Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Наносақина – қалыңдығы наноөлшемде (10−9 метр) болуға жеткіліктідей шағын циклдік наноқұрылым. Бұл анықтама сақинаның диаметрі наноөлшемнен үлкен болуы мүмкін екенін көрсетеді. Наносақиналар – наноғылым саласында салыстырмалы түрде жаңа құбылыс; осы наноқұрылымды алғаш рет атап көрсеткен рецензияланған мақала 2001 жылы Пекиндегі Физика институты мен Конденсацияланған зат физикасы орталығының ғалымдары галлий нитридінен жасалған наносақиналарды синтездеген кезде жарық көрді. Наноқұрылымдарда кеңінен қолданылатын мырыш оксиді алғаш рет 2004 жылы Джорджия Технология институтының зерттеушілерімен наносақиналар түрінде синтезделді, содан бері бірнеше басқа да наноқұрылымдық қосылыстар наносақиналарға айналдырылды. Жақында циклопарафенилендер мен порфириндерден көміртекті наносақиналар синтезделді.
A nanoring is a cyclic nanostructure with a thickness small enough to be on the nanoscale (10−9 meters). Note that this definition allows the diameter of the ring to be larger than the nanoscale. Nanorings are a relatively recent development within the realm of nanoscience; the first peer reviewed journal article mentioning these nanostructures came from researchers at the Institute of Physics and Center for Condensed Matter Physics in Beijing who synthesized nanorings made of gallium nitride in 2001. Zinc oxide, a compound very commonly used in nanostructures, was first synthesized into nanorings by researchers at Georgia Institute of Technology in 2004, and several other common nanostructure compounds have been synthesized into nanorings since. More recently, carbon based nanorings have been synthesized from cyclo para phenylenes as well as porphyrins.
Шолу
Наноқимақтардың диаметрі наноөлшемде болғанымен, олардың көптегені 100 нм-ден асатын диаметрге ие, ал көптеген наноқимақтардың диаметрі микроөлшемде (10−6 метр) болады. Осылайша, наноқимақтар наноматериалдардың бірөлшемді (1D) наноматериалдар деп аталатын кіші тобының мүшелері саналады. Бұл – материалдың бірлік құрамындағы үш физикалық өлшемнің біреуі наноөлшемнен үлкен ұзындық масштабында болатын наноматериалдар. Басқа бірөлшемді наноматериалдардың мысалдары – наносымдар, нанобелдеулер, нанотүтіктер және наножапырақтар.
Although nanorings may have a diameter on the nanoscale, many of these materials have diameters that are larger than 100 nm, with many nanorings having a diameter on the microscale (10−6 meters). As such, nanorings are considered to be members of a sub class of nanomaterials called one dimensional (1 D) nanomaterials. These are nanomaterials in which one of the three physical dimensions in a single unit of the material is on a length scale greater than the nanoscale. Other examples of one dimensional nanomaterials are nanowires, nanobelts, nanotubes, and nanosheets.
Механикалық ерекшелігі
Басқа наноматериалдар сияқты, наноқимақтарға деген практикалық қызығушылықтың көп бөлігі, наноқимақтарда көбінесе көлемдік заттарда байқау мүмкін емес квантталған құбылыстарды байқауға болатындығынан туындайды. Наноқимақтардың зерттеуге ерекше қызығушылық туғызатын бірнеше қосымша қасиеттері бар. Бірөлшемді наноқұрылымдардың әртүрлі потенциалды қолданыстары мен пайдаланулары бар, бірақ олардың кеңейтілген кристалдық құрылымдарының өлшемдеріне байланысты, оларды дискретті кристалдық өсу орындарында өсіру мүмкін емес, сондықтан оларды кристаллдық болжамдылықпен субстратқа синтездеуге болмайды. Сондықтан, наноқимақтар көбінесе наноқимақтардың өздігінен жиналуын тудыратын энтропиялық ерекше жағдайларды жасау арқылы сулы ортада синтезделеді. Бұл материалдарды механикалық немесе магниттік күштермен оңай манипуляциялау мүмкіндігі болса, олар әлдеқайда пайдалырақ болады, себебі көптеген бірөлшемді наноқұрылымдар өте нәзік және оларды пайдалы ортаға манипуляциялау қиын. Қазір бір ғана нанобел кристалының өздігінен бүгілуінен жасалған ZnO наноқимақтары сынбай немесе жарылмай механикалық түрде кеңінен өңделуге болатыны көрсетілді, бұл оларға ZnO наноқұрылымдарының басқа түрлеріне қарағанда бірегей механикалық артықшылық береді.
As with other nanomaterials, much of the practical interest in nanorings arises from the fact that in nanorings, one can often observe quantized phenomena which are ordinarily unobservable in bulk matter. Nanorings, in particular, have a few additional properties which are of particular research interest. One dimensional nanostructures have a variety of potential uses and applications but due to the dimensions of their extended crystal structures, they cannot be grown on discrete crystal growth sites and thus, cannot be synthesized on a substrate with any crystallographic predictability. Therefore, nanorings are most commonly synthesized aqueously by creating entropically unique conditions which induce spontaneous nanoring self assembly. These materials are much more useful if they can be easily manipulated by mechanical or magnetic forces as many one dimensional nanostructures are extremely fragile and, thus, difficult to manipulate into useful environments. It has now been demonstrated that ZnO nanorings made from the spontaneous folding of a single nanobelt crystal can be extensively mechanically manipulated without breaking or fracturing, giving them a unique mechanical advantage over other classes of ZnO nanostructures.
Синтез
Жалпы, наносақиналар көбінесе төменнен жоғарыға қарай синтезделеді, себебі жоғарыдан төменге қарай синтездеу осы материалдар тудыратын энтропиялық кедергілермен шектеледі. Қазіргі таңдағыда осы бөлшектерді жасауға қолданылатын синтетикалық әдістердің саны, наносақиналардың түрлерінің санына шамалас. Наносақиналарды синтездеудің бір әдеттегі әдісі – материалдың шеттеріне шоғырланған тең емес зарядталған нанобелтерді немесе наножіптерді алдымен синтездеу болып табылады. Егер осы шарттар орындалса, бұл бөлшектер өздігінен сақина тәрізді құрылымдарға жиналады, нәтижесінде пайда болған кристалда Кулонның итергіш күштері ең төменгі деңгейге жетеді. Наносақина синтезіне қатысты басқа да тәсілдерге кіші тұқымдық бөлшектің айналасына наносақинаны құрастырып, кейіннен оны алып тастау, немесе порфиринге ұқсас құрылымдарды кеңейтіп, бұрау арқылы қуыс наносақина құрылымын жасау жатады.
Generally, nanorings are synthesized using a bottom up approach, as top down syntheses are limited by the entropic barriers presented by these materials. Currently, the number of different synthetic techniques used to make these particles is almost as diverse as the number of different types of nanorings themselves. One common method for synthesizing nanorings involves first synthesizing nanobelts or nanowires with an uneven charge distribution focused on the edges of the material. If these criteria are met, these particles may naturally self assemble into ring structures such that Coulomb repulsion forces are minimized within the resulting crystal. Other approaches for nanoring synthesis include the assembly of a nanoring around a small seed particle which is later removed or the expansion and twisting of porphyrin like structures into a hollow nanoring structure.