یک محقق بلژیکی موفق به ارائه‌ی مدلی شده‌است که با آن می‌توان اثر اندازه‌ی حفره‌های موجود در ساختار نانوذرات را در انرژی و انتروپی تشکیل حفره محاسبه کرد. این مدل برای توضیح خواص مکانیکی، گرمایی و الکتریکی نانوساختارها اهمیت بسیاری دارد.
ارائه‌ی مدلی برای بررسی اثر حفره‌ها در خواص نانوساختارها
نتایج همایش نهایی پروژه NanoCap
یک محقق بلژیکی موفق به ارائه‌ی مدلی شده‌است که با آن
می‌توان اثر اندازه‌ی حفره‌های موجود در ساختار نانوذرات را در انرژی و
انتروپی تشکیل حفره محاسبه کرد. این مدل برای توضیح خواص مکانیکی، گرمایی و
الکتریکی نانوساختارها اهمیت بسیاری دارد.
خواص مواد – مکانیکی، نوری، الکتریکی و گرمایی- در مقیاس نانو کاملاً با
رفتار توده‌ای مواد متفاوت است، به همین دلیل محققان درصدد درک تمام
جنبه‌های این خواص نانومواد و چگونگی کنترل و اصلاح آنها هستند. حفره‌ها(
موسوم به نقص شوتکی) نقش مهمی در انتقال گرمایی، الکتریکی و رفتارهای
مکانیکی مواد دارد. یک حفره ساده‌ترین نقصی است که می‌تواند در یک ماده
ایجاد شود. این نقص در اثر فقدان یک اتم در شبکه‌ی اتم ایجاد می‌شود.
گریگوری گوسبیر از دانشگاه کاتولیک لوون در بلژیک، به
بررسی و محاسبه‌ی اثر اندازه‌ی این حفرات در انرژی تشکیل حفره پرداخته‌است.
او با استفاده از ترمودینامیک کلاسیک موفق به محاسبه‌ی تعداد حفره‌ها و
آنتروپی تشکیل آنها شد.
او دریافت که تعداد حفره‌ها با کاهش اندازه و افزایش دما، افزایش می‌یابد.
در مدل قبلی که کیو و همکارانش ارائه کرده بودند، تنها اثر اندازه‌ی روی
انرژی تشکیل حفره‌ها مد نظر گرفته شده بود. مدل جدید گریگوری گوسبیر یک گام
به جلوتر رفته‌است.
به عقیده‌ی گریگوری گوسبیر، برای درک فرایندها در طول عملیات حرارتی و
تغییر شکل مکانیکی نانومواد، لازم است اثر اندازه‌ی حفره‌ها روی انرژی
وآنتروپی تشکیل آن مطالعه شود. مدل جدید توضیح می‌دهد که چرا نانومواد
ساختار کامل و بی‌نقصی دارند؛ او دلیل این امر را تعداد محدود اتم‌ها در یک
ذره می‌داند(نانوذرات عموماً کمتر از یک میلیون اتم تشکیل شده‌اند و در هر
یک میلیون اتم، تنها یک حفره وجود دارد).
این مدل نشان می‌دهد که نقص‌هایی نظیر حفره‌ها چگونه می‌تواند روی خواص
مواد تأثیر گذارد. با این مدل می‌توان تعداد حفره‌ها، انتروپی و انرژی
تشکیل حفره‌ها را در یک نانوذره محاسبه کرد. پیش‌بینی تعداد حفره‌ها بسیار
مهم است، زیرا برای توضیح خواص مکانیکی، گرمایی و الکتریکی نانوساختارها
اهمیت بسیاری دارد. حضور حفره‌ها در شبکه‌ی بلوری منجر به اصلاح ساختار
شبکه در نواحی حفره شده، در نهایت شاخص‌های شبکه را کاهش داده و شبکه را
نرم‌تر می‌کند.
سختی این مواد با کاهش اندازه، افزایش می‌یابد که به آن اثر هال- پچ گفته
می‌شود.
با افزایش تعداد حفره‌ها، به‌دلیل پراش الکترون‌ها در نواحی حفره‌ها، هدایت
الکتریکی و گرمایی کاهش می‌یابد.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان “Schottky Defects in
Nanoparticles” در نشریه‌ی Journal of Physical Chemistry C به چاپ رسید.
