Nanomateriallar va nanotexnologiya. Asosiy tushunchalar va ta'riflar

Nanometr qalinlikdagi plyonkalarning ikki o'lchovli ko'p qatlamli tuzilmalari
Bunday holda, elektromagnit to'lqinlarning eng kuchli aks etishini ta'minlaydigan materiallarning bunday birikmalari hisobga olinadi. Ko'p qatlamli struktura bilan samarali ta'sir qiluvchi radiatsiya to'lqin uzunligi va uning davri bilan bog'liq bo'ladi, bu erda tushayotgan nurning o'tlash burchagi. Ushbu qurilmalar samarali qo'llaniladigan to'lqin uzunligi diapazoni ekstremal ultrabinafsha nurlanishidan (nm) qattiq rentgen nuriga (nm), ya'ni. eng uzun to'lqinlar eng qisqa 6000 marta bo'lgan diapazon. Ko'rinadigan yorug'lik uchun bu nisbat ~ 2 ga teng. Shunga ko'ra, tabiat hodisalari soni ham shunchalik ko'pki, ularning jismoniy ko'rinishlari ushbu spektral mintaqada.
Tuzilmalar nanometr qalinlikdagi plyonkalardan yasalgan sun'iy bir o'lchovli kristallar bo'lib, qatlamlar materiallariga (dielektrik, yarimo'tkazgich, metall, o'ta o'tkazgich) qarab radiatsiyani boshqarish uchun ulardan foydalanish imkoniyatidan tashqari, ular boshqa fiziklar uchun ham qiziqish uyg'otishi mumkin. ilovalar. Shunday qilib, agar ko'p qatlamli nanostrukturalarning materiallaridan biri o'ta o'tkazgich bo'lsa, u bir nechta ketma-ket bog'langan butunlay bir xil Jozefson birikmalari tizimidir. Agar metall yarimo'tkazgich bilan almashtirilsa, u ketma-ket ulangan Schottky diodlari tizimidir.
0,01-0,02 nm diapazonning eng qisqa to'lqin uzunligi qismida rentgen nometalllari sinxrotronlar yoki rentgen naychalarining nurlanishini o'rganilayotgan ob'ektlarga qaratish yoki parallel nurlar hosil qilish imkonini beradi. Xususan, ularni qo'llash rentgen naychalarining samaradorligini 30-100 marta oshiradi, bu bir qator biologik, strukturaviy va materialshunoslik tadqiqotlarida sinxrotron nurlanishini almashtirish imkonini beradi. Yuqori haroratli plazma (lazer va TOKAMAK) nurlanishi taxminan bir xil diapazonda joylashgan. Bu erda nometall spektral tadqiqotlar uchun dispersiv elementlar sifatida qo'llanilishini topdi.
Bordan fosforgacha yorug'lik elementlarining xarakterli nurlanishi 0,6-6 nm oralig'ida yotadi. Bu yerda rentgen nometalllari elementar tahlil asboblarida spektrlarni oʻrganish uchun ham qoʻllaniladi.
Sinxrotron manbalarida filtrlash va polarizatsiyani boshqarish uchun rentgen nurlari ko'p qatlamli optika keng qo'llaniladi. 10-60 nm mintaqada quyosh plazmasining nurlanish chiziqlari yotadi. Kosmik teleskoplarning rentgen ko'zgularidan maqsadlari hali ham orbitada bo'lib, Fe IX-Fe XI (17,5 nm) va He II (30,4 nm) chiziqlaridagi Quyosh tasvirini Yerga muntazam ravishda uzatadi.
Mikroelektronik texnologiyalarda ko'p qatlamli nometalllardan foydalanish alohida o'rin tutadi. Biz qattiq jismli elektronikadagi yirik hodisaning guvohi va ishtirok etayapmiz: litografiyada 10 baravar qisqaroq to‘lqin uzunligiga (157 nm dan 13 nm gacha) o‘tish – yarimo‘tkazgichli qurilmalar va integral mikrosxemalar chizilishini ta’minlovchi jarayon. Bu uning minimal elementlarining o'lchamlari uchun mas'ul bo'lgan naqshni olish uchun ishlatiladigan nurlanishning to'lqin uzunligi. Hozirgacha litografik qurilmalarning avloddan avlodiga radiatsiya to'lqin uzunligining o'zgarishi 25% dan oshmadi. Shu bilan birga, barcha optik elementlarning ishlab chiqarish aniqligi va sozlash va ta'sir qilish mexanizmlariga qo'yiladigan talablar 10 barobar ortib bormoqda. Aslida, bu barcha qayta ishlash texnologiyalarini atom aniqligiga o'tishni anglatadi. Ushbu jarayonda ishtirok etmaslik mamlakatni o'tmish tsivilizatsiyasida tark etishi mumkin.