معروف‌ترین نانوساختارها، نانومواد صفر بعدی هستند. در اصطلاح به صفر بعدی‌ها نانوذره می‌گویند.

به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، اصطلاحاً به صفر بعدی‌ها نانوذره می‌گویند. گرچه اکثر نانوذرات کروی و یا حتی بی نظم هستند ولی الزامی نیست که حتماً این گونه باشند. اشکال مختلفی از نانوذرات به اشکال مکعبی، هرمی، حلقوی، ستاره‌ای، توخالی، هسته-پوسته و غیره وجود دارند که به نوع و شرایط سنتز و کاربردی که از نانوذره نیاز است بستگی دارد.

صفر بعدی‌ها در مقایسه با دو نوع دیگر (یک بعدی و دو بعدی) روش سنتز ساده‌تری دارند و هزینه تولیدشان نیز کمتر است از این رو مشهورتر بوده و کاربرد و گسترش بیشتری یافته‌اند. در نانوساختارها چون خواص به ابعاد بستگی دارد بنابراین نیاز است که ابعاد مجموعه نانوذرات تولید شده حتی‌الامکان نزدیک به هم باشند یعنی توزیع اندازه ذرات باریک باشد.

اکثراً همین ساختارهای اتمی (ساختار کریستالی) که در حالت بالک (منظور میکرونی و بزرگ‌تر) وجود دارد در حالت نانو هم وجود دارد و فقط در نانو، ابعاد کاهش یافته است. اما در ابعاد نانو در بعضی ترکیبات مثل کربن علاوه بر ساختارهای اتمی معمول (ساختارهای گرافیت و الماس که در مقاله نانوساختارهای کربنی بحث شده‌اند)، ساختارهای جدیدی نانومواد صفر، یک و دو بعدی وجود دارند.

از این ساختارهای جدید انواع گوناگونی از کربن به شکل صفر بعدی وجود دارد که معروف‌ترین آن‌ها فولرین است. این نانوساختار صفر بعدی دارای 20 شش ضلعی و 12 پنج ضلعی است. توجه شود که این ساختار توخالی است ولی از بیرون حفره و منفذی ندارد و یک ساختار پیوسته است و در زیر میکروسکوپ الکترونی به شکل ذره دیده می‌شود و فقط در نمایش شماتیک اتم‌ها به شکل نقطه رسم شده‌اند.

یک اصطلاح معروفی در نانومواد صفر بعدی وجود دارد و آن کوانتوم دات است. تعریف صد در صد دقیقی برای آن وجود ندارد ولی تعریف معروف‌تر این است که وقتی ابعاد نانوذرات نیمه‌هادی (مثل CdSe، CdS و...) کمتر از چند ده نانومتر باشد اثرات کوانتومی غالب شده و تغییراتی در گاف انرژی و... ایجاد می‌شود که باعث می‌شود به آن‌ها نقطه کوانتومی (Quantum Dot) یا به اختصار QD گوییم. کوانتوم دات‌ها کاربردهای فراوانی در الکترونیک و اپتیک و پزشکی دارند.

در مقایسه با دیگر نانوذرات در کوانتوم دات‌ها حساسیتی بیشتری نسبت به کیفیت وجود دارد از این رو نیاز به شرایط سخت‌تر و دقیق‌تری برای سنتز وجود دارد تا ذراتی تک اندازه با کیفیت بلوری مناسب تهیه شوند. توجه شود که گرچه کوانتوم دات برای نیمه‌هادی تعریف می‌شود در خیلی مقالات به نانوذرات فلزی با ابعاد خیلی کوچک به اشتباه کوانتوم دات گفته شده است درحالی که اثر کوانتومی در فلزات در ابعاد زیر 1 تا 2 نانومتر ظاهر می‌شود.

اصطلاح دیگری که در مواد صفر بعدی استفاده می‌شود نانوخوشه است اگر ابعاد نانوذرات بسیار کوچک و در حد حداکثر چند صد اتم باشد به آن نانوخوشه (Nanocluster) می گویند. نانوخوشه ها تعداد اتم‌های معینی دارند به طوری که از قاعده اعداد الکترونی یا ساختاری پیروی می‌کنند. این نانوخوشه ها اکثراً از جنس عناصر (فلزات) هستند و نیاز به دقت و پیچیدگی بیشتری در سنتز در مقایسه با نانوذرات معمولی دارند.

در همین راستا ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری به‌منظور هرچه بیشتر فناوری‌های نانویی در ایران فعالیت دارد.

پایان پیام/29