Nanokrystal

Nanokrystal je částečka z krystalického materiálu o rozměru v řádu jednotek až stovek nanometrů. Nanokrystaly leží na rozhraní mezi krystalickou hmotou a molekulami (obsahují často jen stovky atomů). Vyznačují se řadou specifických vlastností odlišných od velkorozměrových (odborně objemových) krystalů. Tyto vlastnosti se navíc mění spolu se změnou velikosti nanokrystalu a lze je tedy cíleně ladit.

Místo pojmu nanokrystal se často používá označení nanočástice nebo kvantová tečka.

Aplikace

Nanokrystaly mají oproti objemovým krystalům velký poměr povrchu ku objemu krystalu. Jejich vlastnosti jsou tedy silně závislé na okolním prostředí. To jim dává velký potenciál v oblasti senzorů (biologických senzorů nebo senzorů chemických látek).
Uvažuje se o využití nanokrystalů při výzkumu buněčných procesů, protože se jedná v měřítku buněk o dostatečně malé částečky, které lze zároveň neustále např. opticky sledovat. Lze na ně navázat nejrůznější látky a zkoumat, kterými částmi buňky tyto látky procházejí (tzv. luminiscenční markery).
Každý materiál má navíc své vlastní specifické aplikace. Např. nanokrystalický křemík by se mohl stát důležitým materiálem pro optoelektroniku (propojení elektronického zpracování informace počítačem a optiky), stříbro je známé svým antibakteriálním působením, které se u nanočástic ještě zvýrazňuje a pod.

Praktické využití

Historicky nejstarší formou nanokrystalického materiálu jsou barevná skla (např. rubínové sklo vzniklé přidáním zlata). Zabarvení těchto skel způsobují kovové nanokrystaly. Nanokrystaly jsou zodpovědné za zabarvení barevných fotografických filtrů. V těchto případech se jedná o polovodičové nanokrystaly.

Fyzikální popis nanokrystalů

Nanokrystaly leží na pomezí mezi velkou molekulou a krystalickou látkou. Z toho důvodu se používají dva přístupy k popisu dějů v nanokrystalu.

První z nich je přístup „shora dolů“, kdy se teorie krystalických látek upravuje pro malé rozměry nanokrystalů. Tato teorie funguje jen pro velké nanokrystaly. Pojem „velký“ je v tomto případě relativní a liší se pro různé látky. Základním měřítkem v rozměrech nanokrystalu je poloměr excitonu, což je vázaný pár elektronu a díry (kvazičástice v krystalické látce).
Druhý přístup se snaží popsat nanokrystaly metodami používanými v molekulové fyzice (např. DFT, tj. teorie funkcionálu hustoty). Tento přístup je ale možné použít pouze pro nanokrystaly obsahující řádově stovky atomů. Pro větší počty atomů je výpočet příliš složitý a časově náročný i pro současné počítače.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Nanokrystal na Wikimedia Commons
[1] Krátké texty o křemíkových, CdS a CdSe nanokrystalech
[2] Nanotechnologie, TU Ostrava