nanostrüktürler

Nanostrüktürler, boyutları yaklaşık 1 ile 100 nanometre arasında olan yapı ya da malzemelerdir. Bu ölçek, malzemenin elektriksel, optik ve kimyasal özelliklerinde önemli değişikliklere yol açabilir; yüzey-hacim oranı yüksektir ve kuantum etkileri belirginleşebilir. Nanostrüktürler, tek tip malzeme içinde çok çeşitli geometrilere sahip olabilir; örnekler arasında nanoparçacıklar, nanoteller, nanolifler, nanofilmler ve kuantum noktaları bulunur.

Uygulamada nanostrüktürler, boyut ve şekillerine bağlı olarak zero-dimensional (kuantum noktaları/nanoparçacıklar), one-dimensional (nanowires, nanoteller), two-dimensional (nanofilmler, grafen benzeri tabakalar) ve three-dimensional (nanokompozitler, poröz yapılar) sınıflandırmalarına tabi tutulur. Ayrıca düzenli (mesoporoz silika, MOF) ve düzensiz nanostrukturler de bulunur. Malzeme türleri olarak metalik, yarı iletken ve organik nanomatrikler söz konusudur.

Üretim yöntemleri iki ana gruba ayrılır: bottom-up yaklaşımlarıyla kimyasal sentez, kendiliğinden örgütlenme, kolloidal süreçler ve atomik katman biriktirme (ALD); ile top-down süreçlerle litografi, aşındırma ve mikro işleme. Karakterizasyon için taramalı elektron mikroskobu (SEM), aktarılmış elektron mikroskobu (TEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve X-ışını kırınımı gibi teknikler kullanılır; ayrıca spektroskopik yöntemler de yapısal ve elektronik özellikleri belirler.

Nanostrüktürler, elektronik ve fotonik aygıtlarda, kataliz, enerji depolama ve dönüşümü, sensörler, biyomedikal uygulamalar ve çevre teknolojilerinde önemli rol oynar. Yüksek yüzey alanı ve değiştirilmiş özellikler, malzemelerin verimliliğini ve performansını artırabilir. Ancak ölçeklendirme, üretim maliyeti, tutarlılık ve güvenlik konularında zorluklar vardır ve bazı nanomalzemelerin toksik etkileriyle ilişkilendirilmesi nedeniyle risk değerlendirmeleri gereklidir.