Содержание

Предисловие

1. Введение
2. Введение в физику твердого тела
2.1 Атомарная структура
2.1.1 Размерные эффекты
2.1.2 Кристаллические решетки
2.1.3 Наночастицы с гранецентрированной решеткой
2.1.4 Тетраэдрические полупроводниковые структуры
2.1.5 Колебания решетки
2.2 Структуры энергетических зон
2.2.1 Диэлектрики, полупроводники и проводники
2.2.2 Обратное пространство и решетка
2.2.3 Энергетические зоны и щели в полупроводниках
2.2.4 Эффективные массы
2.2.5 Поверхности Ферми
2.3 Локализованные частицы и квазичастицы
2.3.1 Доноры, акцепторы и глубоколежащие уровни
2.3.2 Подвижность
2.3.3 Экситоны
3 Методы измерений
3.1 Введение
3.2 Структура
3.2.1 Атомные структуры
3.2.2 Кристаллография
3.2.3 Определение размеров частиц
3.2.4 Структура поверхности
3.3 Микроскопия
3.3.1 Просвечивающая электронная микроскопия
3.3.2 Ионно-полевая микроскопия
3.3.3 Сканирующая микроскопия
3.4 Спектроскопия
3.4.1 Инфракрасная и рамановская спектроскопия
3.4.2 Фотоэмиссионная и рентгеновская спектроскопия
3.4.3 Магнитный резонанс
4 Свойства индивидуальных наночастиц
4.1 Введение
4.2 Металлические нанокластеры
4.2.1 Магические числа
4.2.2 Теоретическое моделирование наночастиц
4.2.3 Геометрическая структура
4.2.4 Электронная структура
4.2.5 Реакционная способность
4.2.6 Флуктуации
4.2.7 Магнитные кластеры
4.2.8 От макро- к нано-
4.3 Полупроводниковые наночастицы
4.3.1 Оптические свойства
4.3.2 Фотофрагментация
4.3.3 Кулоновский взрыв
4.4 Кластеры атомов редких газов и молекулярные кластеры
4.4.1 Кластеры атомов инертных газов
4.4.2 Сверхтекучие кластеры
4.4.3 Молекулярные кластеры
4.5 Методы синтеза
4.5.1 Высокочастотный индукционный нагрев
4.5.2 Химические методы
4.5.3 Термолиз
4.5.4 Импульсные лазерные методы
4.6 Заключение
5 Углеродные наноструктуры
5.1 Введение
5.2 Углеродные молекулы
5.2.1 Природа углеродной связи
5.2.2 Новые углеродные структуры
5.3 Углеродные кластеры
5.3.1 Маленькие углеродные кластеры
5.3.2 Открытие фуллерена C_60
5.3.3 Структура фуллерена C_60 и его кристаллов
5.3.4 C60, легированный щелочными металлами
5.3.5 Сверхпроводимость в C_60
5.3.6 Фуллерены с числом атомов, большим или меньшим 60
5.3.7 Неуглеродные шарообразные молекулы
5.4 Углеродные нанотрубки
5.4.1 Методы получения
5.4.2 Структура
5.4.3 Электрические свойства
5.4.4 Колебательные свойства
5.4.5 Механические свойства
5.5 Применение углеродных нанотрубок
5.5.1 Полевая эмиссия и экранирование
5.5.2 Компьютеры
5.5.3 Топливные элементы
5.5.4 Химические сенсоры
5.5.5 Катализаторы
5.5.6 Механическое упрочнение
6 Объемные наноструктурированные материалы
6.1 Разупорядоченные твердотельные структуры
6.1.1 Методы синтеза
6.1.2 Механизмы разрушения традиционных поликристаллических материалов
6.1.3 Механические свойства
6.1.4 Наноструктурированные многослойные материалы
6.1.5 Электрические свойства
6.1.6 Другие свойства
6.1.7 Металлические нанокластеры в оптических стеклах
6.1.8 Пористый кремний
6.2 Наноструктурированные кристаллы
6.2.1 Природные нанокристаллы
6.2.2 Теоретическое предсказание кристаллических решеток из нанокластеров
6.2.3 Упорядоченные структуры наночастиц в цеолитах
6.2.4 Кристаллы из металлических наночастиц
6.2.5 Упорядоченные решетки наночастиц в коллоидных суспензиях
6.2.6 Наноструктурированные кристаллы для фотоники
7 Ферромагнетизм в наноструктурах
7.1 Основы ферромагнетизма
7.2 Влияние наноструктурирования объемного материала на магнитные свойства
7.3 Динамика наномагнитов
7.4 Нанопоры в магнитных частицах
7.5 Наноуглеродные ферромагнетики
7.6 Гигантское и колоссальное магнитосопротивление
7.7 Ферромагнитные жидкости
8 Оптическая и колебательная спектроскопия
8.1 Введение
8.2 Инфракрасный диапазон
8.2.1 Спектроскопия полупроводников, экситоны
8.2.2 Инфракрасная спектроскопия поверхности
8.2.3 Рамановская спектроскопия
8.2.4 Бриллюэновская спектроскопия
8.3 Люминесценция
8.3.1 Фотолюминесценция
8.3.2 Поверхностные состояния
8.3.3 Термолюминесценция
8.4 Наноструктуры в цеолитовых ячейках
9 Квантовые ямы, проволоки и точки
9.1 Введение
9.2 Приготовление квантовых наноструктур
9.3 Эффекты, обусловленные размерами и размерностью нанообъектов
9.3.1 Размерные эффекты
9.3.2 Размерность объекта и электроны проводимости
9.3.3 Ферми-газ и плотность состояний
9.3.4 Потенциальные ямы
9.3.5 Частичная локализация
9.3.6 Свойства, зависящие от плотности состояний
9.4 Экситоны
9.5 Одноэлектронное туннелирование
9.6 Приложения
9.6.1 Инфракрасные детекторы
9.6.2 Лазеры на квантовых точках
9.7 Сверхпроводимость
10 Самосборка и катализ
10.1 Самосборка
10.1.1 Процесс самосборки
10.1.2 Полупроводниковые островковые структуры
10.1.3 Монослои
10.2 Катализ
10.2.1 Природа катализа
10.2.2 Площадь поверхности наночастиц
10.2.3 Пористые материалы
10.2.4 Столбчатые глины
10.2.5 Коллоиды
11 Органические соединения и полимеры
11.1 Введение
11.2 Образование и описание полимеров
11.2.1 Полимеризация
11.2.2 Размеры полимеров
11.3 Нанокристаллы
11.3.1 Ароматические соединения
11.3.2 Полидиацетиленовые соединения
11.4 Полимеры
11.4.1 Проводящие полимеры
11.4.2 Блок-сополимеры
11.5 Супрамолекулярные структуры
11.5.1 Структуры с переходными металлами
11.5.2 Дендритоподобные молекулы
11.5.3 Супрамолекулярные дендримеры
11.5.4 Мицеллы
12 Биологические материалы
12.1 Введение
12.2 Биологические строительные блоки
12.2.1 Размеры строительных блоков и наноструктуры
12.2.2 Полипептидные нанопроволоки и белковые наночастицы
12.3 Нуклеиновые кислоты
12.3.1 ДНК как сдублированная нанопроволока
12.3.2 Генетический код и синтез белка
12.4 Биологические наноструктуры
12.4.1 Примеры белков
12.4.2 Мицеллы и везикулы
12.4.3 Многослойные пленки
13 Наномашины и наноприборы
13.1 Микроэлектромеханические системы
13.2 Наноэлектромеханические системы
13.2.1 Изготовление
13.2.2 Наномашины и наноприборы
13.3 Молекулярные и супрамолекулярные триггеры
Приложение A
Формулы для определения размерности объекта
A.1 Введение
A.2 Делокализация
A.3 Частичная локализация
Приложение B
Таблицы свойств полупроводниковых материалов
Предметный указатель