ذرات اكسید روی خواصی مانند نیمه رسانایی، پیزوالكتریك و پیروالكتریك از خود نشان می دهند. این خواص بی نظیر باعث می شود كه ذرات اكسید روی یكی از غنی ترین مواد نانوساختاری باشند. با استفاده از روش تصعید حرارتی فاز جامد بخار، تحت شرایط ویژه، می توان نانوشانه ها، نانوحلقه ها، نانوفنرها، نانوتسمه ها، نانوسیم ها و نانوقفسه هایی از اكسید روی ایجاد كرد. این نانوساختارها به دلیل داشتن خاصیت زیست سازگاری می توانند كاربردهای جدیدی در الكترونیك نوری، حسگرها، ترانسفورماتورها و پزشكی داشته باشند.

هنگامی كه در سال ۲۰۰۱ نانوتسمه های نیمه رسانا كشف شدند تحقیقات بر روی نانوساختارهایی كه حداقل دارای یك بعد نانومتری می باشند به سرعت توسعه پیدا كرد، زیرا این مواد كاربردهای وسیع و جدیدی در اپتیك، الكترونیك نوری، كاتالیزورها و پیزوالكترویك دارند. نانوتسمه های اكسیدی نیمه رسانا گروه بی نظیری از مواد با تركیب شیمیایی و ساختارهای بلوری جالب می باشند.

نانوتسمه ها از اكسیدهای نیمه رسانای روی، قلع، كادمیم و گالیم و با استفاده از تبخیر پودرهای تجاری اكسید این فلزات در دمای بالا حاصل می شوند. این نانوتسمه ها خالص، یك شكل و دارای بلورهای منفرد می باشند. ساختار هندسی ویژه این شبه تسمه ها باعث ایجاد بلورهای اكسیدی نیمه رسانا با كاتیون هایی با ظرفیت متفاوت و خواص جالب درآنها می شود.ترانزیستورهای اثر میدانی، حسگرهای نانومقیاس بسیار حساس گازها و نانوحامل های ساخته شده از نانوتسمه های منفرد، نمونه ای از آنها می باشند. انتقال حرارتی نیز در طول نانوتسمه ها اندازه گیری شده است. به علت خاصیت پیزوالكتریكی نانوحلقه ها، نانوتسمه ها و نانوفنرهای سنتزی اخیر می توان از آنها در كاهنده ها، افزاینده ها و حسگرهای نانومقیاس استفاده كرد.

در بین اكسیدهای كاركردی (Functional)، پروسكیت، دوتیل، فلوئورید كلسیم و ورتزیت، اكسید روی تنها ماده ای است كه هر دو ویژگی پیزوالكتریكی و نیمه رسانایی را از خود نشان می دهد. این ماده ساختارهای گوناگونی دارد كه بسیار غنی تر از انواع نانومواد شناخته شده مانند نانولوله های كربنی می باشند. با استفاده از روش تصعید حرارتی حالت جامد و با كنترل سرعت رشد، دمای رشد موضعی و تركیب شیمیایی مواد می توان دستة وسیعی از نانوساختارهای اکسیدروی را سنتز كرد. نانوحلزون ها، نانوفنرها و نانوحلقه های یكپارچه و بدون درز اکسیدروی، نیترید گالیم، نیترید آلومینیم، سولفید روی و سلنید كادمیم، چند عضو مهم از خانواده ورتزیت می باشند كه در ساخت مواد پیزوالكتریك، الكترونیك نوری و لیزر اهمیت و كاربرد فراوان دارند.دو ویژگی مهم این خانواده تقارن غیرمركزی و سطوح قطبی آنها می باشد. به عنوان مثال اكسید روی تركیبی است كه به خوبی می تواند طرز قرارگرفتن كاتیون های Zn۲+ را در كنار آنیون های O۲ در یك تركیب چهار وجهی نشان دهد. این یون ها طوری قرار گرفته اند كه بار مثبت در سطح Zn (۰۰۰۱) و بار منفی در سطح O (۰۰۰۲۹۹;) قرار گرفته است. در نتیجه یك دو قطبی در طول محور مركزی به وجود می آید و باعث ایجاد اختلاف سطح انرژی بین سطوح می شود.

با كنار هم قراردادن مواد اولیه و با در نظر گرفتن بعضی ناخالصی ها مانند ایندیم می توان نانوحلقه های اكسید روی را سنتز كرد. تصاویر میكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM) به طور كاملاً واضح شكل حلقه ها را با سطوح یكسان نشان می دهد. تصاویر میكروسكوپ الكترونی تونل زنی(TEM) نیز نشان می دهد كه نانوحلقه ها به صورت تك بلوری و دایره ای هستند. این ساختارهای تك بلوری به معنی تشکیل نانوحلقه های کامل از روبان تك بلوری می باشد. نانوحلقه نتیجه حلقه ای شدن هم بافت و هم محور نانوتسمه ها می باشد.

رشد ساختارهای نانوحلقه ای را می توان با در نظر گرفتن سطوح قطبی نانوتسمه های اكسید روی درك كرد. نانوتسمة قطبی كه سازندة نانوحلقه ها است در طول [۱۰۱۰] و روی سطح [۱۲۱۰]± و در بالا / پایین سطوح [۰۰۰۱]+ رشد می كند كه پهنای ۱۵ نانومتر و ضخامت ۱۰ نانومتر دارند. نانوتسمه ها در بالا و پایین سطوح خود بارهای قطبی دارند. اگر بارهای سطحی در طول رشد خنثی نشوند، نانوتسمه برای كم كردن بار سطحی به درون خودش پیچ می خورد. یك روش ممكن، قراردادن سطح Zn (۰۰۰۱) با بار مثبت برروی سطحO (۰۰۰۲۹۹;) با بار منفی می باشد، در نتیجه بارهای قطبی موضعی خنثی و باعث كاهش بارهای سطحی می شوند و از روی هم قرارگرفتن انتهای این نانوتسمه ها یك حلقه تشكیل می شود. شعاع حلقه ممكن است در نتیجة بسته شدن اولیه نانوتسمه تعیین شود، اما اندازه حلقه جهت كاهش انرژی تغییر شكل الاستیك نمی تواند خیلی كوچك باشد. انرژی نهایی وابسته به عواملی مانند بارهای قطبی، وسعت سطحی و انرژی تغییر شكل الاستیك می باشد. طول زیاد بر همكنش الكترواستاتیك، نیروی اولیة پیشران برای بسته شدن نانوتسمه است كه در نتیجه اولین دایره تشكیل می شود.نانوتسمه در طول رشد می تواند به خاطر برهم كنش های الكترواستاتیك به صورت یك نوار برروی یك نانوحلقه كشیده شود، تا بارهای قطبی موضعی را خنثی كرده، ناحیه سطحی را كاهش دهد. در نتیجه ساختارهای نانوحلقه ای هم محور، چنددایره ای و هم مركز تشكیل می شود.


شما در حال مطالعه صفحه 1 از یک مقاله 3 صفحه ای هستید. لطفا صفحات دیگر این مقاله را نیز مطالعه فرمایید.