14.8.2. Кристаллы из металлических наночастиц

Для формирования металлических наночастиц используют синтез из аэрозолей. В результате получают структуры, названные сверхрешетками. Такие решетки – электрически нейтральные упорядоченные структуры (например, наночастицы Ag) в очень плотной матрице. В качестве упаковки-матрицы выступают линейные молекулы – n-CH₃(CH₂)_mSH – алкитиол. Процесс получения матрицы заключается в испарении серебра при температуре выше 1200^оС в проточной нагретой атмосфере высокоочищенного He. Затем поток быстро охлаждают примерно до 400 К, что приводит к конденсации серебра в нанокристаллы.

Рост кластеров можно резко прекратить расширением Не при пропускании потока через коническую воронку с его одновременным смешиванием с холодным Не. Возникающие и находящиеся в таком потоке нанокристаллы конденсируются в растворе молекул алкитиола. Материал, полученный данным способом, имеет структуру сверхрешетки наночастиц серебра с ГЦК-упорядочением и расстояниями между частицами <3 нм. Здесь наночастицы металла интересны тем, что вследствие квантовой локализации и квантования уровней электронов оптические свойства и проводимость могут быть модифицированы простым изменением размеров.

Когда размеры кристалла по порядку величины приближаются к длине волны де Бройля электронов проводимости, кластеры металлов могут демонстрировать новые электронные свойства. Они характеризуются очень высокой оптической поляризуемостью и нелинейной электропроводностью с малыми значениями энергии термоактивации. Наблюдаются также такие явления, как кулоновская блокада и кулоновская лестница в вольт-амперной характеристике.