Formabhängige Eigenschaften und kooperative Effekte

In Materialien aus anisotropen Nanoteilchen lassen sich richtungsabhängige Eigenschaften durch das Zusammenwirken der einzelnen Partikel bestimmen, etwa der Ladungsransport in CdSe-Netzwerken oder Magnetismus in EuO-Röhren. Dafür ist die Partikelform entscheidend. Sie lässt sich durch Additive wie Phosphonsäuren kontrollieren.

Wie entstehen anisotrope Nanopartikel? Das meistgenutzte Modell geht davon aus, dass die unterschiedlichen chemischen Potenziale der verschiedenen Kristallfacetten – also etwa {100} und {111} – die Symmetrie brechen. Dadurch kann es zu facettenselektiven Unterschieden in der Wachstumskinetik kommen. Zum Beispiel kann anstatt eines Oktaeders in einem kubischen Kristallsystem durch Eliminierung der {100}-Oberfläche ein Tetraeder entstehen (Abbildung 1). Ist die Kristallstruktur selber stark anisotrop, kann dies zu einer inhärenten Vorzugsorientierung des Partikelwachstums führen. So bilden Festkörper mit Wurtzitstruktur (hexagonal; a=b≠c) vornehmlich Stäbchen oder Plättchen.

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