Weitere ähnliche Inhalte Mehr von Inv. Ali Bakhshi (9) QDThinFilms-1.pptx4. نانومواد انواع
4
اندازه براساس
:
1
)
بعدی صفر
!
2
)
بعدی یک
3
)
بعدی دو
4
)
بعدی سه
1
-
نانومواد
صفر
بعدی
در
صورتی
که
ابعاد
جسم
در
هر
سه
،بعد
در
محدوده
نانومتری
،باشد
معموال
از
لفظ
نانوذره
استفاده
شودمی
.
به
این
دسته
از
،نانومواد
نانومواد
صفر
بعدی
نیز
گفته
شودمی
.
به
نانوذرات
(
نانومواد
صفر
بعدی
)
نیمه
هادی
که
از
خود
خواص
کوانتومی
نشان
،دهند
نقطه
کوانتومی
گفته
شودمی
.
انواع
و
اشکال
مختلفی
از
نانومواد
صفر
بعدی
شامل
نقاط
،کوانتومی
نانومواد
هسته
-
،پوسته
هانانوقفس
(
nanocage
)
،
نانو
ستاره
و
...
،
با
توجه
به
نیاز
،کاربردی
سنتز
اندشده
.
در
شکل
زیر
به
طور
شماتیک
و
واقعی
برخی
از
این
انواع
نشان
داده
اندشده
.
8. داستان شروع
!
•
میدان ایجاد
E/B
متحرک باردار ذره توسط
نور ایجاد
!
•
میدان در باردار ذره مسیر تغییر و حرکت
E/B
نور شناسایی
!
8
“There’s Plenty of Room at the Bottom”
(Feynman, 1961)
یپدیده
جام در دورنگی
لیکرگوس
قرن
۴
میالدی
9. فوتون و الکترون شباهت
!
9
•
تشابه
معادالت
در فوتون انتشار
هاالکتریکدی
در الکترون انتشار با
هاکریستال
•
نور موج طول
:
𝜆 =
ℎ
𝑝
=
𝑐
𝑣
•
الکترون موج طول
:
𝜆 =
ℎ
𝑝
=
ℎ
𝑚𝑣
•
معادالت
نور
(
مجاز هایفرکانس کننده مشخص
)
•
معادله
شرودینگر
الکترون
(
کننده مشخص
مجاز هایانرژی
)
𝛻 × 𝐻 =
1
𝑐
𝜕𝐷
𝜕𝑡
𝛻 × 𝐸 =
−1
𝑐
𝜕𝐵
𝜕𝑡
𝛻 × 𝜇−1𝛻 × 𝐸 𝑟 = 𝜔2𝜀𝐸 𝑟
𝛻 × 𝜀−1𝛻 × 𝐻 𝑟 = 𝜔2𝜇𝐻 𝑟
𝛻. 𝛻𝐸 𝑟 = 𝑘0
2
𝜀𝐸 𝑟 تخت موج
−
ℎ2
4𝜋2
2𝑚
𝛻. 𝛻 + 𝑉 𝑟 Ψ 𝑟 = 𝐸Ψ 𝑟
10. فوتون زنیتونل
!
•
میرا هایمیدان تشکیل
/
از فوتون زنیتونل
کالسیکی ممنوع مناطق
!
•
یعنی
k
-
است موهومی موج بردار
!
•
ممنوع مناطق در الکترون زنیتونل
/
میرایی
پتانسیل چاه در الکترون موج تابع
10
Steinberg, Paul Kwiat and Raymond Chiao, University of California, 1993
https://doi.org/10.1016/S0079-6638(07)50006-5
https://doi.org/10.1126/science.1221416
12. کوانتومی محدودیت
•
مواد
شده محدود
کوانتومی
:
ساختارهایی
دارای
در نانومقیاس طول
،یک
یا دو
سه هر
مرتبه هم هاآن بعد یک که موادی یا بعد
از کوچکتر یا
طول
برای الکترون دوبروی موج
در حرارتی انرژی
باشد ماده
.
m
:
موثر جرم
ماده در حامل
12
Quantum-confined materials
𝐸 =
𝑚𝑣2
2
= 𝑘𝑇 𝜆 =
ℎ
𝑚𝑣
=
ℎ
2𝑚𝑘𝑇
در
T = 10 K
،
طول
موج
دوبروی
در
GaAs
برای
هاالکترون
162
نانومتر
و
برای
هاحفره
62
نانومتر
است
!
برای
حبس
کوانتومی
،موثر
یک
یا
چند
بعد
باید
کمتر
از
10
نانومتر
باشد
زیرا
محدودیت
کوانتومی
بر
هایویژگی
نوری
هاآن
تأثیر
زیادی
گذاردمی
.
ساختارهای
مصنوعی
ایجاد
شده
با
محدودیت
کوانتومی
در
،یک
دو
یا
سه
،بعد
ترتیببه
هایچاه
،کوانتومی
هایسیم
کوانتومی
و
17. در اندازه اثر
سیلسیوم
17
DOI: 10.1002/adfm.200801548
با
ریزتر
شدن
،ذرات
محدوده
غیر
مجاز
انرژی
نیز
افزایش
یابدمی
.
در
نمونه
،حجیم
انرژی
غیرمجاز
،
حدود
(
حدود
eV
1.7
)
در
ناحیه
مادون
قرمز
است
.
بنابراین
با
ریزتر
،شدن
انرژی
غیرمجاز
افزایش
یافته
و
وارد
محدوده
مرئی
شودمی
.
هایطیف
متعدد
نوری
که
توانمی
به
کمک
سیلیسیوم
دست
،یافت
مشاهده
شودمی
.
18. طال در اندازه اثر
18
SPR
به
اندازه
ذرات
(
طال
)
وابسته
است
.
مشاهده
شودمی
که
پیک
،جذب
با
کاهش
اندازه
،ذرات
در
،ابتدا
با
شیب
زیاد
(
انتقال
آبی
زیاد
)
سپس
با
شیب
،کم
به
سمت
هایانرژی
بیشتر
منتقل
گرددمی
.
Au--Sphere
Au--Wire
عوامل
موثر
در
SPR
:
1
-
نوع
فلز
2
-
اندازه
ذرات
فلز
3
-
شکل
4
-
ساختار
5
-
ترکیب
و
ثابت
دی
الکتریک
محیط
surface plasmon resonances
21. نقره نانوذرات شکل اثر
بارهای
الکتریکی
به
طور
طبیعی
تمایل
دارند
که
در
هاگوشه
تجمع
داشته
باشند
.
این
تجمع
بار
الکتریکی
در
هاگوشه
سبب
شودمی
که
فرکانس
تشدید
کاهش
یابد
.
21
میرایی نمودارهای
(
سیاه
)
جذب ،
(
قرمز
)
و
پراکندگی
(
آبی
)
است شده آورده نیز
.
DOI: 10.1002/anie.200802248
هر
اندازه
تعداد
حاالتی
که
امکان
شدنقطبی
در
بارهای
الکتریکی
بیشتر
باشد
(
تقارن
کمتر
)
،
تعداد
هایفرکانس
تشدید
بیشتر
باشدمی
.
26. بیشتر مطالعه
1- Guozhong Cao “Nanostructures and Nanomaterials Synthesis, Properties, and
Applications” Imperial College Press, 2004
2- Rolf E. Hummel “Electronic Properties of Materials” Springer, 2010
3-Emil Roduner “Size matters: why nanomaterials are different” Chem. Soc. Rev., 2006, 35,
583–592.
4. JOHANNES EISENMENGER AND, IVAN K. SCHULLER “MAGNETIC
NANOSTRUCTURES: Overcoming Thermal Fluctuations” Nature Materials, 2, 2003, 437-
438.
5. M. V. Wolkin, J. Jorne, P. M. Fauchet, PHYSICAL REVIEW LETTERS, 82(1) 1999, 197-200.
6. Acc Chem Res. 2010 43(2) 190–200
7. A. M. Smith, A. M. Mohs, Sh. Nie, “Tuning the optical and electronic properties of
colloidal nanocrystals by lattice strain” NATURE NANOTECHNOLOGY 4 (2009) 56-63.
8. Chem. Mater. 2003, 15, 2854-2860.
9. Phys. Rev. B.54(1996) 4843-4856.
10. Phys. Rev. B 42, (1990 )7253 -725.
11. Phys. Rev B, 45(7) 1992, 3410-3416.
12. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 696–703.
13. S. Kar “Morphology and Size Dependent Optical Properties of CdS Nanostructures” J.
Nanosci. Nanotechnol, 2006 (6), 1–6.
14. Langmuir 1994,10, 3427-3430.
15. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013024
26
39. پوسته هسته در تنش
در
صورتی
که
قطر
نانو
ذره
هسته
افزایش
یافته
(6.2nm)
و
به
حدی
برسد
که
نتواند
تنش
اعمالی
را
تحمل
کرده
و
در
نتیجه
در
آن
عیب
القاء
،شود
انتقال
به
طیف
های
قرمز
در
اثر
اعمال
،تنش
چندان
قابل
توجه
نیست
.
این
مساله
در
شکل
زیر
مشاهده
شودمی
.
39
A. M. Smith, A. M. Mohs, Sh. Nie, “Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice
strain” NATURE NANOTECHNOLOGY 4 (2009) 56-63
40. پوسته هسته در تنش
در
توضیح
رفتار
غیر
عادی
شدهمشاهده
(
انتقال
قرمز
در
طیف
جذب
)
این
گونه
استدالل
شودمی
که
در
اثر
اعمال
هایتنش
فشاری
و
کششی
بر
هسته
و
،پوسته
باند
هدایت
در
هسته
افزایش
انرژی
یافته
و
در
،پوسته
کاهش
انرژی
رخ
دهدمی
.
در
واقع
این
دو
به
هم
نزدیک
شوندمی
.
در
این
شرایط
باند
ظرفیت
تغییر
قابل
توجهی
ندارد
.
این
سبب
شودمی
که
تابع
موج
الکترون
در
تمام
نانوذره
(
هسته
و
پوسته
)
منتشر
شود
و
تابع
موج
حفره
تنها
در
،هسته
قرار
گیرد
.
با
افزایش
تعداد
هایالیه
،پوسته
در
نهایت
انرژی
باند
هدایت
هسته
بیشتر
از
باند
هدایت
پوسته
شودمی
و
تابع
موج
الکترون
به
پوسته
منتقل
گرددمی
.
به
این
،ترتیب
کنشبرهم
بین
الکترون
و
حفره
کاهش
یابدمی
.
ترکیب
مجدد
الکترون
و
حفره
غیر
مستقیم
شده
و
ترسخت
شودمی
و
انتقال
قرمز
نیز
رخ
دهدمی
.
40
A. M. Smith, A. M. Mohs, Sh. Nie, “Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice
strain” NATURE NANOTECHNOLOGY 4 (2009) 56-63
Eg
Eg
e
e
تنش و هسته در فشاری تنش افزایش
پوسته در کششی
h h
41. پوسته هسته در تنش
مطابق
شکل
،زیر
در
این
شرایط
مطابق
،انتظار
با
افزایش
تنش
در
هسته
و
،پوسته
زمان
فروپاشی
فلوئورسان
نیز
افزایش
یابدمی
.
41
A. M. Smith, A. M. Mohs, Sh. Nie, “Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice
strain” NATURE NANOTECHNOLOGY 4 (2009) 56-63
Eg