Faszination Nanowelten Faszination Nanowelten

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Wie werden aus Clustern makroskopische Filme?
Durch Koaleszenz! Koaleszenz heißt „Verschmelzung“
benachbarter Teilchen. Eine Koaleszenz zwischen
benachbarten Clustern bedeutet, dass diese durch
gemeinsame kohärente oder inkohärente Korngrenzen
miteinander verbunden sind. Es bildet sich
ein „Aggregatnetzwerk“ und darüber hinaus fi ndet
Perkolation statt, d. h. es bildet sich ein durchgängiger
Pfad von einem Ende der Probe bis zum anderen
Ende der Probe. Im Falle von Metallclusterkolloiden
führt deren elektrische Leitfähigkeit dazu, dass nun
die perkolierten Teile der Aggregate als neue, größere
Struktureinheiten an die Stelle der isolierten Cluster
treten. Die Erhaltung der elektrischen Ladung gilt
nun für diese größeren Baueinheiten, nicht mehr für
den einzelnen Cluster. Erhöht man die Zahl solcher
Korngrenzen, so wachsen die Koaleszenzaggregate
und man endet schließlich in einer kompakten
Schicht, die die besonderen optischen Eigenschaften
der Nanostruktur verloren hat. Der Übergang erfolgt
allmählich, und er lässt sich in den optischen Spektren
nachvollziehen.
Alle kleinen Teilchen mit einem Durchmesser zwischen einigen 100
und 102 nm werden als Cluster oder synonym Nanopartikel oder
abgekürzt Nanos bezeichnet.
Abb. 2: Optisches Absorptionsspektrum
eines dünne Silberfi lms und
eines kugelförmigen Einzelclusters
aus Silber (Abb.: Kreibig)
Der Weg zum nanokristallinen und weiter zum polykristallinen
Material ist nun vorgezeichnet: Durch
die dichte Packung von Clustern mit Ausbildung von
vorwiegend inkohärenten Korngrenzen wird korngrenzenreiches
Material entweder in Form von Inselschichten
oder kompakt als nanokristallines oder
Nanophasen-Material erzeugt, das durch mechanischen
Druck kompakter wird. Durch Umkristallisation
können die einzelnen „Körner“, d. h. Kristallite,
wachsen und so in polykristallines Material übergehen.
(Abb.: Kreibig)
Viel Spaß beim Cluster-Kochen!!