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Ein '''Nanokristall''' ist ein [[Nanopartikel]] bzw. ein kristalliner Festkörper mit Abmessungen im Bereich weniger bis vieler [[Nanometer]] und einer überwiegend geordneten [[Kristallgitter|Gitterstruktur]].<ref name="SuryanarayanaKoch2000">{{Literatur<br />
|Autor=C. Suryanarayana; C. C. Koch<br />
|Titel=Nanocrystalline materials – Current research and future directions<br />
|Sammelwerk=Hyperfine Interactions<br />
|Band=130<br />
|Datum=2000<br />
|Seiten=5–44<br />
}}</ref><br />
Der Begriff wird in der Literatur teils unscharf verwendet: Je nach Kontext bezeichnet er (i) einzelne kristalline Nanopartikel („Nanokristalle“) oder (ii) „nanokristalline Materialien“ als polykristalline Festkörper mit sehr kleinen Körnern/„Grains“, typischerweise < 100&nbsp;nm.<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><br />
<br />
Nanokristalle sind technisch und wissenschaftlich relevant, weil viele Eigenschaften – etwa mechanische Festigkeit, Diffusions- und Transporteigenschaften oder elektronische Parameter – stark von Größe, Oberflächenchemie und Grenzflächenanteil abhängen.<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><ref name="Yazdani2020">{{Literatur<br />
|Autor=N. Yazdani; S. Andermatt; M. Yarema; V. Farto; M. H. Bani-Hashemian; S. Volk; W. M. M. Lin; O. Yarema; M. Luisier; V. Wood<br />
|Titel=Charge transport in semiconductors assembled from nanocrystal quantum dots<br />
|Sammelwerk=Nature Communications<br />
|Band=11<br />
|Datum=2020<br />
|Seiten=2852<br />
|DOI=10.1038/s41467-020-16560-7<br />
}}</ref><br />
<br />
== Begriffsabgrenzung ==<br />
* '''Nanokristall''' (allgemein): kristalliner Festkörper/Nanopartikel im Nanometerbereich.<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><br />
* '''Nanokristallines Material''': (meist) polykristalliner Festkörper mit Korngrößen im Nanometerbereich (typisch < 100&nbsp;nm).<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><br />
* '''[[Quantenpunkt]]''': häufig verwendete Bezeichnung für halbleitende Nanokristalle im sehr kleinen Größenbereich, bei denen [[Quantenmechanik|Quanteneinschluss]] die optoelektronischen Eigenschaften stark prägt (Begriffsgebrauch je nach Fachgebiet).<ref name="Yazdani2020" /><br />
<br />
== Struktur und Größenabhängigkeit ==<br />
Nanokristalle bzw. nanokristalline Festkörper besitzen aufgrund der kleinen Korngrößen einen großen Anteil an Grenzflächen (z.&nbsp;B. [[Korngrenze]]n). Bei nanokristallinen Metallen kann dadurch ein erheblicher Anteil der Atome in oder nahe an Grenzflächen liegen, was das Materialverhalten deutlich beeinflusst.<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><br />
<br />
Bei aus Nanokristallen aufgebauten [[Halbleiter]]-Schichten („Nanokristall-Filme“) lassen sich elektronische Parameter über eine mehrdimensionale „Design-Space“ systematisch einstellen, u.&nbsp;a. über Größe, Form, Zusammensetzung, Oberflächen-/Ligandenchemie und Packung der Nanokristalle.<ref name="Yazdani2020" /><br />
<br />
== Eigenschaften ==<br />
Zu den häufig berichteten, größen- und grenzflächengetriebenen Eigenschaften nanokristalliner Materialien zählen u.&nbsp;a. erhöhte Festigkeit/Härte, veränderte Diffusions- und Transporteigenschaften sowie Änderungen elektrischer und thermischer Kenngrößen im Vergleich zu grobkörnigen Materialien; die Interpretation früher Ergebnisse kann jedoch durch Porosität und Verarbeitungsartefakte beeinflusst sein.<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><br />
Für nanokristallbasierte Halbleiter ist insbesondere relevant, dass Ladungstransport und elektronische Eigenschaften empfindlich von Größenverteilung („disorder“), Trap-Dichte sowie Grenzflächen-/Ligandenchemie abhängen.<ref name="Yazdani2020" /><br />
<br />
== Herstellung ==<br />
Nanokristalline Materialien können nach unterschiedlichen Strategien hergestellt werden, z.&nbsp;B. durch Kondensation aus der Gasphase, mechanisches Legieren/Mahlen, Elektroabscheidung oder kontrollierte [[Kristallisation]] amorpher Phasen; Prozessparameter erlauben dabei eine gezielte Einstellung von Korngröße, Morphologie und Zusammensetzung.<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><br />
<br />
== Anwendungen ==<br />
Anwendungen werden u.&nbsp;a. in strukturellen Werkstoffen, magnetischen Materialien, funktionellen Beschichtungen sowie (bei halbleitenden Nanokristallen) in elektronischen und optoelektronischen Bauelementen diskutiert bzw. realisiert (z.&nbsp;B. Dünnschichtsysteme auf Basis von Nanokristallen).<ref name="SuryanarayanaKoch2000" /><ref name="Yazdani2020" /><br />
<br />
== Literatur ==<br />
* {{Literatur<br />
|Autor=A. Inoue; K. Hashimoto<br />
|Titel=Amorphous and nanocrystalline materials: preparation, properties, and applications<br />
|Verlag=Springer<br />
|Ort=Berlin<br />
|Datum=2001<br />
|ISBN=3-540-67271-0<br />
|Online=https://books.google.com/books?id=A2WykuWt_6YC<br />
}}<br />
<br />
== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
<br />
== Weblinks ==<br />
{{Wiktionary}}<br />
* {{Internetquelle<br />
|url=https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2020/06/eine-neue-theorie-fuer-halbleiter-aus-nanokristallen.html<br />
|autor=Oliver Morsch<br />
|titel=Eine neue Theorie für Halbleiter aus Nanokristallen<br />
|hrsg=ETH Zürich<br />
|datum=2020-06-29<br />
|abruf=2024-06-23<br />
}}<br />
<br />
{{Normdaten|TYP=s|GND=7574326-7|LCCN=sh2003001346}}<br />
<br />
[[Kategorie:Nanotechnologie]]<br />
[[Kategorie:Kristallographie]]</div>imported>Yoursmile