У наночастиц почти всё атомы на поверхности!

Причиной понижения температуры плавления у наночастиц служит то, что атомы на поверхности всех кристаллов находятся в особых условиях, а доля таких «поверхностных» атомов у наночастиц становится очень большой. Сделаем оценку этой «поверхностной» доли для алюминия.

Легко вычислить, что в 1 см³ алюминия содержится примерно 6^.10²² атомов. Для простоты будем считать, что атомы находятся в узлах кубической кристаллической решётки, тогда расстояние между соседними атомами в этой решётке будет равно около 4^.10^{-8 см. А значит, плотность атомов на поверхности составит 6.}10¹⁴ см^-2.

Теперь возьмём кубик из алюминия с ребром 1 см. Число поверхностных атомов у него будет равно 36^.10¹⁴, а число атомов внутри - 6^.10²². Таким образом, доля поверхностных атомов у такого алюминиевого кубика «обычных» размеров составляет всего 6^.10^-8.

Если сделать такие же вычисления для кубика из алюминия размером 5 нм, то окажется, что на поверхности такого «нанокубика» находится уже 12% всех его атомов. Ну, а на поверхности кубика размером 1 нм, вообще, находится больше половины всех атомов! Зависимость «поверхностной» доли от числа атомов показана на рисунке 36.

Рисунок 36. Зависимость «поверхностной» доли атомов (ось ординат) от кубического корня из их числа N в кубике кристаллического вещества. Взято из лекции E. Roduner (Stuttgart, 2004).