Nanoyapılı malzemelerin ayırt edici özelliklerinden biri, kütlelerden
(bulk) önemli derecede farklı özelliklere sahip olabilmeleridir. Bu, bilim
adamlarının nanomalzemelerin kendine özgü özelliklerinden yararlanarak özel
işlevleri olan yeni malzemeler tasarlamalarını sağlar; belirli özelliklerin
yerine getirilmesi için yeni özelliklere sahip kaplamalar, plastikler ve
metaller yapılabilmekte, heyecan verici özelliklerle sayısız yeni malzeme
geliştirilmektedir. Pek çok eşsiz nanoyapılı malzeme üretilmektedir; örneğin,
mekanik yönden elmastan daha kuvvetli olan karbon nanotüpler gibi.
Nanoyapılı malzemelere örnek olarak nanoporoz, nanokristal,
nano-kompozit ve hibrid malzemeler gösterilebilir. Nanoporoz malzemeler, nano
boyutlu gözeneklere sahiptir; bir nanokristalin malzeme birçok nano boyutlu
kristalin alanlardan oluşur; bir nanokompozit malzeme, küre, silindir ya da
nano boyutlu boyutlardaki ağların morfolojisine sahip iki veya daha fazla faz
ayrılmış bileşen içerir, hibrid malzemeler birbirine bağlı organik ve inorganik
bileşenlerin bir kombinasyonundan oluşur.
Nanomalzemeler çeşitli gruplar altında
toplanabilir; yarıiletken nanomalzemeler, metalik nanomalzemeler, organik
nanomalzemeler, nanometaller. Malzemeler iki şekilde sınıflandırılabilir;
malzeme geometrine göre yapılan sınıflama (Şekil-1) ve malzemenin elektronik
yapısına göre yapılan sınıflamadır.(Şekil-2).
Farklı malzeme gruplarının elektronik yapıları
şematik olarak Şekil-2’de degösterilmiştir. Atomlar ve moleküller her
elektronik hal için ayrı enerji seviyelerine sahiptir; ancak moleküllerdeki
yapılar daha karmaşıktır ve moleküller dönebilir, titreşebilir. İzolatörler, komşu moleküller arasında çok az
elektronik ilişki olan (akım iletimi için) kondens moleküller fazıdır.
Yarıiletkenlerde band aralıkları dardır, elektrik iletimi zayıftır. Doplu
yarıiletkenlerin elektrik iletimi, ilave DOP nedeniyle daha yüksektır. Metaller, serbest bir elektronlar denizinde
iyonize metal atomları gibi düşünülebilir; iletkenlikleri ve ışığı yansıtmaları
yüksektir.
Şekil-1: Tipik nanoskala yapı geometrileri
Şekil-2: Malzemelerin elektronik yapıları
