Durum Yoğunluğu
(DOS): Katı-hal ve yoğun madde fiziğinde bir sistemin durum yoğunluğu
(DOS), uygun herbir enerji seviyesindeki enerji aralığı başına hal sayısını
tanımlar; yani, durum yoğunluğu, birim enerji başına kuantum hal
sayısını gösterir. Veya, durum yoğunluğu r(E),
partiküler bir sistemde kuantum hallerin ne kadar yoğunlukta bulunduğunu (yani,
sıkışıklığını) ifade eder. Hal sayısı N(E),
DE
hal sayısı, N(E) = ò r(E) dE
E
Durum Yoğunluğu 3D;
Kütle (Bulk): Bulk yapıda elektronlar engellenmemiştir; 3-boyutta
kolaylıkla hareket ederler. Bulk nanopartiküller kullanım amaçlarına göre
çeşitli şekillerde üretilirler. Örneğin titanyum oksit ve silikon oksit,
nanoluminofosfor ve medikal uygulamalarda kullanılabilen nanotozlar tipik
nanokütle ürünlerdir.
Durum
Yoğunluğu 2D; Kuantum Kuyu (Well):
Bu yapıda elektronlar 1-yönde engellenmiştir; 2-boyutta kolaylıkla hareket
eder. Bir malzemenin iki boyutu büyük kalırken üçüncü boyutun nanoseviyeler
düşürülmesi halinde elde edilen yapı
kuantum kuyudur. İletken elektronlar kuantum kuyusu denilen dar bir boyutta engellenirler.
Bir kuantum kuyu, bir potansiyel
kuyusudur; düz ince bir malzeme tabakasıdır (tipik 1-10 nm kalınlığında). Böyle
bir malzemede bir elektronun potansiyel enerjisi tabakanın dışındakinden daha
düşüktür ve hareketi bir yönde (kuyu düzlemine dik) engellenmiş olup, diğer iki
yönde ise serbesttir.
Durum
Yoğunluğu 1D; Kuantum Tel (wire):
Bu yapıda elektronlar 2-yönde engellenmiştir; 1-boyutta kolaylıkla
hareket eder. Kuntum tel filamenter
(ipliksi) bir objedir; kesit boyutları boyut kuantizasyonunu karşılar. Böyle
bir objedeki elektron potansiyel enerjisi kendi dışından daha düşüktür ve küçük
kesit boyutu (1-10 nm) dolayısıyla iki boyuttta engellenmiştir; elektronun
filament ekseni boyunca olan hareketi serbest kalırken diğer iki yöndeki
hareketi kuantizedir (engellenmiştir). Yoğun madde fiziğinde bir kuantum
tel elektriksel ileteken bir teldir; kuantum efektleri transport özelliklerini
etkiler.
Durum
Yoğunluğu 0D; Kuantum Nokta (Dot):
Bu yapıda elektronlar 3-yönde
engellenmiştir; 0-boyutta kolaylıkla hareket eder. Küçültmede en uç nokta olan
bu prosesde malzemenin üç boyutu da nanometre skaladadır. Kuantum dot (nanodot),
boyutu, bir elektronun dalga boyuyla kıyaslanabilen bir malzeme partikülüdür
(1-10 nm). Bu tip partiküllerde elektronun potansiyel enerjisi, kendi dışından
daha düşüktür; dolayısıyla hareketi üç boyutta sınırlandırılmış veya
engellendirilmiştir. Kuantum dot ince bir küp, kısa bir silindir veya nanometre
boyutlarda bir küre şeklinde olabilir.
Şekil-1: Durum yoğunlukları:
bulk, kuantum well, kuantum wire ve kuantum dot
Şekil-2: Durum yoğunluğu; (a) 3D
(kütle), (b) 2D (kuantum kuyu), (c) 1D (kuantum tel), (d) 0D (kuantum nokta),
morfolojik görünüm ve durum yoğunluğu-enerji diyagramları
Şekil-3: Altın nanoyapılar; 0D Au20
kümeler (cluster), 1D altın nanoteller ve nanotüpler, 2D altın monotabaka, 3D
kütle altın
Şekil-4: (a) Kuantum
dot: serbest boyut 0, engellenme 3D; (b) kuantum wire (tel): serbest boyut 1,
engellenme 2D; (c) kuantum (ince film): serbest boyut 2, engellenme 1D; (d)
kütle (bulk): serbest boyut 3, engellenme 0D
