• Fyzika
povrchů, tenkých
vrstev a nanostruktur
Povrch ve fyzikálním kontextu
Povrchové vlastnosti pevných látek
se liší podstatně od vlastností obje-
mových. Povrch si lze představit jako
rovinu v materiálu, která vznikne pře -
rušením vazeb mezi atomy. Díky chy-
bějícím sousedům mají povrchové
atomy odlišné vlastnosti od atomů
v objemu.
Vytvoříme-li tenkou vrstvu mate-
riálu, jejíž tloušťka odpovídá pouze
ně kolika atomům, bude rozdíl fyzikál-
ně-chemického chování vrstvy v po-
rovnání s objemem ještě výraznější,
protože relativní zastoupení povrcho-
vých atomů je dostatečně veliké na to,
aby vtisklo materiálu nové vlastnosti.
Pokud budeme nadále zmenšovat roz -
měry objektů přechodem od dvojdi-
menzionální vrstvy k trojdimenzio-
nálním útvarům o velikosti desítek
nanometrů, vzniknou nanostruktury,
které mohou mít vlastnosti, jichž ne -
lze v objemových systémech dosáh-
nout. Toho využívají moderní odvět ví
nanověd a nanotechnologií k návr-
hům, modelování a přípravě nových,
revolučních materiálů. Ty se v sou-
časné době již uplatňují v široké škále
aplikací. Uplatnění nanomateriálů na-
lezneme v oblastech živé i neživé pří-
rody, v medicíně, biologii, energetice,
ale hlavně v chemii, kde se nanomate-
riály již dlouho využívají ke katalýze.
44
Oxid ceru (CeO 2 ) je příkladem slou če-
ni ny se zajímavými katalytic kými vlast -
nostmi, které jsou využívány například
v de toxikačních katalyzátorech výfuko-
vých plynů osobních automobilů nebo
při vý ro bě vodíku z alkoholů pro využití
v no vých zdrojích energie.
Základní výzkum nanostruktur CeO 2 při-
ná ší důležité informace o fyzikálně-che-
mických vlastnostech materiálu, které jsou
následně využívány k dalšímu vývoji.
Na obrázcích (1) a (2) je uveden atomární
model nano-ostrůvku CeO 2 a jeho reálný
obraz získaný v řádkovacím tunelovém
mikroskopu (STM) s atomárním rozliše-
ním. Obrázek (3) ukazuje terasovité vrstvy
oxidu s tloušťkou 0,31 nm připravené na
podložce z monokrystalu mědi.
1
2
Fyzika: Fyzika povrchů, tenkých vrstev a nanostruktur