Luận văn Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt Nano Silicon

Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 1 Lời giới thiệu Cho đến thời điểm hiện tại vật liệu silicon đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới, có mặt trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại. Vì vậy mà đã có rất nhiều nghiên cứu về loại vật liệu này trên cả phương diện lý thuyết lẫn thực nghiệm. Nhu cầu của con người về các thiết bị tích hợp và di động ngày càng cao đã và đang thúc đẩy quá trình thu nhỏ lại của các thiết bị điện tử nói chung và các thiết bị làm từ silicon nói riêng. Chính quá trình này đã thúc đẩy con người lao vào những nghiên cứu các tính chất của vật liệu silicon ở kích thước ngày càng nhỏ. Đặc biệt trong vài thập niên gần đây nhiều nhà nghiên cứu và sản xuất các cấu trúc silicon với kích thước nano (các chùm nguyên tử có kích thước nano hay các cấu trúc nano bán 1 chiều - sợi nano, ống nano...) mà tại đó vật liệu xuất hiện thêm nhiều tính chất vật lý và hóa học quan trọng. Tính chất phát quang của vật liệu này lần đầu tiên được khám phá trong dạng silicon xốp (porous silicon). Từ đó rất nhiều các nghiên cứu đã tập trung vào các hạt nano cũng như các sợi nano nhằm tìm hiểu cách lí giải nguồn gốc của sự phát quang này, cùng với nó là hàng loạt các ứng dụng từ đó cũng ra đời. Một ứng dụng tiêu biểu của hạt nano silicon là làm tăng hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của pin mặt trời. Tập thể các nhà nghiên cứu và chế tạo mà dẫn đầu là nhà vật lý học người Mỹ Munir Neyfeh đã giúp tăng hiệu suất của pin lên 60% trong vùng tử ngoại và 3% trong vùng ánh sáng khả kiến của hiệu suất trước đó khi tích hợp hạt nano silicon phát quang màu xanh dương (kích thước hạt khoảng 1nm) vào pin. Khi áp dụng hạt nano silicon phát quang màu đỏ (kích thước hạt khoảng 2.85nm) vào pin cũng làm tăng hiệu suất của pin lên 67% trong vùng tử ngoại và 10% trong vùng khả kiến của hiệu suất trước đó [17]. Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 2 Nhà vật lý học người Mỹ: Munir Neyfeh cùng với tấm pin mặt trời Các ứng dụng của hạt nano silicon vào các thiết bị điện phát quang cũng đã mang lại nhiều kết quả đáng khích lệ. Với những ưu thế vượt trội về tính phát quang cũng như tính ít độc, hạt nano silicon được nghiên cứu và ứng dụng rất nhiều trong y sinh như: làm vật liệu theo dõi huỳnh quang, làm thuốc tiêu diệt các loại vi khuẩn có hại, chuẩn đoán bệnh ung thư... Ý thức được khả năng ứng dụng của hạt nano silicon, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu chế tạo hạt nano silicon nhằm phục vụ cho các đề tài ứng dụng khác. Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 3 I. Giới thiệu chung về hạt nano: I.1. Định nghĩa hạt nano: Có nhiều cách định nghĩa kích thước hạt nano, tuy nhiên trong luận văn này chúng tôi định nghĩa hạt nano là chùm nguyên tử hay phân tử có bán kính bé hơn hoặc bằng 100nm (1nm=10 -9 m). Với kích thước hạt như vậy thì tổng số nguyên tử trong một hạt nano sẽ nằm trong khoảng từ 10 đến 106 nguyên tử. Hình I.1.2 minh họa cách phân loại hạt nano so với các phân tử và vật liệu khối. Hình A.I.1.1: Một số cấu trúc với các kích thước khác nhau từ nm trở lên. TỔNG QUAN Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 4 Hình A.I.1.2: Cách phân loại hạt nano theo tổng số nguyên tử có trong hạt. Thông thường, một hạt nano với kích thước 1nm có khoảng 25 nguyên tử. Định nghĩa trên không thể làm thỏa mãn hết tất cả mọi người vì khó mà phân biệt được giữa phân tử với hạt nano, đặc biệt là các phân tử trong cơ thể sống. Ví dụ phân tử heme FeC34H32O4N4 là phân tử chịu trách nhiệm liên kết với phân tử hemoglobin vận chuyển oxy trong cơ thể người có chứa 75 nguyên tử. Hạt với kích thước nano có những tính chất đặc biệt và duy nhất khi kích thước của nó bé hơn những chiều dài tới hạn (critical lengths). Trong vật lý chiều dài tới hạn được định nghĩa là kích thước đặc trưng cho tính chất vật lý của vật liệu, ví dụ như chiều dài khuếch tán nhiệt, chiều dài tán xạ (quãng đường tự do trung bình)… Nếu kích thước hạt bé hơn tất cả các chiều dài này thì vật liệu sẽ có thêm nhiều tính chất vật lý và hóa học quan trọng. I.2. Sự hình thành cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu: Theo lý thuyết của Borh, các mức năng lượng của một nguyên tử nhận các giá trị gián đoạn, rời rạc. Khi các nguyên tử này kết hợp lại với nhau, các mức năng lượng trùng nhau sẽ bị suy biến, tách ra thành các mức năng lượng khác nhau. Điều này được giải thích theo nguyên lí loại trừ Pauli: không thể có hơn 2 điện tử tồn tại trong cùng 1 mức Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 5 năng lượng, do vậy khi ghép 2 hay nhiều nguyên tử lại với nhau thì các trạng thái năng lượng của từng nguyên tử riêng lẻ bị suy biến, tách ra thành nhiều mức khác nhau. Do đó khi càng nhiều nguyên tử được ghép lại với nhau, số mức năng lượng của hệ ngày càng nhiều, hình thành nên cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu. Ở nhiệt độ 0K, khoảng cách giữa mức được điền đầy cao nhất (mức năng lượng cao nhất được electron chiếm đóng) với mức năng lượng chưa được điền đầy thấp nhất (mức năng lượng thấp nhất chưa bị chiếm bởi electron) được gọi là độ rộng vùng cấm, vùng năng lượng nằm giữa 2 mức trên được gọi là vùng cấm. Hình A.I.2.1: Cấu trúc vùng năng lượng của các loại vật liệu cách điện (trái), bán dẫn (giữa) và kim loại (phải) theo thứ tự độ rộng vùng cấm (Eg) giảm dần. Với các vật liệu cấu tạo từ cùng các nguyên tố nhưng với các kích thước khác nhau cũng có cấu trúc vùng năng lượng khác nhau, độ rộng vùng cấm khác nhau. Tùy vật liệu bán dẫn hay kim loại mà sự thay đổi độ rộng vùng cấm theo kích thước hạt cũng sẽ khác nhau, từ đó dẫn đến các tính chất khác nhau của vật liệu, sẽ được trình bày trong các phần sau. Chất cách điện Chất bán dẫn Kim loại Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 6 I.3. Hiện tượng giam giữ lượng tử: Khi kích thước của hạt giảm dần đến mức độ nào đó thì vật liệu sẽ xuất hiện thêm những tính chất mới. Một hiệu ứng quan trọng có liên quan đến sự giảm kích thước hạt là hiệu ứng giam giữ lượng tử. Sự thay đổi các mức năng lượng (E) và mật độ trạng thái các mức năng lượng (g(E)) khi kích thước hạt giảm xuống kích thước nano được trình bày trong phần sau. Không mất tính tổng quát, ta xét 1 khối lập phương cạnh L (vật liệu khối). Phương trình Schrodinger cho hàm sóng của một hạt tải điện (electron hoặc lỗ trống) trong vật liệu khối được cho bởi: Trong đó: E: Năng lượng của hạt tải; : hằng số Planck; V: thế năng của hạt tải; m: khối lượng hạt tải; : toán tử Laplace; : Hàm sóng của hạt tải; Điều kiện biên tuần hoàn cho ta: Phương trình Schrodinger trên có nghiệm dạng: Giải phương trình Schrodinger sử dụng điều kiện biên tuần hoàn cho ra kết quả hàm sóng và năng lượng của hạt tải. Ở đây chúng tôi chỉ quan tâm đến năng lượng của hạt tải nên bỏ qua các tính toán chi tiết để dẫn ra hàm sóng. Trong không gian mạng đảo (không gian vector sóng k), năng lượng của hạt tải ứng với trạng thái (kx; ky; kz) là: Trong đó ki là độ dài của vector mạng đảo chiếu trên phương i (i có thể là x, y hoặc z). 2 2 - V E 2m           ( ) ( )r r L    2 2 2 22 2 2 2 x y zk k kk E m m     Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 7 Sử dụng khối lượng hiệu dụng của hạt tải, năng lượng của hạt tải tương ứng với trạng thái k trở thành: 2 2 *2 k m m * là khối lượng hiệu dụng của hạt tải. Tổng số điện tử có trong toàn bộ thể tích thể tích của không gian mạng đảo bán kính k là: (2π/L)3 thể tích ô đơn vị của không gian mạng đảo. Hệ số 2 để thể hiện rằng mỗi ô đơn vị của không gian mạng đảo tương ứng với 2 trạng thái của hạt tải trong không gian mạng thực (spin lên và spin xuống). Hình khối lập phương trong không gian mạng thực khi chuyển sang mạng đảo sẽ trở thành hình cầu bán kính k. Mật độ hạt tải trong vật liệu: Sử dụng mối tương quan giữa năng lượng và vector sóng ta rút ra hàm mật độ trạng thái của các mức năng lượng E trong không gian mạng đảo: Như vậy hàm mật độ trạng thái các mức năng lượng tỉ lệ thuận với . Hình A.I.3.1. Hàm mật độ trạng thái các mức năng lượng của hạt tải điện trong vật liệu khối theo năng lượng. 3 3 3 3 2 4 1 2. . 3 32 k k L N L           3 1* 2 2 2 2 1 2 ( ) 2 dN m g E E dE          3 23 k N   Năng lượng (eV) Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 8 Hạt tải trong vật liệu khối được xem là có thể chuyển động tự do, chính xác hơn là “không bị giam giữ”. Khi 1 trong 3 chiều của vật liệu khối giảm đến kích thước nano (vài lần bước sóng của điện tử) thì lúc này vật liệu khối trở thành các giếng lượng tử (quantum well). Trong đó hạt tải có thể chuyển động tự do theo 2 chiều còn lại, còn theo phương bị giới hạn các hạt tải chuyển động giữa các mức năng lượng rời rạc. Đối với các giếng lượng tử thì phương trình Schrodinger cho phép xác định hàm sóng của hạt tải có dạng: Ta có thể tách: Vì và Ez là các thông số độc lập với các biến x, y (giả sử z là chiều bị giam giữ của điện tử). Do đó ta có thể tách phương trình Schrodinger trên thành 2 phương trình Schrodinger cho hạt tải điện chuyển động trong giếng thế: Và Kết hợp với điều kiện biên tuần hoàn, ta suy ra nghiệm: nz: số nguyên, đặc trưng cho họ các năng lượng có thể có của hạt tải trên trục z. kx,y: nhận các giá trị gần như liên tục. Do vậy năng lượng của hạt tải được xem như là liên tục theo các phương không bị giam giữ (phương x và y), và gián đoạn theo phương bị giam giữ (phương z). Lz càng nhỏ thì hệ số càng lớn, khoảng cách giữa các mức năng lượng liên tiếp theo z tăng dần. 2 2 - V E 2m           , , ( , , ) .x y z x y z x y z E E E        2 , , , 2 x y x y x y- E 2m    2 2 z z z- E 2m    Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 9 Ta rút ra năng lượng của hạt tải: Năng lượng tổng cộng của hạt tải bị gián đoạn 1 phần theo phương z. Lập luận như trên ta tính được hàm năng lượng của hạt tải trong các vật liệu khác nhau: giếng lượng tử (quantum well), dây lượng tử (quantum wire), chấm lượng tử (quantum dot). Kết quả được thể hiện qua bảng sau: Loại vật liệu Năng lượng của hạt tải Vật liệu khối  2 2 2 22 2 2 2 x y zk k kk E m m     Giếng lượng tử 2 22 2 2 * 2 2 2 * *2 2 2 yx z z kk E m m m n L     Dây lượng tử 2 2 2 2 2 2 2 2 * *2 2 y zx y z k E n n Lm m L           Chấm lượng tử 2 2 2 2 2 2 2 2 *2 yx z x y z nn n L Lm L E           Bảng A.I.3.1: Bảng tổng kết năng lượng của hạt tải trong các vật liệu khác nhau. Thành phần được bôi màu xanh là thành phần gián đoạn của năng lượng theo các chiều bị giam giữ. Như vậy số chiều bị giam giữ của vật liệu càng nhiều thì các mức năng lượng của hạt tải càng rời rạc. Lập luận tương tự như vật liệu khối ta cũng tính được hàm mật độ các mức năng lượng của các vật liệu. Các kết quả thể hiện trong bảng A.I.3.1. 2 22 2 , * * 2 222 2 , * 2 * 2 2 2 2 x yz x yz z kk E m m kn E m L m      Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 10 Loại vật liệu Hàm mật độ trạng thái Vật liệu khối ( ) Giếng lượng tử ( ) Dây lượng tử ( ) Chấm lượng tử   1 * 2 0 2 2 1 2 nD i i m g E E           Bảng A.I.3.2: Bảng tổng kết các hàm mật độ trạng thái Hình A.I.3.2: Hàm mật độ các mức năng lượng của các chấm lượng tử (g0D) và của vật liệu khối (phần chèn vào ở góc trái). So sánh với hàm phân bố các mức năng lượng của hạt tải trong vật liệu khối ta thấy rằng các mức năng lượng của các hạt tải trong chấm lượng tử là rời rạc, gián đoạn. Điều này dẫn đến đỉnh vùng hóa trị và đáy vùng dẫn của vật liệu này tách xa hơn so với vật liệu khối, hay nói cách khác độ rộng vùng cấm của vật liệu tăng lên. Năng lượng (eV) Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 11 Như vậy khi kích thước hạt của vật liệu giảm xuống thì độ rộng vùng cấm của vật liệu tăng lên, tính chất quang của vật liệu thay đổi. Cụ thể là: đỉnh phổ quang phát quang của vật liệu càng dịch về phía có bước sóng ngắn (dịch xanh) khi kích thước hạt giảm. Hình A.I.3.3 minh họa cho hiện tượng này đối với dung dịch hạt nano CdSe. Hình A.I.3.3: Dung dịch hạt nano CdSe với các kích thước hạt tăng dần từ trái qua phải. Dãy trên là hạt nano CdSe dưới ánh sáng thường, dãy dưới là hạt nano CdSe dưới ánh sáng tử ngoại. I.4. Hạt nano kim loại: I.4.1. Cấu trúc hình học và sự sắp xếp các nguyên tử trong chùm hạt Khi kích thước hạt của vật liệu giảm xuống kích thước vài nanomet thì xảy ra hiện tượng thay đổi cấu trúc mạng của vật liệu. Một vài ví dụ minh họa cho sự thay đổi về cấu trúc mạng: Các hạt nano kích thước lớn có cấu trúc tương tự như cấu trúc vật liệu khối, chỉ khác ở các thông số mạng. Phổ nhiễu xạ tia X của hạt nano nhôm đường kính 80nm cho ta thấy cấu trúc mạng tinh thể của hạt nano nhôm là lập phương tâm khối (hình A.I.4.1.1a) giống như mạng tinh thể vật liệu khối của nó. Tuy nhiên hạt nano nhôm với kích thước nhỏ, ví dụ hạt nano nhôm với 13 nguyên tử có 3 cách sắp xếp các nguyên tử (hình A.I.4.1.1b). Các tính toán orbital nguyên tử dựa trên phương pháp hàm mật độ chỉ Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 12 ra rằng cấu trúc icosahedral có năng lượng thấp hơn các cấu trúc khác. Mặc dầu vậy chưa có phương pháp thực nghiệm nào để kiểm định cấu trúc này của hạt nano nhôm. Hình A.I.4.1.1: Các cấu trúc mạng của vật liệu khối nhôm (hình a) và hạt nano Al13 (có 13 nguyên tử Al trong 1 hạt) [9]. Một ví dụ khác đối với sự sắp xếp lại cấu trúc nguyên tử trong hạt nano kim loại là hạt nano vàng (Au) với kích thước 3-5nm có mạng tinh thể thiên về cấu trúc icosahedral (hình A.I.4.1.2b) hơn là cấu trúc lập phương tâm mặt của vật liệu khối Au (hình A.I.4.1.2a) [9]. Hình A.I.4.1.2: Dạng lập phương tâm mặt fcc (hình a) và icosahedral (hình b) a b Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 13 Cuối thập niên 70 đầu thập niên 80, G. D. Stien có thể xác định cấu trúc của các hạt nano BiN, PbN, InN, AgN, N là số nguyên tử có trong mỗi hạt nano. Với hạt nano InN có kích thước lớn hơn 6.5nm thì mạng tinh thể là cấu trúc tetragonal tâm mặt với tỉ lệ c/a=1.075. Khi hạt nano In giảm kích thước xuống dưới 6.5nm thì tỉ lệ c/a giảm dần, ở kích thước 5nm thì tỉ lệ c/a=1 (hình A.I.4.1.3), cấu trúc hạt In trở thành lập phương tâm mặt [9]. Hình A.I.4.1.3: Hệ số cấu trúc c/a của hạt nano InN theo đường kính hạt. I.4.2. Cấu trúc vùng năng lượng của hạt nano kim loại: Khi các nguyên tử kết hợp lại với nhau để hình thành nên mạng tinh thể, các mức năng lượng tách biệt của từng nguyên tử sẽ bị suy biến thành nhiều mức năng lượng nằm xen kẽ nhau, trong đó số mức năng lượng trong 1 dải năng lượng nào đó được đặc trưng bởi hàm mật độ trạng thái các mức năng. Đối với vật liệu khối kim loại, vùng dẫn và vùng hóa trị nằm xen kẽ nhau nên không tồn tại cùng cấm. Đối với một hạt nano kim loại có kích thước nhỏ chỉ gồm vài trăm nguyên tử thì mật độ trạng thái của các vùng hóa trị và vùng dẫn giảm nhanh chóng so với vật liệu khối và chỉ khác 0 khi nhận những giá trị gián đoạn, hay nói cách khác các mức năng lượng bị tách ra so với vật liệu khối. Các vùng năng lượng với các mức năng lượng liên tục được thay thế bằng các mức năng lượng rời rạc, vùng cấm lúc này xuất hiện. Sự thay đổi cấu trúc điện tử từ vật liệu khối thành các hạt nano lớn, rồi các hạt nano nhỏ hơn (có tổng số nguyên tử trong mỗi hạt bé hơn 15 nguyên tử) được minh họa trong hình A.I.4.2.1. Đường kính (nm) Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 14 Hình A.I.4.2.1: Sự thay đổi các mức năng lượng của kim loại từ vật liệu khối (a) đến các hạt có kích thước lớn (b) rồi đến các hạt có kích thước nhỏ (c) Đặc biệt khi mà kích thước hạt bé hơn hoặc bằng bước song electron ở nhiệt độ phòng thì lúc này các mức năng lượng của hạt tải được mô tả bởi mô hình cơ học lượng tử “hạt bị giam giữ trong giếng thế” trong cả 3 chiều. Khi đó, hiệu ứng giam giữ lượng tử xảy ra đối với hạt nano này. Do đó các hạt nano có kích thước khác nhau sẽ có cấu trúc vùng năng lượng khác nhau và khoảng cách giữa các mức năng lượng khác nhau. Hình A.I.4.2.2 là kết quả tính toán cho chùm nguyên tử Boron nhằm minh họa cho điều này. Hình A.I.4.2.2: Kết quả tính toán cho các mức năng lượng trong các hạt nano boron (B6, B8, B12) Hình A.I.4.2.2 là kết quả so sánh một vài mức năng lượng kích thích của chùm hạt Boron với số nguyên tử là 6, 8, 12 nguyên tử. Như vậy các chùm hạt nano có kích thước khác nhau sẽ có vị trí đỉnh phổ quang phát quang khác nhau, hay màu sắc khác nhau; điều này được áp dụng để điều khiển màu của hạt thông qua việc thay đổi kích thước hạt. Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 15 I.4.3. Dãy số cấu trúc trong kim loại: Các hạt nano kim loại có kích thước càng nhỏ thì tỉ lệ giữa số nguyên tử trên lớp vỏ và tổng số nguyên tử trong hạt nano kim loại càng tăng. Với các kim loại có cấu trúc xếp chặt theo mạng lập phương tâm mặt thì các nguyên tử được sắp xếp theo bảng A.I.4.3.1. Bảng A.I.4.3.1: Cách bố trí các nguyên tử trên bề mặt và bên trong hạt nano kim loại tùy theo đường kính của hạt, d là bán kính nguyên tử kim loại cần xét (ví dụ: Al là 0.286nm) [9]. Các giá trị 1, 13, 55, 147… được gọi là dãy số cấu trúc của kim loại (trường hợp cho các tinh thể khí trơ là hoàn toàn tương tự) [9]. Cột đầu tiên là số lớp của hạt nano kim loại (kí hiệu n), n bằng 1 khi chỉ chỉ có 1 nguyên tử (không được xem là hạt nano). Tổng số nguyên tử trong một hạt nano kim loại n lớp là với số nguyên tử trên lớp vỏ hạt (n>1). Hay nói cách khác dãy số cấu trúc của hạt nano kim loại là , n nguyên và lớn hơn 1. Hiện tượng khi kích thước hạt càng giảm xuống thì tỉ lệ số nguyên tử trên bề mặt so với tổng số nguyên tử của hạt càng tăng được gọi là hiệu ứng kích thước. Số lớp Đường kính % trên bề mặt Tổng số hạt Lớp vỏ Số nguyên tử trong hạt nano cấu trúc FCC Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của hạt nano silicon SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Trang 16 Như vậy, hạt nano kim loại kích thước càng nhỏ thì tỉ lệ nguyên tử trên bề mặt so với tổng số nguyên tử trong hạt càng cao (Nsuf/N càng lớn), dẫn đến khả năng dẫn điện của kim loại càng cao (vì kim loại dẫn điện chủ yếu trên bề mặt), chỉ trừ trường hợp hạt nano có kích thước đủ nhỏ để hiệu ứng giam giữ lượng tử xảy ra làm độ rộng vùng cấm của vật liệu tăng cao. Trong khi đó, nhiệt độ nóng chảy của hạt nano nói chung, hạt nano kim loại nói riêng lại giảm khi kích thước của hạt giảm đến giá trị nào đó. Tổng số nguyên tử trong 1 hạt nano giảm tức là năng lượng liên kết riêng cho mỗi nguyên tử trong hạt giảm, điều này lý giải cho hiện tượng giảm nhiệt độ nóng chảy của kim loại khi kích thước hạt giảm. Thật vậy, các hạt nano vàng có cùng điểm nóng chảy với vật liệu khối khi mà hạt có kích thước đủ lớn (trong hạt có hơn 1000 nguyên tử Au), điểm nóng chảy của vàng thay đổi theo kích thước hạt được thể hiện qua hình A.I.4.3.1. Hình A.I.4.3.1: Nhiệt độ nóng chảy của các hạt nano vàng phụ thuộc theo kích thước hạt Ngoài các tính chất trên, do hiệu ứng