П. Н. Дробот - Актуальные проблемы наноэлектроники

без всяких фокусирующих устройств.
Проходя через материал образца, рентгеновские лучи рассеиваются с
силой, пропорциональной плотности материала, датчик измеряет мощность
падающих рентгеновских лучей и передает данные в компьютер. Полученные данные обрабатываются сложнейшими алгоритмами, которые на основе
нескольких двухмерных образов создают трехмерное изображение исследуемого объекта. Большое количество сделанных двумерных снимков, подверженных дальнейшей обработке, позволяют получить беспрецедентную точность результирующего изображения, новая технология позволяет увидеть
такие крошечные изменения плотности материала, которые были просто невидимы для рентгеновских установок предыдущих поколений.
Литература:
1.
Новая технология рентгеновского микроскопа позволяет получить
трехмерные изображения объектов на наноуровне [Электронный ресурс]
DailyTechInfo
URL:
http://www.dailytechinfo.org/news/1687-novayatexnologiya-rentgenovskogo-mikroskopa-pozvolyaet-poluchit-trexmernyeizobrazheniya-obektov-na-nanourovne.html (дата обращения 22.08.2013)

7

1.2. Свойства индивидуальных наночастиц.
1.2.1. Металлические нанокластеры.
Кластерами называются нанообъекты, состоящие из сравнительно
небольшого числа атомов или молекул, от единиц до сотен тысяч. Кластеры имеют наноразмеры по трем направлениям. Обычно кластеры делят
на газовые и твердотельные, имея в виду источник их получения. Чтобы получить газовые кластеры, надо резко охладить газ, желательно при высоком давлении. Для получения твердотельных кластеров поверхность
твердого тела облучают лазерным лучом или пучком заряженных частиц
(электронов, ионов) с большой кинетической энергией. С поверхности материала при этом вылетает некоторое количество макроскопических капель, отдельные частицы и кластеры разных размеров. Затем кластеры
направляют в специальный прибор – масс-спектрометр, позволяющий определить их распределение по массам, то есть по числу частиц в кластере. Чаще
всего в потоке кластеров встречаются кластеры, состоящие из определенного числа частиц, что означает, что эти кластеры наиболее устойчивы,
стабильны. Эти числа называются магическими.
Когда частица металла уменьшается в размерах до нескольких сотен атомов, плотность состояний (количество энергетических уровней в
заданном интервале энергий) в зоне проводимости радикально меняется.
Непрерывная плотность состояний в зоне заменяется набором дискретных уровней. Данный эффект получил название квантового размерного
эффекта – при уменьшении размера наночастиц энергия между энергетическими переходами, а значит и энергия квантов излучения увеличивается. Кластеры разных размеров имеют разную электронную структуру и,
соответственно, разные расстояния между уровнями.

8

Многочисленные

эксперимен- тальные результаты свидетельствуют

о зависимости реакционной способности наночастиц от количества атомов
в них. Реакционная способность - характеристика химической активности
веществ, учитывающая как разнообразие реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость.
В кластере магнитный момент каждого атома взаимодействует с моментами других атомов, что может выстроить все моменты в одном направлении по отношению к какой либо оси симметрии кластера. Такой кластер обладает суммарным магнитным моментом неравным нулю. Однако
атомы в кластере колеблются, причем энергия колебаний увеличивается
с ростом температуры. Эти колебания вызывают некоторое разупорядочивание магнитных моментов отдельных атомов кластера, так что его полный
магнитным момент становится меньше, чем он был бы в случае строго параллельного положения всех атомов. Магнитный момент отдельного кластера взаимодействует с приложенным постоянным магнитным полем таким образом, что его расположение по полю становится более вероятным,
чем против поля. Полный магнитный момент обратно пропорционален температуре. Этот эффект называют суперпарамагнетизмом. Когда энергия
взаимодействия магнитного момента кластера с приложенным магнитным
полем больше энергии колебаний, усреднения из-за осцилляции не происходит, зато происходит усреднение из-за вращения кластера как целого. Такая
ситуация называется магнетизмом вмороженных моментов.
1.2.2. Полупроводниковые наночастицы.
Оптические спектры поглощения существенно сдвигаются в коротковолновую область (голубой цвет --">