Τα νανοϋλικά και οι βασικές τους ιδιότητες. Ατομική δομή και σχήμα νανοσωματιδίων Εξάρτηση του χρώματος ενός νανοσωματιδίου από το μέγεθός του

Επί του παρόντος, η ορολογία στον τομέα των νανοϋλικών και των νανοτεχνολογιών μόλις καθιερώνεται. Υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις για τον ορισμό του τι είναι τα νανοϋλικά.

Η απλούστερη και πιο κοινή προσέγγιση σχετίζεται με τις γεωμετρικές διαστάσεις της δομής τέτοιων υλικών. Σύμφωνα με αυτή την προσέγγιση, όπως προαναφέρθηκε, τα υλικά με χαρακτηριστικό μέγεθος μικροδομής από 1 έως 100 nm ονομάζονται νανοδομημένα (ή αλλιώς νανοφασικά, νανοκρυσταλλικά, υπερμοριακά).

Η επιλογή αυτού του εύρους μεγέθους δεν είναι τυχαία: το κατώτερο όριο θεωρείται ότι σχετίζεται με το κατώτερο όριο συμμετρίας του νανοκρυσταλλικού υλικού. Το γεγονός είναι ότι καθώς το μέγεθος ενός κρυστάλλου, που χαρακτηρίζεται από ένα αυστηρό σύνολο στοιχείων συμμετρίας, μειώνεται, έρχεται μια στιγμή που κάποια στοιχεία συμμετρίας θα χαθούν. Σύμφωνα με δεδομένα για τους πιο διαδεδομένους κρυστάλλους, ένα τέτοιο κρίσιμο μέγεθος ισούται με τρεις σφαίρες συντονισμού, οι οποίες για την περίπτωση του σιδήρου είναι περίπου 0,5 nm και για το νικέλιο - περίπου 0,6 nm. Η τιμή του ανώτατου ορίου οφείλεται στο γεγονός ότι αισθητές και ενδιαφέρουσες από τεχνική άποψη αλλαγές στις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των υλικών (αντοχή, σκληρότητα, δύναμη καταναγκασμού κ.λπ.) ξεκινούν όταν το μέγεθος κόκκου μειώνεται ακριβώς κάτω από 100 nm.

Εάν λάβουμε υπόψη ένα διασκορπισμένο υλικό που αποτελείται από σωματίδια μεγέθους νανο, τότε το χαμηλότερο όριο μεγέθους τέτοιων αντικειμένων μπορεί να δικαιολογηθεί λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στις ιδιότητες σωματιδίων με μέγεθος περίπου ένα νανόμετρο ή λιγότερο. σωματίδια Στην επιστήμη των φυσικών υλικών, τέτοια σωματίδια ονομάζονται συστάδες,και τα υλικά με τέτοιες μορφολογικές μονάδες συγκεντρώνονται. Ένα σύμπλεγμα είναι μια ομάδα μικρού (μετρήσιμου) και γενικά μεταβλητού αριθμού ατόμων που αλληλεπιδρούν (ιόντα, μόρια).

Ένα σύμπλεγμα με ακτίνα 1 nm περιέχει περίπου 25 άτομα, τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται στην επιφάνεια του συμπλέγματος. Οι μικρές ατομικές συσσωματώσεις-συστάδες είναι ένας ενδιάμεσος κρίκος μεταξύ απομονωμένων ατόμων και μορίων, αφενός, και ενός χύδην στερεού, αφετέρου. Διακριτικό χαρακτηριστικόσυστάδες είναι η μη μονοτονική εξάρτηση των ιδιοτήτων από τον αριθμό των ατόμων στο σύμπλεγμα. Ο ελάχιστος αριθμός ατόμων σε ένα σύμπλεγμα είναι δύο. Το άνω όριο του συμπλέγματος αντιστοιχεί στον αριθμό των ατόμων, έτσι ώστε η προσθήκη ενός άλλου ατόμου στο οποίο δεν αλλάζει οι ιδιότητες του συμπλέγματος, αφού η μετάβαση από τις ποσοτικές σε ποιοτικές αλλαγές έχει ήδη τελειώσει (Εικ. 1.2). Από χημική άποψη, οι περισσότερες αλλαγές τελειώνουν όταν ο αριθμός των ατόμων δεν ξεπερνά τα 1000-2000.

Το ανώτερο όριο του μεγέθους του συμπλέγματος μπορεί να θεωρηθεί ως το όριο μεταξύ του συμπλέγματος και ενός απομονωμένου νανοσωματιδίου. Η μετάβαση από τις ιδιότητες των απομονωμένων νανοσωματιδίων στις ιδιότητες των χύδην κρυσταλλικών ουσιών παρέμεινε ένα «κενό σημείο» για πολλές δεκαετίες, καθώς δεν υπήρχε ενδιάμεσος κρίκος - ένα συμπαγές σώμα με κόκκους μεγέθους νανομέτρων.

Με βάση τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, τα νανοσυστήματα μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες:

Τρισδιάστατα (χύμα) νανοσωματίδια, στα οποία και τα τρία μεγέθη είναι στη νανοπορτοκαλί ακτίνα. αυτά τα σωματίδια έχουν πολύ μικρή ακτίνα

καμπυλότητα. Τέτοια συστήματα περιλαμβάνουν διαλύματα, μικρογαλακτώματα, σωματίδια σπόρων που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια μεταπτώσεων φάσης 1ης τάξης (κρύσταλλοι, σταγόνες, φυσαλίδες αερίου, σφαιρικά μικκύλια επιφανειοδραστικών ουσιών σε υδατικά και μη υδατικά μέσα (άμεσα και αντίστροφα μικκύλια).

Δισδιάστατα (λεπτές μεμβράνες και στρώματα) νανοσωματίδια, στα οποία μόνο το ένα μέγεθος (πάχος) είναι στο νανοπορτοκαλί και τα άλλα δύο (μήκος και πλάτος) μπορούν να είναι αυθαίρετα μεγάλα. Αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν υγρές μεμβράνες, μονοστρωματικά και πολυστρωματικά στη διεπαφή (συμπεριλαμβανομένων των μεμβρανών Langmuir-Blodgett), δισδιάστατα επιφανειοδραστικά μικκύλια που μοιάζουν με πλάκες.

Μονοδιάστατα νανοσωματίδια στα οποία το εγκάρσιο μέγεθος είναι στο νανοπορτοκαλί και το μήκος μπορεί να είναι αυθαίρετα μεγάλο. Πρόκειται για λεπτές ίνες, πολύ λεπτά τριχοειδή αγγεία και πόρους, κυλινδρικά επιφανειοδραστικά μικκύλια και νανοσωλήνες που μοιάζουν πολύ με αυτά.

Η ακόλουθη ταξινόμηση των νανοϋλικών είναι αποδεκτή στη βιβλιογραφία:

OD - υλικά υπερσυστάδας και νανοδιασπορές με απομονωμένα νανοσωματίδια.

1D - νανοϊνώδη και νανοσωληνοειδή, με το μήκος των ινών ή των σωλήνων να είναι μικρότερο από δεκάδες μικρά.

2D - μεμβράνες νανομετρικού πάχους.

3D - πολυκρύσταλλο με νανομετρικό μέγεθος κόκκων, στο οποίο ολόκληρος ο όγκος είναι γεμάτος με νανοκόκκους, ελεύθερη επιφάνειαΔεν υπάρχουν πρακτικά κόκκοι. Τα τρισδιάστατα υλικά περιλαμβάνουν σκόνες, ίνες, πολυστρωματικά και πολυκρυσταλλικά υλικά στα οποία τα σωματίδια OD-, 1D- και 20-ταιριάζουν σφιχτά μεταξύ τους, σχηματίζοντας διεπαφές μεταξύ τους. Τα τελευταία 20 χρόνια, έχει δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην παραγωγή τρισδιάστατων υλικών που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη σκληρών κραμάτων, στην κατασκευή αεροσκαφών, στην ενέργεια υδρογόνου και σε άλλες βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας.

Έτσι, τα νανοϋλικά περιλαμβάνουν νανοσωματίδια, μεμβράνες με πάχος στο νανομετρικό εύρος και μακροσκοπικά αντικείμενα που περιέχουν νανοκρυστάλλους ή νανοπόρους των οποίων οι διαστάσεις κυμαίνονται από 1 έως 100 nm.

ΔΙΑΛΕΞΗ Αρ.

Ταξινόμηση νανοσυμπλεγμάτων. Νανοσωματίδια

Υλικό από την Εισαγωγή στη Νανοτεχνολογία.

Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Τα νανοσωματίδια είναι σωματίδια των οποίων το μέγεθος είναι μικρότερο από 100 nm. Τα νανοσωματίδια αποτελούνται από 106 ή λιγότερα άτομα και οι ιδιότητές τους διαφέρουν από τις ιδιότητες μιας χύδην ουσίας που αποτελείται από τα ίδια άτομα (βλ. σχήμα).

Τα νανοσωματίδια των οποίων το μέγεθος είναι μικρότερο από 10 nm ονομάζονται νανοσυμπλεγμάτων. Η λέξη cluster προέρχεται από το αγγλικό "cluster" - cluster, cluster. Τυπικά, ένα νανοσύστημα περιέχει έως και 1000 άτομα.

Πολοί φυσικοί νόμοι, που ισχύει στη μακροσκοπική φυσική (η μακροσκοπική φυσική «ασχολείται» με αντικείμενα των οποίων οι διαστάσεις είναι πολύ μεγαλύτερες από 100 nm), παραβιάζονται για τα νανοσωματίδια. Για παράδειγμα, οι γνωστοί τύποι για την προσθήκη της αντίστασης των αγωγών όταν συνδέονται παράλληλα και σε σειρά είναι άδικοι. Το νερό στους νανοπόρους βράχου δεν παγώνει στους -20…–30°C και το σημείο τήξης των νανοσωματιδίων χρυσού είναι σημαντικά χαμηλότερο σε σύγκριση με ένα τεράστιο δείγμα.

ΣΕ τα τελευταία χρόνιαΠολλές δημοσιεύσεις παρέχουν θεαματικά παραδείγματα της επίδρασης των μεγεθών σωματιδίων μιας ουσίας στις ιδιότητές της - ηλεκτρικές, μαγνητικές, οπτικές. Έτσι, το χρώμα του ρουμπινιού γυαλιού εξαρτάται από το περιεχόμενο και το μέγεθος των κολλοειδών (μικροσκοπικών) σωματιδίων χρυσού. Τα κολλοειδή διαλύματα χρυσού μπορούν να δώσουν μια ολόκληρη σειρά χρωμάτων - από πορτοκαλί (μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 10 nm) και ρουμπίνι (10-20 nm) έως μπλε (περίπου 40 nm). Το Μουσείο Βασιλικού Ινστιτούτου στο Λονδίνο περιέχει κολλοειδή διαλύματα χρυσού, τα οποία ελήφθησαν από τον Michael Faraday το μέσα του 19ουαιώνα, που για πρώτη φορά συνέδεσε τις παραλλαγές στο χρώμα τους με το μέγεθος των σωματιδίων.

Το κλάσμα των επιφανειακών ατόμων γίνεται μεγαλύτερο καθώς μειώνεται το μέγεθος των σωματιδίων. Για τα νανοσωματίδια, σχεδόν όλα τα άτομα είναι «επιφανειακά», επομένως η χημική τους δραστηριότητα είναι πολύ υψηλή. Για το λόγο αυτό, τα μεταλλικά νανοσωματίδια τείνουν να συνδυάζονται. Ταυτόχρονα, σε ζωντανούς οργανισμούς (φυτά, βακτήρια, μικροσκοπικοί μύκητες), τα μέταλλα, όπως αποδεικνύεται, υπάρχουν συχνά με τη μορφή συστάδων που αποτελούνται από συνδυασμό ενός σχετικά μικρού αριθμού ατόμων.

Δυαδικότητα κύματος-σωματιδίουεπιτρέπει σε κάθε σωματίδιο να αποδοθεί ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος. Ειδικότερα, αυτό ισχύει για κύματα που χαρακτηρίζουν ένα ηλεκτρόνιο σε κρύσταλλο, για κύματα που σχετίζονται με την κίνηση στοιχειωδών ατομικών μαγνητών κ.λπ. Οι ασυνήθιστες ιδιότητες των νανοδομών περιπλέκουν την ασήμαντη τεχνική χρήση τους και ταυτόχρονα ανοίγουν εντελώς απροσδόκητες τεχνικές προοπτικές.

Θεωρήστε ένα σύμπλεγμα σφαιρικής γεωμετρίας που αποτελείται από εγώάτομα. Ο όγκος ενός τέτοιου συμπλέγματος μπορεί να γραφτεί ως:

https://pandia.ru/text/80/170/images/image006_17.gif" alt="Image:image016.gif" width="84" height="54 src=">, (2.2)!}

όπου α είναι η μέση ακτίνα ενός σωματιδίου.

Τότε μπορούμε να γράψουμε:

https://pandia.ru/text/80/170/images/image008_13.gif" alt="Image:image020.gif" width="205" height="36 src=">. (2.4)!}

Αριθμός ατόμων στην επιφάνεια iS που σχετίζεται με το εμβαδόν της επιφάνειας μέσω της αναλογίας:

https://pandia.ru/text/80/170/images/image010_12.gif" alt="Image:image026.gif" width="205" height="54 src=">. (2.6)!}

Όπως φαίνεται από τον τύπο (2.6), το κλάσμα των ατόμων στην επιφάνεια του συμπλέγματος μειώνεται γρήγορα με την αύξηση του μεγέθους του συμπλέγματος. Μια αξιοσημείωτη επίδραση της επιφάνειας εμφανίζεται σε μεγέθη συμπλέγματος μικρότερα από 100 nm.

Ένα παράδειγμα είναι τα νανοσωματίδια αργύρου, τα οποία έχουν μοναδικές αντιβακτηριδιακές ιδιότητες. Το γεγονός ότι τα ιόντα αργύρου μπορούν να εξουδετερώσουν επιβλαβή βακτήρια και μικροοργανισμούς είναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό. Έχει διαπιστωθεί ότι τα νανοσωματίδια αργύρου είναι χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματικά στην καταπολέμηση βακτηρίων και ιών από πολλές άλλες ουσίες.

Ταξινόμηση νανοαντικειμένων

Υπάρχουν πολλά διαφορετικούς τρόπουςταξινόμηση νανοαντικειμένων. Σύμφωνα με το απλούστερο από αυτά, όλα τα νανοαντικείμενα χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες - στερεά ("εξωτερικά") και πορώδη ("εσωτερικά") (διάγραμμα).

Ταξινόμηση νανοαντικειμένων
Τα στερεά αντικείμενα ταξινομούνται κατά μέγεθος: 1) ογκομετρικές τρισδιάστατες (3D) δομές, ονομάζονται νανοσυμπλέγματα ( σύμπλεγμα– συσσώρευση, μάτσο). 2) επίπεδα δισδιάστατα (2D) αντικείμενα – νανοφίλμ. 3) γραμμικές μονοδιάστατες (1D) δομές - νανονημάτια ή νανοσύρματα (νανοσύρματα); 4) αντικείμενα μηδενικών διαστάσεων (0D) – νανοκουκκίδες ή κβαντικές κουκκίδες. Οι πορώδεις δομές περιλαμβάνουν νανοσωλήνες και νανοπορώδη υλικά, όπως άμορφα πυριτικά άλατα.

Μερικές από τις πιο ενεργά μελετημένες δομές είναι νανοσυμπλεγμάτων– αποτελούνται από άτομα μετάλλου ή σχετικά απλά μόρια. Δεδομένου ότι οι ιδιότητες των συστάδων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθός τους (φαινόμενο μεγέθους), έχει αναπτυχθεί η δική τους ταξινόμηση - κατά μέγεθος (πίνακας).

Τραπέζι

Ταξινόμηση μεταλλικών νανοσυστάδων κατά μέγεθος (από διάλεξη του Prof.)

Στη χημεία, ο όρος «σμήνος» χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει μια ομάδα ατόμων, μορίων, ιόντων και μερικές φορές εξαιρετικά λεπτών σωματιδίων που απέχουν στενά και στενά διασυνδεδεμένα.

Αυτή η ιδέα εισήχθη για πρώτη φορά το 1964, όταν ο καθηγητής F. Cotton πρότεινε να καλέσουμε clusters χημικές ενώσεις, στο οποίο σχηματίζονται μεταξύ τους άτομα μετάλλου χημικός δεσμός. Κατά κανόνα, σε τέτοιες ενώσεις, οι συστάδες μεταλλικών μετάλλων συνδέονται με συνδετήρες που έχουν σταθεροποιητικό αποτέλεσμα και περιβάλλουν τον μεταλλικό πυρήνα του συμπλέγματος σαν κέλυφος. Συστάδες ενώσεις μετάλλων με γενικός τύποςΤα mmLn ταξινομούνται σε μικρά (m/n< 1), средние (m/n ~ 1), большие (m/n >1) και γιγαντιαία (m >> n) συστάδες. Τα μικρά σμήνη περιέχουν συνήθως έως και 12 άτομα μετάλλων, τα μεσαία και μεγάλα σμήνη περιέχουν έως και 150 και τα γιγάντια σμήνη (η διάμετρός τους φτάνει τα 2-10 nm) περιέχουν πάνω από 150 άτομα.

Αν και ο όρος «σμήνος» χρησιμοποιείται ευρέως σχετικά πρόσφατα, η ίδια η έννοια μιας μικρής ομάδας ατόμων, ιόντων ή μορίων είναι φυσική στη χημεία, καθώς σχετίζεται με το σχηματισμό πυρήνων κατά την κρυστάλλωση ή συσχετισμών σε ένα υγρό. Τα σμήνη περιλαμβάνουν επίσης νανοσωματίδια διατεταγμένης δομής, με δεδομένη συσκευασία ατόμων και κανονικό γεωμετρικό σχήμα.

Αποδείχθηκε ότι το σχήμα των νανοσυμπλεγμάτων εξαρτάται σημαντικά από το μέγεθός τους, ειδικά με μικρό αριθμό ατόμων. Τα αποτελέσματα πειραματικών μελετών σε συνδυασμό με θεωρητικούς υπολογισμούς έδειξαν ότι τα νανοσυμπλέγματα χρυσού που περιέχουν 13 και 14 άτομα έχουν επίπεδη δομή, στην περίπτωση των 16 ατόμων - μια τρισδιάστατη δομή, και στην περίπτωση των 20 - σχηματίζουν μια προσωποκεντρική κυβική κυψέλη, που θυμίζει τη δομή του συνηθισμένου χρυσού. Φαίνεται ότι με μια περαιτέρω αύξηση του αριθμού των ατόμων, αυτή η δομή θα πρέπει να διατηρηθεί. Ωστόσο, αυτό δεν είναι αλήθεια. Ένα σωματίδιο που αποτελείται από 24 άτομα χρυσού στην αέρια φάση έχει ένα ασυνήθιστο επίμηκες σχήμα (Εικ.). Χρησιμοποιώντας χημικές μεθόδους, είναι δυνατό να προσκολληθούν άλλα μόρια στις συστάδες από την επιφάνεια, τα οποία είναι ικανά να τα οργανώσουν σε πιο πολύπλοκες δομές. Νανοσωματίδια χρυσού συνδεδεμένα με θραύσματα μορίων πολυστυρενίου [–CH2–CH(C6H5)–] nή πολυαιθυλενοξείδιο (–CH2CH2O–) n, όταν απελευθερώνονται στο νερό, συνδυάζουν τα θραύσματά τους από πολυστυρένιο σε κυλινδρικά συσσωματώματα που μοιάζουν με κολλοειδή σωματίδια - μικκύλια, μερικά από τα οποία φτάνουν σε μήκος τα 1000 nm.

Φυσικά πολυμερή - ζελατίνη ή άγαρ-άγαρ - χρησιμοποιούνται επίσης ως ουσίες που μεταφέρουν νανοσωματίδια χρυσού στο διάλυμα. Με την επεξεργασία τους με χλωροαυρικό οξύ ή το άλας του και στη συνέχεια με αναγωγικό παράγοντα, λαμβάνονται νανοσκόνες που είναι διαλυτές στο νερό με το σχηματισμό φωτεινών κόκκινων διαλυμάτων που περιέχουν κολλοειδή σωματίδια χρυσού.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα νανοσυμπλέγματα υπάρχουν ακόμη και στο συνηθισμένο νερό. Είναι συσσωματώματα μεμονωμένων μορίων νερού που συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου. Υπολογίζεται ότι σε κορεσμένους υδρατμούς σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση, για κάθε 10 εκατομμύρια μεμονωμένα μόρια νερού υπάρχουν 10.000 διμερή (H2O)2, 10 κυκλικά τριμερή (H2O)3 και ένα τετραμερές (H2O)4. Πολύ μεγαλύτερα σωματίδια έχουν επίσης βρεθεί σε υγρό νερό. μοριακό βάρος, που σχηματίζεται από πολλές δεκάδες, ακόμη και εκατοντάδες μόρια νερού. Μερικά από αυτά υπάρχουν σε διάφορες ισομερικές τροποποιήσεις, που διαφέρουν ως προς το σχήμα και τη σειρά σύνδεσης μεμονωμένων μορίων. Υπάρχουν ιδιαίτερα πολλές συστάδες στο νερό σε χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο σημείο τήξης. Τέτοιο νερό χαρακτηρίζεται ειδικές ιδιότητες– έχει μεγαλύτερη πυκνότητα σε σχέση με τον πάγο και απορροφάται καλύτερα από τα φυτά. Αυτό είναι ένα άλλο παράδειγμα του γεγονότος ότι οι ιδιότητες μιας ουσίας καθορίζονται όχι μόνο από την ποιοτική ή ποσοτική της σύνθεση, δηλ. χημικός τύπος, αλλά και τη δομή του, συμπεριλαμβανομένου του νανοεπίπεδου.

Πρόσφατα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να συνθέσουν νανοσωλήνες νιτριδίου του βορίου, καθώς και ορισμένα μέταλλα, όπως ο χρυσός. Όσον αφορά την αντοχή, είναι σημαντικά κατώτερα από τα άνθρακα, αλλά, χάρη στην πολύ μεγαλύτερη διάμετρό τους, είναι σε θέση να περιλαμβάνουν ακόμη και σχετικά μεγάλα μόρια. Για την απόκτηση νανοσωλήνων χρυσού, δεν απαιτείται θέρμανση - όλες οι εργασίες πραγματοποιούνται σε θερμοκρασία δωματίου. Περάστε από μια στήλη γεμάτη με πορώδες οξείδιο αλουμινίου. κολλοειδές διάλυμαχρυσό με μέγεθος σωματιδίου 14 nm. Σε αυτή την περίπτωση, οι συστάδες χρυσού κολλάνε στους πόρους που υπάρχουν στη δομή του οξειδίου του αλουμινίου, συνδυάζονται μεταξύ τους σε νανοσωλήνες. Για να απελευθερωθούν οι νανοσωλήνες που προκύπτουν από το οξείδιο του αλουμινίου, η σκόνη υποβάλλεται σε επεξεργασία με οξύ - το οξείδιο του αλουμινίου διαλύεται και οι νανοσωλήνες χρυσού εγκαθίστανται στον πυθμένα του δοχείου, μοιάζοντας με φύκια στη μικροφωτογραφία.

https://pandia.ru/text/80/170/images/image015_12.gif" width="301" height="383">

Τύποι μεταλλικών σωματιδίων (1Å=10-10 m)

Καθώς μετακινούμαστε από ένα μεμονωμένο άτομο σε μηδενική κατάσταση (Μ) σε ένα μεταλλικό σωματίδιο που έχει όλες τις ιδιότητες ενός συμπαγούς μετάλλου, το σύστημα περνά από μια ολόκληρη σειράενδιάμεσα στάδια:

Μορφολογία" href="/text/category/morfologiya/" rel="bookmark">μορφολογικά στοιχεία. Στη συνέχεια, σχηματίζονται σταθερά μεγάλα σωματίδια μιας νέας φάσης.

https://pandia.ru/text/80/170/images/image018_11.gif" width="623" height="104 src=">Για ένα πιο σύνθετο χημικά σύστημα, η αλληλεπίδραση ανόμοιων ατόμων οδηγεί στο σχηματισμό μόρια με κυρίως ομοιοπολικό ή μεικτό ομοιοπολικό-ιοντικό δεσμό, ο βαθμός ιονισμού του οποίου αυξάνεται καθώς αυξάνεται η διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα των στοιχείων που σχηματίζουν τα μόρια.

Υπάρχουν δύο τύποι νανοσωματιδίων: σωματίδια διατεταγμένης δομής με μέγεθος 1-5 nm, που περιέχουν έως και 1000 άτομα (νανοομάδα ή νανοκρύσταλλοι) και νανοσωματίδια με διάμετρο 5 έως 100 nm, που αποτελούνται από 103-106 άτομα. Αυτή η ταξινόμηση είναι σωστή μόνο για ισοτροπικά (σφαιρικά) σωματίδια. Κλωστοειδές και

Τα ελασματοειδή σωματίδια μπορούν να περιέχουν πολλά περισσότερα άτομα και να έχουν ένα ή και δύο γραμμικά μεγέθη που υπερβαίνουν την τιμή κατωφλίου, αλλά οι ιδιότητές τους παραμένουν χαρακτηριστικές μιας ουσίας σε νανοκρυσταλλική κατάσταση. Η αναλογία των γραμμικών μεγεθών των νανοσωματιδίων μας επιτρέπει να τα θεωρήσουμε ως μονοδιάστατα, δύο ή τρισδιάστατα νανοσωματίδια. Εάν ένα νανοσωματίδιο έχει πολύπλοκο σχήμα και δομή, τότε το χαρακτηριστικό μέγεθος δεν θεωρείται ότι είναι το γραμμικό μέγεθος στο σύνολό του, αλλά το μέγεθός του δομικό στοιχείο. Τέτοια σωματίδια ονομάζονται νανοδομές.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΚΒΑΝΤΙΚΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ

Ο όρος "cluster" προέρχεται από Αγγλική λέξησυστάδα – μάτσο, σμήνος, συσσώρευση. Τα σμήνη καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ μεμονωμένων μορίων και μακροσωμάτων. Η παρουσία μοναδικών ιδιοτήτων στα νανοσυμπλέγματα οφείλεται στον περιορισμένο αριθμό των συστατικών τους ατόμων, καθώς τα φαινόμενα κλίμακας γίνονται ισχυρότερα όσο πιο κοντά είναι το μέγεθος των σωματιδίων στο ατομικό. Επομένως, οι ιδιότητες ενός μεμονωμένου συμπλέγματος μπορούν να συγκριθούν τόσο με τις ιδιότητες μεμονωμένων ατόμων και μορίων, όσο και με τις ιδιότητες μιας τεράστιας στερεός. Η έννοια του «απομονωμένου συμπλέγματος» είναι πολύ αφηρημένη, καθώς είναι σχεδόν αδύνατο να αποκτηθεί ένα σύμπλεγμα που δεν αλληλεπιδρά με το περιβάλλον.

Η ύπαρξη ενεργειακά πιο ευνοϊκών «μαγικών» συστάδων μπορεί να εξηγήσει τη μη μονοτονική εξάρτηση των ιδιοτήτων των νανοσυμπλεγμάτων από το μέγεθός τους. Ο σχηματισμός του πυρήνα μιας μοριακής συστάδας συμβαίνει σύμφωνα με την έννοια της πυκνής συσσώρευσης ατόμων μετάλλου, παρόμοια με το σχηματισμό ενός τεράστιου μετάλλου. Ο αριθμός των ατόμων μετάλλου σε έναν κλειστό πυρήνα, χτισμένο με τη μορφή ενός κανονικού πολυέδρου 12 κορυφών (κυβοκτάεδρο, εικοσάεδρο ή αντικυβοκτάεδρο), υπολογίζεται με τον τύπο:

N=1/3 (10n3 + 15n2 + 11n + 3) (1),

όπου n είναι ο αριθμός των στρωμάτων γύρω από το κεντρικό άτομο. Έτσι, ο ελάχιστος κλειστός πυρήνας περιέχει 13 άτομα: ένα κεντρικό άτομο και 12 άτομα από το πρώτο στρώμα. Το αποτέλεσμα είναι ένα σύνολο «μαγικών» αριθμών Ν=13, 55, 147, 309, 561, 923, 1415, 2057, κ.λπ., που αντιστοιχούν στους πιο σταθερούς πυρήνες των συστάδων μετάλλων.

Τα ηλεκτρόνια των ατόμων μετάλλου που αποτελούν τον πυρήνα του συμπλέγματος δεν είναι μετατοπισμένα, σε αντίθεση με τα γενικευμένα ηλεκτρόνια των ατόμων των ίδιων μετάλλων σε ένα τεράστιο δείγμα, αλλά σχηματίζουν διακριτά ενεργειακά επίπεδα που διαφέρουν από τα μοριακά τροχιακά. Κατά τη μετάβαση από ένα χύμα μέταλλο σε ένα σύμπλεγμα και στη συνέχεια σε ένα μόριο, μια μετάβαση από το μετατοπισμένο μικρό-και d-ηλεκτρόνια, που σχηματίζουν τη ζώνη αγωγιμότητας του χύδην μετάλλου, σε μη αποτοποθετημένα ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας διακριτά ενεργειακά επίπεδα στο σύμπλεγμα και στη συνέχεια σε μοριακά τροχιακά. Η εμφάνιση διακριτών ηλεκτρονικών ζωνών σε μεταλλικές συστάδες, το μέγεθος των οποίων βρίσκεται στην περιοχή των 1-4 nm, θα πρέπει να συνοδεύεται από την εμφάνιση μεταβάσεων ενός ηλεκτρονίου.

Ένας αποτελεσματικός τρόπος παρατήρησης τέτοιων επιπτώσεων είναι η μικροσκοπία σήραγγας, η οποία επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης στερεώνοντας το άκρο του μικροσκοπίου σε ένα μοριακό σύμπλεγμα. Όταν μετακινείται από το σύμπλεγμα στο άκρο του μικροσκοπίου της σήραγγας, το ηλεκτρόνιο ξεπερνά το φράγμα Coulomb, η τιμή του οποίου είναι ίση με την ηλεκτροστατική ενέργεια ΔE = e2/2C (C είναι η χωρητικότητα του νανοσυμπλέγματος, ανάλογη με το μέγεθός του).

Για μικρού μεγέθους συστάδες, η ηλεκτροστατική ενέργεια ενός ηλεκτρονίου γίνεται μεγαλύτερη από αυτήν κινητική ενέργεια kT , Επομένως, εμφανίζονται βήματα στην καμπύλη ρεύματος-τάσης U=f(I), που αντιστοιχούν σε μία μόνο ηλεκτρονική μετάβαση. Έτσι, με μείωση του μεγέθους της συστάδας και της θερμοκρασίας της μετάπτωσης ενός ηλεκτρονίου, παραβιάζεται η γραμμική εξάρτηση U=f(I), χαρακτηριστική ενός μεγάλου μετάλλου.

Επιδράσεις κβαντικού μεγέθους παρατηρήθηκαν κατά τη μελέτη της μαγνητικής επιδεκτικότητας και της θερμοχωρητικότητας των μοριακών συστάδων παλλαδίου σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Έχει αποδειχθεί ότι μια αύξηση στο μέγεθος του συμπλέγματος οδηγεί σε αύξηση της ειδικής μαγνητικής επιδεκτικότητας, η οποία γίνεται ίση με την τιμήγια χύμα μέταλλο. Ο όγκος Pd έχει παραμαγνητισμό Pauli, ο οποίος παρέχεται από ηλεκτρόνια με ενέργεια EF κοντά στην ενέργεια Fermi, επομένως η μαγνητική του επιδεκτικότητα είναι πρακτικά ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία μέχρι τις θερμοκρασίες υγρού ηλίου. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι κατά τη μετάβαση από το Pd2057 στο Pd561, δηλ. όταν το μέγεθος του συμπλέγματος Pd μειώνεται, η πυκνότητα των καταστάσεων μειώνεται στο EF , που προκαλεί αλλαγή στη μαγνητική επιδεκτικότητα. Ο υπολογισμός προβλέπει ότι με μείωση της θερμοκρασίας (T→0) θα πρέπει να υπάρχει μόνο πτώση της επιδεκτικότητας στο μηδέν ή αύξησή της στο άπειρο για έναν άρτιο και περιττό αριθμό ηλεκτρονίων, αντίστοιχα. Δεδομένου ότι οι συστάδες που περιέχουν περιττός αριθμόςηλεκτρόνια, τότε στην πραγματικότητα παρατηρήσαμε μια αύξηση στη μαγνητική επιδεκτικότητα: σημαντική για το Pd561 (με μέγιστο στο T<2 К), слабый для Pd1415 и почти полное отсутствие температурной зависимости для что характерно для массивного Pd.

Δεν παρατηρήθηκαν λιγότερο ενδιαφέροντα μοτίβα κατά τη μέτρηση της θερμοχωρητικότητας των γιγάντιων μοριακών συστάδων Pd. Τα μαζικά στερεά χαρακτηρίζονται από μια γραμμική εξάρτηση από τη θερμοκρασία της ηλεκτρονικής θερμοχωρητικότητας C~T . Η μετάβαση από ένα ογκώδες στερεό σε νανοσυμπλέγματα συνοδεύεται από την εμφάνιση φαινομένων κβαντικού μεγέθους, τα οποία εκδηλώνονται με την απόκλιση της εξάρτησης C=f(T) από τη γραμμική καθώς μειώνεται το μέγεθος του συμπλέγματος. Έτσι, η μεγαλύτερη απόκλιση από τη γραμμική εξάρτηση παρατηρείται για το Pd561. Λαμβάνοντας υπόψη τη διόρθωση για την εξάρτηση από προσδέματα (C~T3) για νανοσυμπλέγματα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες T<1К была получена зависимость С~Т2.

Είναι γνωστό ότι η θερμοχωρητικότητα ενός συμπλέγματος είναι ίση με С=kT/δ (δ - μέση απόσταση μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων, δ = EF/N, όπου N είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο σύμπλεγμα). Οι υπολογισμοί των τιμών δ/k που πραγματοποιήθηκαν για τα συμπλέγματα Pd561, Pd1415 και Pd2057, καθώς και για ένα κολλοειδές σύμπλεγμα Pd με μέγεθος -15 nm, έδωσαν τιμές 12. 4.5; 3.0; και 0,06Κ

αντίστοιχα. Έτσι, η ασυνήθιστη εξάρτηση C~T2 στην περιοχή T<1К свидетельствует о влиянии квантоворазмерных эффектов. Таким образом, рассматривая те или иные явления, необходимо учитывать, что крупные частицы сходны по своему строению с соответствующей макрофазой, тогда как нанообъекты имеют иную структуру. Некоторые масштабные эффекты обнаруживаются уже при d<10 мкм.

Η οργάνωση μιας νανοδομής από νανοσυμπλέγματα συμβαίνει σύμφωνα με τους ίδιους νόμους με τον σχηματισμό συστάδων από άτομα.

Στο Σχ. παρουσιάζεται ένα κολλοειδές σωματίδιο χρυσού σχεδόν σφαιρικού σχήματος, που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της αυθόρμητης συσσωμάτωσης νανοκρυστάλλων με μέσο μέγεθος 35 ± 5 nm. Ωστόσο, τα σμήνη έχουν σημαντική διαφορά από τα άτομα - έχουν πραγματική επιφάνεια και πραγματικά όρια μεταξύ συστάδων. Λόγω της μεγάλης επιφάνειας των νανοσυμπλεγμάτων και, κατά συνέπεια, της περίσσειας επιφανειακής ενέργειας, οι διαδικασίες συσσωμάτωσης που κατευθύνονται προς τη μείωση της ενέργειας Gibbs είναι αναπόφευκτες. Επιπλέον, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ συστάδων δημιουργούν άγχος, υπερβολική ενέργεια και υπερβολική πίεση στα όρια του συμπλέγματος. Επομένως, ο σχηματισμός νανοσυστημάτων από νανοσύστημα συνοδεύεται από την εμφάνιση μεγάλου αριθμού ελαττωμάτων και τάσεων, γεγονός που οδηγεί σε ριζική αλλαγή στις ιδιότητες του νανοσυστήματος.

Γιατί μπορεί το χρώμα των νανοσωματιδίων να εξαρτάται από το μέγεθός τους;

/ 22/05/2008

Στον νανόκοσμο, πολλά μηχανικά, θερμοδυναμικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της ύλης αλλάζουν. Οι οπτικές τους ιδιότητες δεν αποτελούν εξαίρεση. Αλλάζουν επίσης στον νανόκοσμο. Μας περιβάλλουν αντικείμενα κανονικών μεγεθών και έχουμε συνηθίσει ότι το χρώμα ενός αντικειμένου εξαρτάται μόνο από τις ιδιότητες της ουσίας από την οποία είναι φτιαγμένο ή από τη βαφή με την οποία είναι βαμμένο.

Ωστόσο, από την άλλη πλευρά, το φωτεινό κύμα πρέπει να εξακολουθεί να δρα σε νανοαντικείμενα, όπως κάθε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα, το φως που πέφτει σε ένα νανοσωματίδιο ημιαγωγού μπορεί, με το ηλεκτρικό του πεδίο, να αποκόψει ένα από τα ηλεκτρόνια σθένους από το άτομό του. Αυτό το ηλεκτρόνιο θα γίνει ηλεκτρόνιο αγωγιμότητας για κάποιο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια θα επιστρέψει ξανά «σπίτι», εκπέμποντας ένα κβάντο φωτός που αντιστοιχεί στο πλάτος της «απαγορευμένης ζώνης» - την ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να γίνει ελεύθερο το ηλεκτρόνιο σθένους (βλ. 1).

Σχήμα 1. Σχηματική αναπαράσταση των ενεργειακών επιπέδων και των ενεργειακών ζωνών ενός ηλεκτρονίου σε έναν ημιαγωγό. Υπό την επίδραση του μπλε φωτός, ένα ηλεκτρόνιο (λευκός κύκλος) αποσπάται από το άτομο, κινούμενο στη ζώνη αγωγιμότητας. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, κατεβαίνει στο χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας αυτής της ζώνης και, εκπέμποντας ένα κβαντικό κόκκινο φως, επιστρέφει στη ζώνη σθένους.

Έτσι, ακόμη και οι ημιαγωγοί μεγέθους νανο θα πρέπει να αισθάνονται φως να πέφτει πάνω τους, ενώ εκπέμπουν φως χαμηλότερης συχνότητας. Με άλλα λόγια, τα νανοσωματίδια ημιαγωγών στο φως μπορούν να γίνουν φθορίζοντα, εκπέμποντας φως αυστηρά καθορισμένης συχνότητας που αντιστοιχεί στο πλάτος του «κενού ζώνης».

Λάμψη ανάλογα με το μέγεθος!

Αν και η ικανότητα φθορισμού των νανοσωματιδίων ημιαγωγών ήταν γνωστή στα τέλη του 19ου αιώνα, αυτό το φαινόμενο περιγράφηκε λεπτομερώς μόλις στο τέλος του περασμένου αιώνα (Bruchez et al., Επιστήμη, v. 281: 2013, 1998). Και το πιο ενδιαφέρον, αποδείχθηκε ότι η συχνότητα του φωτός που εκπέμπεται από αυτά τα σωματίδια μειώθηκε με την αύξηση του μεγέθους αυτών των σωματιδίων (Εικ. 2).

Εικόνα 2. Φθορισμός αιωρημάτων κολλοειδών σωματιδίων CdTe διαφόρων μεγεθών (από 2 έως 5 nm, από αριστερά προς τα δεξιά). Όλες οι φιάλες φωτίζονται από πάνω με μπλε φως του ίδιου μήκους κύματος. Λήψη από τον H. Weller (Institute of Physical Chemistry, University of Hamburg).

Όπως φαίνεται στο Σχ. 2, το χρώμα του εναιωρήματος (αιωρήματος) των νανοσωματιδίων εξαρτάται από τη διάμετρό τους. Εξάρτηση του χρώματος φθορισμού, δηλ. Η συχνότητά του, ν στο μέγεθος του νανοσωματιδίου σημαίνει ότι το πλάτος της «ζώνης διακένου» ΔE εξαρτάται επίσης από το μέγεθος του σωματιδίου. Εξετάζοντας τα σχήματα 1 και 2, μπορεί να υποστηριχθεί ότι καθώς αυξάνεται το μέγεθος των νανοσωματιδίων, το πλάτος της «απαγορευμένης ζώνης», ΔΕ, θα πρέπει να μειωθεί, επειδή ΔE = ην. Αυτή η εξάρτηση μπορεί να εξηγηθεί ως εξής.

Είναι πιο εύκολο να ξεφύγεις αν υπάρχουν πολλοί γείτονες τριγύρω

Η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση ενός ηλεκτρονίου σθένους και τη μεταφορά του στη ζώνη αγωγιμότητας εξαρτάται όχι μόνο από το φορτίο του ατομικού πυρήνα και τη θέση του ηλεκτρονίου στο άτομο. Όσο περισσότερα άτομα υπάρχουν, τόσο πιο εύκολο είναι να αποκόψετε ένα ηλεκτρόνιο, επειδή οι πυρήνες των γειτονικών ατόμων το έλκουν επίσης προς τον εαυτό τους. Το ίδιο συμπέρασμα ισχύει και για τον ιονισμό των ατόμων (βλ. Εικ. 3).

Σχήμα 3. Εξάρτηση του μέσου αριθμού των πλησιέστερων γειτόνων στο κρυσταλλικό πλέγμα (τεταγμένη) από τη διάμετρο ενός σωματιδίου πλατίνας σε angstroms (τετμημένη). Προσαρμογή από Frenkel et al. (J. Phys. Chem., Β, ν. 105:12689, 2001).

Στο Σχ. Το σχήμα 3 δείχνει πώς ο μέσος αριθμός των πλησιέστερων γειτόνων ενός ατόμου πλατίνας αλλάζει με την αύξηση της διαμέτρου των σωματιδίων. Όταν ο αριθμός των ατόμων σε ένα σωματίδιο είναι μικρός, ένα σημαντικό μέρος τους βρίσκεται στην επιφάνεια, πράγμα που σημαίνει ότι ο μέσος αριθμός των πλησιέστερων γειτόνων είναι πολύ μικρότερος από αυτόν που αντιστοιχεί στο κρυσταλλικό πλέγμα πλατίνας (11). Καθώς το μέγεθος των σωματιδίων αυξάνεται, ο μέσος αριθμός των πλησιέστερων γειτόνων πλησιάζει το όριο που αντιστοιχεί σε ένα δεδομένο κρυσταλλικό πλέγμα.

Από το Σχ. 3 συνεπάγεται ότι είναι πιο δύσκολο να ιονιστεί (αποκοπεί ένα ηλεκτρόνιο) ένα άτομο εάν βρίσκεται σε ένα μικρό σωματίδιο, επειδή Κατά μέσο όρο, ένα τέτοιο άτομο έχει λίγους πλησιέστερους γείτονες. Στο Σχ. Το σχήμα 4 δείχνει πώς το δυναμικό ιονισμού (συνάρτηση εργασίας, σε eV) αλλάζει για νανοσωματίδια που περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς ατόμων σιδήρου Ν. Μπορεί να φανεί ότι με την ανάπτυξη Νη συνάρτηση εργασίας μειώνεται, τείνει σε μια οριακή τιμή που αντιστοιχεί στη συνάρτηση εργασίας για δείγματα κανονικών μεγεθών. Αποδείχθηκε ότι η αλλαγή ΕΝΑέξοδος με διάμετρο σωματιδίων ρεμπορεί να περιγραφεί αρκετά καλά από τον τύπο:

ΕΝΑέξω = ΕΝΑέξοδος 0 + 2 Ζ e 2 /D , (1)

Οπου ΕΝΑ output0 - συνάρτηση εργασίας για δείγματα κανονικών μεγεθών, Ζείναι το φορτίο του ατομικού πυρήνα, και μι- φορτίο ηλεκτρονίων.

Εικόνα 4. Εξάρτηση του δυναμικού ιονισμού (συνάρτηση εργασίας, σε eV) από τον αριθμό των ατόμων Ν σε ένα νανοσωματίδιο σιδήρου. Λαμβάνεται από διάλεξη του E. Roduner (Στουτγάρδη, 2004).

Είναι προφανές ότι το πλάτος της «ζώνης διακένου» ΔΕ εξαρτάται από το μέγεθος του σωματιδίου ημιαγωγού με τον ίδιο τρόπο όπως η συνάρτηση εργασίας των μεταλλικών σωματιδίων (βλ. τύπο 1) - μειώνεται με την αύξηση της διαμέτρου των σωματιδίων. Επομένως, το μήκος κύματος φθορισμού των νανοσωματιδίων ημιαγωγών αυξάνεται με την αύξηση της διαμέτρου των σωματιδίων, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

Κβαντικές κουκκίδες - ανθρωπογενή άτομα

Τα νανοσωματίδια ημιαγωγών ονομάζονται συχνά «κβαντικές κουκκίδες». Με τις ιδιότητές τους μοιάζουν με άτομα - «τεχνητά άτομα» νανομεγέθους. Εξάλλου, τα ηλεκτρόνια στα άτομα, που κινούνται από τη μια τροχιά στην άλλη, εκπέμπουν επίσης ένα κβάντο φωτός αυστηρά καθορισμένης συχνότητας. Αλλά σε αντίθεση με τα πραγματικά άτομα, των οποίων η εσωτερική δομή και το φάσμα εκπομπής δεν μπορούμε να αλλάξουμε, οι παράμετροι των κβαντικών κουκκίδων εξαρτώνται από τους δημιουργούς τους, τους νανοτεχνολόγους.

Οι κβαντικές κουκκίδες είναι ήδη ένα χρήσιμο εργαλείο για τους βιολόγους που προσπαθούν να δουν διαφορετικές δομές μέσα στα κύτταρα. Το γεγονός είναι ότι διαφορετικές κυτταρικές δομές είναι εξίσου διαφανείς και όχι έγχρωμες. Επομένως, αν κοιτάξετε ένα κύτταρο μέσα από ένα μικροσκόπιο, δεν θα δείτε τίποτα άλλο εκτός από τις άκρες του. Για να γίνουν ορατές ορισμένες κυτταρικές δομές, δημιουργήθηκαν κβαντικές κουκκίδες που μπορούν να προσκολληθούν σε ορισμένες ενδοκυτταρικές δομές (Εικ. 5).

Εικόνα 5. Χρωματισμός διαφορετικών ενδοκυτταρικών δομών σε διαφορετικά χρώματα χρησιμοποιώντας κβαντικές κουκκίδες. Κόκκινο - πυρήνας; πράσινο - μικροσωληνίσκοι? κίτρινο - συσκευή Golgi.

Για να χρωματίσετε το κελί στο Σχ. 5 σε διαφορετικά χρώματα, οι κβαντικές κουκκίδες κατασκευάστηκαν σε τρία μεγέθη. Τα μικρότερα, λαμπερά πράσινα, ήταν κολλημένα σε μόρια ικανά να κολλήσουν στους μικροσωληνίσκους που αποτελούν τον εσωτερικό σκελετό του κυττάρου. Οι κβαντικές κουκκίδες μεσαίου μεγέθους θα μπορούσαν να κολλήσουν στις μεμβράνες της συσκευής Golgi και οι μεγαλύτερες στον κυτταρικό πυρήνα. Όταν το κύτταρο βυθίστηκε σε ένα διάλυμα που περιείχε όλες αυτές τις κβαντικές κουκκίδες και διατηρήθηκε σε αυτό για αρκετή ώρα, διείσδυσαν μέσα και κόλλησαν όπου μπορούσαν. Μετά από αυτό, το κύτταρο ξεπλύθηκε σε ένα διάλυμα που δεν περιείχε κβαντικές κουκκίδες και τοποθετήθηκε σε μικροσκόπιο. Όπως θα περίμενε κανείς, οι προαναφερθείσες κυτταρικές δομές έγιναν πολύχρωμες και ευδιάκριτες (Εικ. 5).