Сурет. Микрожарықшақтардың екі өлшемдік газ қысымынан дамуының сұлбасы.

Металл нанобө лшектерін алу ү шін екі сатылық физикалық ә дістер кең інен қ олданылады. Бірінші сатыда металды атомдық ө лшемдерге дейін диперсиялап, буғ а айналдырады; екінші сатысында осы буды конденсациялап, нанобө лшектер алады. Бұ л ә дістеменің бірнеше нұ сқ ауы бар.

Молекулалық шоғ ырлар ә дісі. Жің ішке саң ылауы (диафрагмасы) бар вакуумды камерағ а бастапқ ы затты орналастырады. Қ ажетті жоғ ары температурағ а дейін қ ыздырғ анда зат буланып, диафрагмадан ө те келе, буланғ ан бө лшектер шоғ ыр тү зеді. Оны қ атты бетке бағ ыттайды, осы бетте бу конденсацияланы, дисперстік бө лшектер немесе қ алың дығ ы 10 нм болатын жұ қ а қ абыршақ тү зіледі.

Аэрокірнелік ә діс. Металл инертті газдың сиретілген атмосферасында буланады. Температураның тө мендеуімен бу конденсацияланып, ө лшемдері 1-100 нм болатын дисперстік металл бө лшектері тү зіледі. Аэрокірнелік ә діс ә ртү рлі металдардың (темір, кобальт, мыс, никель, кү міс, алтын, алюминий) жә не олардың қ осылыстарының (оксидтер, нитридтер, сульфидтер) нанобө лшектерін алу ү шін қ олданылады.

Тозаң датқ ыш кептіру. Ә дістің бірінші сатысында берілген заттың (мысалы, тұ здың) ерітіндісін ыстық ауа ағ ысында ұ сақ тамшыларғ а дисперсиялайды. Бірқ алыпты температурады еріткіш ұ шып, тұ здың дисперстік бө лшектерін тү зеді. Жоғ ары температурада еріткіштің еруімен қ атар тұ здың термиялық ыдырауы жү ріп, оксидтің ұ нтағ ы тү зіледі.

Криохимиялық синтез. Бұ л ә дістің негізгі ерекшелігі – алдымен металды қ арқ ынды қ ыздыру арқ ылы инертті газ ағ ысында буландырады. Ары қ арай металл буы субстрат бетінде аса тө мен температурада газдың артық (мың еседей) мө лшерінде конденсацияланып, нанобө лшектер тү зіледі. Аса тө мен температурада сұ йыту нанобө лшектердің субстрат бетіндегі диффузиясына кедергі жасап, кіші ө лшемдерін сақ тайды.

Плазмалық ә діс. Инертті атмосферада электр (вольт) доғ асын алып, анод ретінде буланатын материалды пайдаланады. Анодтан шығ атын бу ағ ысына ө те ү лкен температура (7000К) беріліп, доғ а сыртындағ ы температура оғ ан қ арағ анда аз болады. Нә тижесінде металл буы аса қ анығ ып, нанобө лшектер тү рінде конденсацияланады.

Кірне-сірне ә дісі. Бұ л ә дісті коллоидтық ерітіндіден (кірнеден) жоғ ары дисперстік қ атты бө лшектерді (нанобө лшектерді) бө ліп алу ү шін қ олданады. Белгілі жағ дайда дисперстік бө лшектер бір-бірімен бірігіп, кең істік қ ұ рылым – сірне тү зеді. Сірнені жылдам кептірсе, жоғ ары дисперстік бө лшектерден тұ ратын ұ нтақ алынады.

Еріткішті алмастыру ә дісі. Бұ л ә дісті зольдің қ атты бө лшектерін алу ү шін пайдаланады. Берілген заттың ерітіндісін ү немі араластыра отырып, осы зат ерімейтін сұ йық тық қ а қ ұ йады. Аса қ анығ у дисперстік бө лшектердің тү зілуіне ә келеді. Аса қ анығ у неғ ұ рлым ү лкен болса, бө лшектер соғ ұ рлым кіші болады. Осы ә діспен органикалық еріткіштерде жақ сы еріп, суда ерімейтін кү кірт, фосфор, канифоль жә не т.б. заттардың гидрокірнесін алады.органикалық еріткіш ретінде ә детте ацетон, этил, изопропил спирттерін қ олданады.

Жалпы диспергациялық ә діс бойынша денені ұ нтақ тағ анда алғ ашында дене деформацияғ а ұ шырайды, сонан соң дене бұ залады. Сондық тан ұ нтақ тау ү шін атқ арылатын жұ мысты екі тү рге бө луге болады: денені деформациялауғ а жә не жаң а бет жасауғ а жұ мсалатын жұ мыстар деп. Деформациялау жұ мысы дененің кө леміне тура пропорционал:

W_деф=kV. (8.1)

Мұ ндағ ы k- пропорционалдық коэффициент; V- дененің кө лемі. Жаң а бет жасау ү шін атқ арылатын жұ мыс мынағ ан тең:

W_б=𝜎 ∆ S (8.2)

Мұ ндағ ы 𝜎 – беттік керілу; ∆ S – жаң адан пайда болғ ан бө лу бетінің ауданы. Сонда денені ұ нтақ тау ү шін атқ арылатын жалпы жұ мыстың шамасын мынағ ан тең болады:

W= W_деф + W_б = kV+ 𝜎 ∆ S (8.3)

Егерде кө лем бө лшек радиусының кубына, ал беттің ауданы радиустың квадратына пропорционал екендігін ескерсек, онда жоғ арыдағ ы тең деуді былай жазуғ а болады:

W= k₁ r³ + k₂𝜎 r². (8.4)

Мұ ндағ ы k₁ мен k₂ – пропорционалдық коэффиценттер; r – бө лшектің радиусы.

Дененің ө лшемі ө те ү лкен болғ анда k₁ r³> > k₂𝜎 r². Бұ л кезде жаң а бет жасауғ а жұ мсалатын жұ мыстың шамасын ескермеуге болады. Олай болса денені ұ нтақ тау жұ мысы шамамен мынағ ан тең болады:

W ≈ k₁ r³ (8.5)

Демек, бұ л кезде жалпы жұ мыстың шамасы негізінен денені деформациялауғ а жұ мсалатынжұ мыстың мә німен анық талады.

Дененің ө лшемі кіші болғ анда k₁ r³< < k₂𝜎 r² , бұ л кезде денені деформациялауғ а жұ мсалатын жұ мыстың шамасын ескермеуге болады. Олай болса денені ұ нтақ тау жұ мысы шамамен мынағ ан тең болады:

W ≈ k₂𝜎 r². (8.6)

Демек, жалпы жұ мыстың шамасы негізінен жаң а бет жасауғ а жұ мсалатын жұ мыстың мә немен анық талады.