecske A méretcsökkentéssel eljutva a 10 nm alatti tartományban a kiterjedt testekre jellemző folytonos sávszerkezet egyre diszkrétebbé válik. Ha az elektronokat síkhullámként kezeljük, akkor a kvantummechanika egyik alapproblémájához jutunk, nevezetesen a dobozba zárt részecske problematikájához. Ennek vizsgálata vezetett a szilárdtestek elektron sávelméletéhez. Amennyiben a az elektron centrális elektromos erőtérbe helyezzük, eljutunk az atomok körüli stabil elektronpályák fogalmához. Ez pedig minden atom és molekula spektroszkópia alapja. A kvantumos szerkezet nemcsak elektronikai és optikai alkalmazásokban fontos, de bizonyos esetekben különleges kémiai tulajdonságokat is eredményezhet.

5. Néhány atomos klaszterek tanulmányozása fotoelektronspektroszkópiával (a „vizsgálati tárgyak”-at, a nanoklasztereket klaszterforrásokkal állíthatjuk elő) adott anyag, különböző klaszterméret 4s 3d különböző anyag, adott klaszterméret closed shell

6. Hogyan lehet vizsgálni az oxid felületen kötött egyedi fém-nanorészecskék elektronikai tulajdonságait ? a tiltott sáv szélességének változása a részecske méretével Optikai spektroszkópiai módszerek esetén szűk méreteloszlásnak kell lenni ! STS-módszerrel az egyedi klaszterek is vizsgálhatók !

7. Az egyelektron tranzisztor elve és fizikai analógiái Tranzisztor elv:egy kapu elektródával szabályozzuk az elektron áramlást Egyelektron eszközesetében egyetlen elektron átjutását szabályozzuk ilyen módon Fizikai analógiát a elektronikában a kondenzátorok fizikája jelenti

8. Egyelektron eszköz: kvantum számítógép / elve és megvalósítási nanotechnológiája B.E. Kane javasolta egy Nature-ben (1998) megjelent cikkében a technológia elvi lépései Magspin I=1/2, ami a közelében kötött elektronnal zérussá változik, de ez csak alacsony hőmérsékleten megy. A rendszert mágneses térbe helyezve a magspin két jó definiált állapotot ad, amelyet nagyfrekvenciás gerjesztéssel váltogatni lehet. A J elektródákra adott feszültséggel lehet hangolni a szomszédos szegmensek átfedését. Természetes a működéshez egy ugyanilyen de azonos spinbeállású alkatrész is szükséges. a technológia STM-el kontrollált megvalósítása

9. Nanorészecskék, nanostrukturált felületek alkalmazási területei Napelemek, korroziógátló, kemény és mágneses bevonatok hidrogén tárolók üzemanyag cellák levegőtisztítás energiatárolók vékonyfilmek fotokatalízis nanorészecske nanorészecske nemlineári optikai jelenségek fotoelektromos színjelenségek kemoelektromos jelenségek mikro-nanoelektronika kvantumpötty lézerek egyelektron tranzisztorok monitorok, kijelzők gázszenzorok