ساخت نخستین نانوبلور غیر چشمک‌زن
 با توجه به بستگی بسیار زیاد خواص نانوبلورهای نیمه‌رسانا به اندازه، این مواد همواره مورد توجه دانشمندان بوده‌اند؛ مثلاً برای تغییر رنگ آبی ساطع‌شده از یک نانوبلور، تنها کافی است تا اندازه‌ی آن را تغییر داده، آن را تا چند برابر بلند‌تر رشد داد. با این حال، مشکل اساسی این نانوبلورها کم و زیاد شدن شدت تابش آنها و ایجاد نوعی حالت چشمک‌زن در نور ساطع‌شده از آنهاست که به باور دانشمندان شاید ناشی تجمع حامل‌های آزاد بار در محل نواقص بلور است؛ به‌طوری که این بارهای آزاد با جذب انرژی جفت الکترون حفرات تحریک شده، مانع از نشر نور به‌وسیله‌ی آنها می‌شوند. تادکراس و همکاران وی در دانشگاه روچستر آمریکا با یافتن روشی برای رفع این مشکل برای نخستین بار موفق به ساخت اولین نانوبلور نیمه‌رسانای غیر چشمک‌زن شدند و امیدوارند این دستاورد زمینه‌ای برای پیدایش نسل جدیدی از نانوبلورها با کاربردهای متنوع (از تصویر‌برداری‌های زیستی تا لیزرهای با آستانه‌‌ی پایین) باشد. آنها به این منظور از نانوبلورهایی استفاده کردندکه گذار در فاصله‌ی بین هسته و مواد پوسته‌ی آن برخلاف دیگر بلورها به‌آرامی صورت می‌گرفت. آنها در آزمایش خود پوسته‌ای از سلنیوم- روی را به هسته‌ی کادمیوم- سلنیوم اضافه کرده، حرارت دادند و سپس آن را به‌آرامی سرد کردند. این کار موجب می‌شد تا روی موجود در این ترکیب تدریجاً ذوب و به داخل این ساختار پراکنده شود. در مرحله‌ی بعد هم این ساختار با پوسته‌ی خالص دیگری از روی – سلنیوم پوشانده شد. در این آزمایش‌ها تادکراس و همکارانش دریافتند که تک‌نانوبلورهای CdZnSe برخلاف نانوبلورهای معمولی کادمیوم- سلنیوم/ سولفید روی (که تابشی چشمک‌زن داشت) می‌توانند بین چند میلی‌ثانیه تا ساعت‌ها درخشش نوری پیوسته‌ای داشته باشند. به باور این محققان نکته‌ی اصلی در این روش وجود گذار آرام بین هسته و پوسته در این نانوبلورهای جدید است که مانع از جذب انرژی جفت الکترون حفره‌ها به‌وسیله‌ی حامل‌های بار آزاد می‌شود؛ زیرا در چنین حالتی شرایط فیزیکی این جذب انرژی (عواملی از قبیل بقای انرژی و اندازه‌ی حرکت) فراهم نیست و این فرایندها آنقدر ضعیف هستند که توان چنین کاری را ندارند. منبع |
ایجاد ساختارهای مکعبی ساده از نانوذرات
| اغلب برای استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد
نانومواد باید نانوذرات در یک معماری خاصی آرایش یابند. برهمکنش میان نانوذرات یا
تأثیرات حاصل از گرد هم آمدن آنها در ساختارهای بزرگ‌تر، می‌تواند به ویژگی‌های
نوری، مغناطیسی یا کاتالیستی جالب توجهی منجر شود که در نهایت دانشمندان و مهندسان
می‌توانند از این ویژگی‌ها در مواد و کاربردهای جدید بهره ببرند. در سال‌های اخیر علاقه زیادی به بلورهای کلوئیدی که نوعی آرایش تناوبی از نانوذرات هستند، جهت استفاده به عنوان بلورهای فتونیکی، الگوهایی برای بلورهای فتونیکی، حسگرها، ابزارهای اپتیکی و الکترواپتیکی، و به عنوان سیستم‌های مدل برای مطالعه فرایندهای بلوری شدن ایجاد شده است. در حال حاضر موفقیت بسیاری از این کاربردهای بالقوه محدود به توانایی دانشمندان در کنترل ساختار این بلورهای کلوئیدی می‌باشد. به طور معمول تبلور کلوئیدهای یکپارچه منجر به ایجاد ساختارهای مکعبی وجوه مرکزپُر یا شش‌وجهی‌های فشرده می‌گردد. چند ساختار بلوری کلوئیدی دیگر نیز اخیراً گزارش شده‌اند، اما آنها یا نیاز به تعادل دقیق برهمکنش‌های الکتروستاتیک بین ذرات کلوئید داشته و یا اینکه مبتنی بر هدایت نانوذرات روی الگوهای لیتوگرافی می‌باشند که سپس هندسه چند لایه در یک فیلم نازک را دیکته می‌کنند. تحقیق جدیدی که به تازگی انجام شده است منجر به راهکار کاملاً متفاوتی برای بلوری کردن کلوئیدها شده است که در نتیجه آن بلورهای کلوئیدی مکعبی حاصل می‌شوند که در آن سلول‌های واحد در هر سه بعد گسترش یافته‌اند. ساختار مکعبی ساده حتی در ساختارهای اتمی نیز به ندرت دیده می‌شود. در این راهکار جدید، بلورهای مکعبی ساده از یک فرایند ترکیبی متشکل از جداشدن (disassemble) و خودآرایی ساختار هدایت شده توسط یک بستر در یک واکنش تک‌مرحله‌ای ایجاد می‌شوند. شکل مکعب ساده‌ترین و معمول‌ترین شکل در بلورها می‌باشد. دانشمندان سه حالت برای شکل مکعبی تعریف کرده‌اند: مکعبی ساده، مکعبی مرکزپُر( BCC ، و مکعبی وجوه مرکزپُر( FCC . دکتر آندریاس استین استاد شیمی دانشگاه مینسوتا و یکی از محققان این پژوهش می‌گوید: «راهکار ما برای ایجاد ساختارهای متناوب از نانوذرات هم‌شکل مبتنی بر مفهوم جدیدی از ترکیب سنتزهای جداکردن (بالا به پایین) و خودآرائی (پایین به بالا) می‌باشد. در بلورهای کلوئیدی که مجدداً آرایش یافته‌اند، سیستم مکعبی ساده (که حتی در ساختارهای اتمی نیز به ندرت دیده می‌شود) در سه بعد گسترش می‌یابد». وی اضافه می‌کند: «زمانی که ما سنتز نانوذرات شکل‌یافته را با دیگر ترکیبات بررسی می‌کردیم، مکانیسم خودآرائی جدیدی کشف کردیم. زمانی که سنتز جداکردنی برای ترکیبی از اکسید تیتانیوم-اکسید فسفر اجرا شد، نانومکعب‌هایی تشکیل شده و در نهایت شگفتی، این مکعب‌ها به یک آرایه منظم با تقارن مکعبی ساده خودآرایی کردند». سایت نانو |
فیزیک حالت جامد
فیزیک حالت جامد جزو پرکاربردترین گرایشهای فیزیک به حساب می آید و در آن گستره وسیعی از مفاهیم فیزیک جاگرفته است مانند مکانیک اماری و مکانیک کوانتوم.در حقیقت فیزیک حالت جامد به خواص بنیادین مواد و رفتار آنها در شرایط گوناگون می پردازد. این گرایش مواد را از پایه مورد بررسی قرار می دهد. ما این گرایش را از طرز قرار اتمها در کنار یکدیگر و روابطی که از یک سری فرضهای منطقی بدست می آید تا تشکیل یک بلور، شروع می کنیم.بنابراین بلور شناسی از ارکان اصلی این گرایش به حساب می آید. کاربردهای این گرایش نیز فراوان است مانند ساخت انواع قطعات نیمه رسانا و لایه های نازک که اساس آنها در فیزیک حالت جامد بیان می شود.