إن معظم الإحدى والتسعين ذرّة الموجودة في الطبيعة يحبّ التجمع مع ذرات من نوعه. وهذه ظاهرة يمكن أن تكوّن بنى جُزَيئية ضخمة تحتوي على مليارات المليارات من الذرّات التي هي من النوع نفسه. وفي معظم الحالات تصبح هذه البنى صلبة لامعة لَدِنة تُسمّى المعادن وفي المعادن يمكن لبعض الإلكترونات أن يغادر ذرّاته ويتحرك عبر جسم المعدن. وتؤلّف الإلكترونات المتحركة التيارات الكهربائية ولذا تنقل المعادن الشحنة. وتُعَدُّ الأسلاك الكهربائية وخطوط نقل الطاقة وهوائيات التلفاز جميعاً أمثلة لتجهيزات تتحرك فيها الشحنات الكهربائية عبر بنى معدنية.

قد يكون هذا صعب التخيل إلى حد ما. تخيَّل الأمر على أنه مصرف، المودعون فيه هم الذرّات، ودولاراته هي الإلكترونات، ومبنى المصرف هو كتلة كبيرة من المادة أو جُزَيء ضخم. وأنت شخصياً تمتلك مبلغاً ما من المال، لكنه صغير مقارنة بالإطار الاقتصادي الكبير. عندما تودع مالك في المصرف ينضم إلى أموال المودعين الآخرين، وتتدفق الأموال بين المودعين والمقترضين وفق الحاجة. وفي حالة إقراضها إلى جهة في الخارج تولد علاقة أعمال مع المقترض مماثلة تقريباً للرابط الكيميائي. وإذا قطعت صلتك بالمصرف، فإنك تذهب لتأخذ أموالك، فتحصل على نفس المبلغ الذي كان لديك حين الإيداع بقطع النظر عن الفائدة. يشابه التدفق الحر للنقد عبر هذه المنظومة المصرفية التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر جسم المعدن. أما الحالة المقابلة، التي تُبقي فيها نقودك تحت وسادتك ولا يكون فيها تدفق أو تبادل حر للمال، فهي مشابهة لحالة العوازل الكهربائية، أي المواد غير الناقلة. قد لا يكون هذا التشبيه جيداً، إلا أنه مفيد.

يلمع معظم المعادن لأنه عندما يسقط الضوء على المعدن يتبعثر بواسطة الإلكترونات المتنقلة فيه. وتتكون بعض المواد من نفس الذرّات غير المعدنية الخفيفة على الأرجح، ومن أمثلتها الغرافيت والفحم والألماس والكبريت الأصفر والفوسفور الأسود والأحمر. وتوصف هذه المواد بأنها عازلة لأنها لا تحتوي على إلكترونات حرة تنقل الشحنة. وهي عموماً غير لامعة لعدم وجود إلكترونات حرة تعكس الضوء الذي يسقط عليها. أننا لا نهتم كثيراً باللمعان نفسه فإن ومع مقدار حرية تدفّق الإلكترونات في المادة هام إلى حد ما للتقانة النانوية.

مواضيع ذات صلة

The mean free path

Collisions between molecules

The specific heats of gases

Atomic processes

حساسات أنابيب الكربون النانوية

المحفزات النانوية

الطرق المستخدمة في الطلاء النانوي

مواد الطلاء النانوية واستخداماتها

تطبيقات الاسلاك النانوية

ماهي الاسلاك النانوية

الأسلاك النانوية

تصنيف المتراكبات النانوية وتطبيقاتها