Nanokrystaliczne jest monokryształ z których co najmniej jeden z wymiarów jest mniejsza niż 100 nm.
W przypadku nanokryształów półprzewodnikowych o wymiarach mniejszych niż 10 nm często mówimy również o kropce / kropce kwantowej (lub kropce kwantowej , a nawet o kropce kwantowej ).
Ze względu na swoje niewielkie rozmiary, to zachowuje się jak potencjalny studzienki który ogranicza elektronów w trzech wymiarach, w obszarze o wymiarach rzędu długości fali z elektronów według ( de Broglie ), to znaczy kilku nanometrów półprzewodnik.
Należy je porównać do drutów kwantowych (w 2 wymiarach) i do studni kwantowych w 1 wymiarze.
Ze względu na uwięzienie elektrony w nanokryształu mają dyskretne i skwantyzowane poziomy energii, podobne do atomu. Z tego powodu nanokryształy są czasami nazywane „ sztucznymi atomami ”. Poziomy energii można kontrolować, zmieniając rozmiar i kształt nanokryształu, a także głębokość potencjału.
Nanokryształ półprzewodnikowy wykazuje poszerzenie pasma wzbronionego, gdy jego rozmiar zmniejsza się w skali nanometrycznej, co nadaje mu nowe właściwości optyczne i elektroniczne w porównaniu z materiałem stałym. Właściwości te różnią się dla tego samego materiału w zależności od wielkości i kształtu cząstki.
Taki kryształ wykazuje właściwości fluorescencyjne , które mogłyby uczynić go interesującym dla nowych form obrazowania molekularnego , jednak ze względu na swoje rozmiary prawdopodobnie stwarza problemy toksyczności ( nanotoksyczności ), tak że wydaje się, że jak dotąd trudno go zrozumieć. z wyjątkiem hodowli komórkowych, poza ciałem).
Nanokryształy półprzewodnikowe wykazują również liniowe i nieliniowe właściwości optyczne . Tak więc, w połączeniu z innym materiałem w celu utworzenia materiału kompozytowego , mogą wykazywać lokalne oddziaływanie pola . Na przykład ośrodek dielektryczny, taki jak szkło, do którego dodano cząsteczki nanokrystalicznego złota, będzie wykazywał pik absorpcji w kolorze zielonym około 530 nm. Przy tej długości fali linie pola wydają się być skierowane w stronę wnętrza nanocząstki: jest to uwięzienie dielektryczne .
Nanokryształ otoczony starannie dobranym ligandem może celować w określone cząsteczki będące przedmiotem zainteresowania, można więc rozważyć użycie nanowektorów leków. Kiedy absorbuje foton, ten foton spowoduje przejście elektronu przez pasmo przewodnictwa, robiąc dziurę w paśmie walencyjnym, tworząc parę elektron-dziura zwaną ekscytonem. Ten ekscyton będzie następnie rekombinował, uwalniając foton fluorescencyjny, który będzie obserwowany za pomocą filtra odpowiedniego dla jego długości fali i materiału wzmacniającego światło. Nanocystale półprzewodnikowe mają kilka cech, które czynią je interesującymi w obrazowaniu molekularnym:
Innym obszarem zastosowania są diody elektroluminescencyjne (LED). W tej dziedzinie nanokryształy umożliwiają uzyskanie czystego koloru ze względu na ich wąskie pasmo emisji, które można modyfikować od ultrafioletu do bliskiej podczerwieni, zmieniając rozmiar i / lub materiał składowy.
Przechłodzenie jest definiowany jako stan, z materiału , który pozostaje w stanie cieczy, pomimo faktu, że jej temperatura jest niższa niż punkt krzepnięcia . Ciecz przechłodzona jest w tak zwanym stanie metastabilnym, ponieważ niewielkie zakłócenie może spowodować pojawienie się jej stanu stałego. Na przykład w przypadku przechłodzonej wody zanurzenie w niej kryształu lodu spowoduje wzrost tego kryształu, który szybko rozprzestrzeni się na całą ciecz. Niemniej jednak rozmiar tego kryształu musi być wystarczający, aby wystąpiło zjawisko. Nanokryształ lodu składający się tylko z kilku cząsteczek zanurzonych w przechłodzonej wodzie po prostu stopi się bez zmiany stanu wody.