Nanoyapılı malzeme (nanomaterial),
iç veya yüzey yapısı nanoskala (1-100 nm) boyutlara sahip makroskala (boyut:
> 100 nm) yapısal elementlerden (partiküller, kümeler, kristaller, fiberler,
çubuklar, tabakalar) oluşan yoğunlaştırılmış malzemedir (Şekil-1). Yapısal
elemanlardaki uzun-aralıklı düzen son derece bozuktur ve bu nedenle bu elementlerdeki
atomların düzenlenmesinde multipartikül ilişkileri, kısa-aralıklı düzen belirler.
Malzemenin tüm makroskopik özellikleri, yapısal elementlerin boyutlarına ve/veya
karşılıklı düzenlenmelerine göre belirlenir.
Yapısal elementlerinin boyutlarına dayanan nanoyapılı
malzemelerin ana tipleri, sıfır boyutlu (0D), bir boyutlu (1D), iki boyutlu
(2D) ve üç boyutlu (3D) nanomalzemelerdir (Şekil-2).
Sıfır-boyutlu nanomalzemeler arasında nanoküme (nanocluster)
malzemeleri ve nanodispersiyonlar, yani nanopartiküllerin birbirlerinden izole
edildiği malzemeler bulunur.
Bir-boyutlu nanomalzemeler nanofiber (nanoçubuk) ve fiberli
nanotubular (çubuk, tüp) malzemelerdir (uzunluğu 100 nm'den onlu mikronlara
kadar).
İki-boyutlu nanomalzemeler, nanometre kalınlıkta filmlerdir
(kaplamalar).
0D, 1D ve 2D nanomalzemelerdeki yapısal elementler, sıvı
veya katı makroskopik matriste dağıtılabilir veya bir substrat üzerine
uygulanabilir.
Üç-boyutlu nanomalzemeler, 0D, 1D ve 2D yapısal
eleelementlerin birbirleriyle yakın temasta olduğu ve arayüzler oluşturan
tozlar, fiberler, multitabakalar ve polikristalin malzemelerdir.
Üç boyutlu nanoyapılı malzemelerin önemli bir tipi, nano
boyutlu grainler içeren kompakt veya konsolide (bulk) bir polikristaldir; tüm
hacmi nanograinlerle doldurulmuştur, grainlerin serbest yüzeyi hemen hemen yoktur,
sadece grain arayüzler bulunur. Bu gibi arayüzlerin oluşumu ve nanopartikül
(nanograin) yüzeyin kaybolması, üç-boyutlu kompakt nanomalzemeler ve kompakt
nanoyapılı malzemelerle aynı boyuttaki partiküllerden oluşan çeşitli
derecelerde aglomerasyona sahip nanokristalin tozlar arasındaki temel
farklılıktır.
Şekil-1: Nanoyapıl malzemeler
Şekil-2: Nanokristalin malzemelerin yapısal
elementlerinin boyutlarına göre tipleri; 0D (sıfır-boyutlu) clusterler, 1D (bir-boyutlu)
nanotüpler, fiberler ve çubuklar, 2D (iki-boyutlu) filmler ve kaplamalar, 3D (üç-boyutlu)
polikristaller
