Polikrysztay nanometrowe

Z ksiazki ``Physics of new materials'' [16]:

``W ostatnich latach, metoda odparowania i kondensacji w srodowisku bardzo czystych gazów, a nastepnie konsolidacji in situ w ultrawysokiej prózni, zostay zsyntetyzowane klastery atomów o srednich rozmiarach z zakresu 5 - 50 nm dla wielu typów materiaów, waczajac metale i ceramiki. Te nowe, super-drobnoziarniste materiay wykazuja wasciwosci czesto istotnie rózne i znacznie lepsze w porównaniu do ich gruboziarnistych odpowiedników. Zmiana wasnosci bierze sie z ich maych rozmiarów, duzej czesci atomów ulokowanych w otoczeniu granic ziaren i oddziaywan miedzy ziarnami. Poniewaz ich wasnosci moga byc ksztatowane w trakcie syntezy i obróbki, nanomateriay zozone z klasterów atomowych wydaja sie nosic znakomity potencja technologiczny, nie mówiac o biezacym zainteresowaniu nauki ich zaleznymi od rozmiaru wasnosciami. (...)

Rózne rodzaje materiaów nanometrowych acza trzy cechy: domeny atomowe przestrzennie zamkniete w nie wiecej niz 100 nm, znaczacy udzia atomów zwiazanych z granicami ziaren oraz istnienie oddziaywan miedzy tworzacymi je domenami. Tak wiec materiay nanometrowe zawieraja zerowymiarowe klastery atomów, jednowymiarowo modulowane wielowarstwy oraz ich trójwymiarowe odpowiedniki. I choc ich synteza przez czowieka to historia raczej najnowsza, okazuje sie, ze materiay nanometrowe byy ``z nami'' na dugo przed nami.

Badania najstarszych meteorytów sugeruja, ze materiay takie stanowiy czesc wszechswiata od jego zarania; prawdopodobnie pierwotna materia zawierajaca struktury w skali nanometrowej kondensowaa z naszej sonecznej mgawicy. Jednak dopiero teraz, miliardy lat pózniej, rozpoczea sie ich synteza zaplanowana i wykonana przez czowieka. (...)

Klastery zawierajace od setek do dziesiatek tysiecy atomów moga byc wytwarzane w wystarczajacych ilosciach drogami fizycznymi lub chemicznymi, tak wiec moga byc formowane w próbki nadajace sie do badania tradycyjnymi metodami eksperymentalnymi. Materiay te maja potencja uruchamiania i wykorzystywania licznych efektów rozmiaru materii skondensowanej poczawszy od elektronowych (tzw. efektów kwantowych) powodowanych przestrzennym ograniczeniem zdelokalizowanych elektronów walencyjnych i zmienionymi wasnosciami kooperatywnymi atomów, jak drgania sieci czy topnienie, a konczac na eliminacji mechanizmów zdefektowanych sieci, takich jak tworzenie dyslokacji i transport masy w ograniczonych przestrzennie ziarnach. Mozliwosci konstruowania nowych materiaów o unikalnych lub poprawionych wasciwosciach z klasterów atomowych o wybranych rozmiarach prawdopodobnie zrewolucjonizuja nasze zdolnosci projektowania materiaów o kontrolowanych wasnosciach optycznych, elektronicznych, magnetycznych, mechanicznych i chemicznych w wielu przyszych aplikacjach.''

R.W.Siegel [16]