Shape control in nanocrystal growth
ন্যানোক্রিস্টাল বৃদ্ধিতে আকৃতি নিয়ন্ত্রণ হল বিভিন্ন প্রতিক্রিয়া অবস্থার মাধ্যমে তাদের সংশ্লেষণে গঠিত ন্যানোক্রিস্টাল (স্ফটিকাকার ন্যানোপার্টিকাল)-এর আকার নিয়ন্ত্রণ করা। এটি ন্যানোসাইন্সে অধ্যয়ন করা একটি ধারণা, যা রসায়ন এবং ঘনীভূত পদার্থবিজ্ঞান উভয়েরই একটি অংশ। এই ন্যানোক্রিস্টালগুলির বৃদ্ধিতে দুটি প্রক্রিয়া জড়িত। প্রথমত, ন্যানোক্রিস্টালের আকার বাড়ার সাথে সাথে দ্রবণে ন্যানোক্রিস্টাল ধারণকারী সিস্টেমের আয়তন গিবস মুক্ত শক্তি হ্রাস পায়। দ্বিতীয়ত, প্রতিটি স্ফটিকের একটি পৃষ্ঠ গিবস মুক্ত শক্তি রয়েছে যা শক্তির দিক থেকে সবচেয়ে অনুকূল আকৃতি গ্রহণ করে হ্রাস করা যেতে পারে। স্ফটিক সমতলের পৃষ্ঠ শক্তিগুলি তাদের মিলার সূচকগুলির সাথে সম্পর্কিত, যে কারণে এগুলি একটি নির্দিষ্ট ন্যানোক্রিস্টালের ভারসাম্য আকৃতির পূর্বাভাস দিতে সহায়তা করতে পারে। এই দুটি ভিন্ন প্রক্রিয়ার কারণে, দুটি প্রতিযোগিতামূলক ব্যবস্থা রয়েছে যেখানে ন্যানোক্রিস্টাল বৃদ্ধি ঘটতে পারেঃ কাইনেটিক ব্যবস্থা, যেখানে স্ফটিক বৃদ্ধি আয়তন মুক্ত শক্তির ন্যূনতমকরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় এবং থার্মোডাইনামিক ব্যবস্থা, যেখানে বৃদ্ধি ন্যূনতমকরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি। উচ্চ ঘনত্ব, নিম্ন তাপমাত্রা এবং স্বল্প বার্ধক্যের সময় গতিবিদ্যার পক্ষে, যেখানে কম ঘনত্ব, উচ্চ তাপমাত্রা এবং দীর্ঘ বার্ধক্যের সময় তাপগতিবিদ্যার পক্ষে। বিভিন্ন নিয়মাবলী ন্যানোক্রিস্টালগুলির বিভিন্ন আকারের দিকে পরিচালিত করেঃ গতিবিদ্যার নিয়মাবলী অ্যানিসোট্রপিক আকার দেয়, যেখানে তাপগতিবিদ্যার নিয়মাবলী ভারসাম্য, আইসোট্রপিক আকার দেয়, যা উলফ গঠন ব্যবহার করে নির্ধারণ করা যেতে পারে। ন্যানোক্রিস্টালের আকৃতি ন্যানোক্রিস্টালের অনেক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে, যেমন ব্যান্ড ফাঁক এবং নির্গত আলোর মেরুকরণ। মিলার সূচক এবং পৃষ্ঠ শক্তি একটি কঠিন পদার্থের পৃষ্ঠ শক্তি হল তার পৃষ্ঠের প্রতি একক ক্ষেত্রফলের মুক্ত শক্তি। এটি পরীক্ষার অধীনে থাকা পৃষ্ঠ বরাবর দুটি অংশে কঠিন পদার্থের একটি বড় টুকরো কাটার জন্য প্রয়োজনীয় প্রতি একক ক্ষেত্রের অর্ধেক শক্তির সমান। এর জন্য শক্তি খরচ হয় কারণ রাসায়নিক বন্ধন ভেঙে যায়। সাধারণত, উপকরণগুলির একটি নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ শক্তি রয়েছে বলে মনে করা হয়। যাইহোক, স্ফটিকের ক্ষেত্রে, পৃষ্ঠ শক্তি একক কোষের সাপেক্ষে পৃষ্ঠের অভিযোজনের উপর নির্ভর করে। একটি স্ফটিকের বিভিন্ন দিকের প্রায়শই বিভিন্ন পৃষ্ঠ শক্তি থাকে। এটি এই সত্য থেকে বোঝা যায় যে অ-স্ফটিক পদার্থগুলিতে, উপাদানগুলি তৈরি করে এমন বিল্ডিং ব্লকগুলি (যেমন, পরমাণু বা অণু) সমজাতীয় পদ্ধতিতে ছড়িয়ে পড়ে। গড়ে, একই সংখ্যক বন্ধন ভাঙতে হয়, তাই যে কোনও পৃষ্ঠ তৈরি করতে প্রতি একক এলাকায় একই শক্তির প্রয়োজন হয়। স্ফটিকগুলিতে, পৃষ্ঠগুলি কণার একটি পর্যায়ক্রমিক বিন্যাস প্রদর্শন করে যা তাদের অভিযোজনের উপর নির্ভরশীল। উপাদানের বিভিন্ন তল বরাবর পৃষ্ঠ তৈরি করার প্রক্রিয়ায় বিভিন্ন বন্ধনের শক্তি সহ বিভিন্ন সংখ্যক বন্ধন ভেঙে যায়, যার ফলে পৃষ্ঠের শক্তি আলাদা হয়। একটি প্রদত্ত একক কোষের সাপেক্ষে পৃষ্ঠের অভিযোজন ব্যবহার করে সমতলের ধরনটি সবচেয়ে সহজেই বর্ণনা করা হয় যা উপাদানটির বৈশিষ্ট্য। একক কোষের সাপেক্ষে একটি সমতলের অভিমুখ মিলার সূচকের পরিপ্রেক্ষিতে সবচেয়ে সুবিধাজনকভাবে প্রকাশ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, মিলার সূচকের সেট (110) জেড-অক্ষের সমান্তরালে সমান্তরাল সমতলের সেট (জাল সমতলের পরিবার) বর্ণনা করে এবং এক্স-এবং ওয়াই-অক্ষকে একবার এমনভাবে কেটে দেয় যে প্রতিটি একক কোষ এক্স-এবং ওয়াই-দিকের সেই সমতলগুলির মধ্যে একটি দ্বারা অবিকল দ্বিখণ্ডিত হয়। সাধারণত, উচ্চ মিলার সূচক সহ একটি পৃষ্ঠের উচ্চ পৃষ্ঠ শক্তি থাকে। গুণগতভাবে, এটি এই সত্য থেকে অনুসরণ করা হয় যে উচ্চতর মিলার সূচকগুলির জন্য, গড়ে আরও বেশি পৃষ্ঠ পরমাণু একটি ছাদের পরিবর্তে একটি কোণে অবস্থান করে, যা চিত্রে দেখা যায়। সর্বোপরি, কোণের পরমাণুগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার জন্য ছাদ পরমাণুর তুলনায় আরও কম প্রতিবেশী রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 2ডি বর্গাকার জালের ক্ষেত্রে, তাদের তিনটি পাড়ার পরিবর্তে দুটি থাকে। এই অতিরিক্তভাবে ভাঙা বন্ধনগুলি সমস্ত খরচ শক্তি, যে কারণে নিম্ন মিলার সূচক সমতলগুলির সাধারণত কম পৃষ্ঠ শক্তি থাকে এবং ফলস্বরূপ আরও স্থিতিশীল। যাইহোক, তুলনাটি আসলে কিছুটা জটিল, কারণ মিলার সূচকগুলির কার্যকারিতা হিসাবে পৃষ্ঠের শক্তি স্ফটিক জালের কাঠামোর উপরও নির্ভর করে (যেমন, বিসিসি বা এফসিসি) এবং অ-নিকটবর্তী প্রতিবেশীদের মধ্যে বন্ধনও একটি ভূমিকা পালন করে। অভিজাত ধাতুগুলির (তামা, সোনা এবং রৌপ্য) উপর পরীক্ষামূলক গবেষণা দেখায় যে এই উপকরণগুলির জন্য, শুধুমাত্র নিকটতম প্রতিবেশীদের বিবেচনায় নিয়ে পৃষ্ঠের শক্তি ভালভাবে অনুমান করা হয়। পরবর্তী নিকটতম প্রতিবেশী মিথস্ক্রিয়া স্পষ্টতই এই ধাতুগুলিতে একটি প্রধান ভূমিকা পালন করে না। এছাড়াও, নিকটতম প্রতিবেশী বন্ধনগুলির যে কোনও একটি ভেঙে ফেললে একই পরিমাণ শক্তি খরচ হয়। এই আনুমানিকতার মধ্যে, একটি নির্দিষ্ট মিলার সূচক (এইচ. কে. এল) পৃষ্ঠের পৃষ্ঠ শক্তি একটি (111) সমতল তৈরির ক্ষেত্রে এই (এইচ. কে. এল) সমতল তৈরি করার সময় ভাঙা বন্ধনের সংখ্যার অনুপাত এবং (111) সমতলের পৃষ্ঠ শক্তির অনুপাত দ্বারা দেওয়া হয়। একটি এফ. সি. সি স্ফটিকের যে কোনও পৃষ্ঠের জন্য, ধরে নেওয়া হয়। এই মডেলে, উচ্চতর মিলার সূচকের সাথে পৃষ্ঠের শক্তি প্রকৃতপক্ষে বৃদ্ধি পায়। এটি নিম্নলিখিত সারণিতেও দৃশ্যমান, যা তামা (কিউ), রৌপ্য (এজি) এবং স্বর্ণের (এইউ) কিছু সমতলের কম্পিউটার সিমুলেটেড পৃষ্ঠ শক্তি তালিকাভুক্ত করে। আবার, পৃষ্ঠ তৈরি করার সময় নিকটতম প্রতিবেশীদের মধ্যে তৈরি ভাঙা বন্ধনের সংখ্যা, (111) সমতলের জন্য 3। বৃহত্তর সংখ্যক ভাঙা বন্ধনের জন্য পৃষ্ঠ শক্তি প্রকৃতপক্ষে বৃদ্ধি পায় এবং তাই বৃহত্তর মিলার সূচক। উচ্চ মিলার সূচকযুক্ত পৃষ্ঠের জন্য কম পৃষ্ঠ শক্তি থাকাও সম্ভব, প্রধানত যদি একক কোষে একাধিক পরমাণু থাকে। সর্বোপরি, মিলার সূচকগুলি একক কোষের উপর ভিত্তি করে, এবং এটি পরমাণু, একক কোষ নয়, যা শারীরিকভাবে উপস্থিত। একক কোষের পছন্দ কিছু মাত্রায় নির্বিচারে হয় কারণ এগুলি দোভাষী দ্বারা নির্মিত হয়। পরমাণুর উচ্চ ঘনত্বের সমতল অনুসন্ধানের মাধ্যমে নিম্ন পৃষ্ঠ শক্তি সহ উচ্চ মিলার সূচক সমতল খুঁজে পাওয়া যায়। সর্বোপরি, একটি সমতলে পরমাণুর একটি বড় ঘনত্ব বোঝায় বিপুল সংখ্যক সমতলের মধ্যে বন্ধন এবং এইভাবে সমতলের বাইরে অল্প সংখ্যক বন্ধন যা পৃষ্ঠের শক্তিকে বড় করে তোলে। যদি একটি স্ফটিকের একক কোষে শুধুমাত্র একটি পরমাণু থাকে, তবে সেই সমতলগুলি স্বাভাবিকভাবেই নিম্ন মিলার সূচকযুক্ত সমতলগুলির সাথে মিলে যায়, যে কারণে নিম্ন মিলার সূচকযুক্ত সমতলগুলিকে সাধারণত নিম্ন পৃষ্ঠ শক্তি বলে মনে করা হয়। নীচের সারণিতে একটি নিও স্ফটিক (সহ)-এ (এইচকে0) সমতলের কম্পিউটার সিমুলেটেড পৃষ্ঠ শক্তির উদাহরণ দেখানো হয়েছে। এই ক্ষেত্রে, একক কোষের একটি বহু-পরমাণু ভিত্তি রয়েছে, কারণ স্ফটিক (নিকেল এবং অক্সিজেন) তৈরি করে এমন দুই ধরনের পরমাণু রয়েছে। পৃষ্ঠের শক্তি বৃদ্ধি করে তথ্যগুলি অর্ডার করা হয়েছে। এই টেবিল থেকে, এটি স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান যে পৃষ্ঠ শক্তি এবং মিলার সূচকগুলির মধ্যে প্রবণতা এই ক্ষেত্রে উপরে আলোচিত অভিজাত ধাতুগুলির মতো সোজা নয়। ভূপৃষ্ঠ শক্তি এবং ভারসাম্য আকৃতির নিম্ন পৃষ্ঠ শক্তি সহ বিমানগুলি তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল এবং এইভাবে একটি স্ফটিকের তাপগতিবিদ্যার ভারসাম্য আকৃতিতে প্রধানত উপস্থিত থাকে। সর্বোপরি, ভারসাম্যে মুক্ত শক্তি ন্যূনতম হয়। যাইহোক, একটি স্ফটিকের তাপগতিবিদ্যার ভারসাম্য আকৃতি সাধারণত সর্বনিম্ন সম্ভাব্য পৃষ্ঠ শক্তি সহ সমতল নিয়ে গঠিত হয় না। এর কারণ হল যে সামান্য বেশি পৃষ্ঠ শক্তি সহ সমতলগুলিকে জড়িত করা মোট পৃষ্ঠ এলাকা হ্রাস করতে পারে, যা উপাদানটির পৃষ্ঠ তৈরির জন্য মোট শক্তি জরিমানা হ্রাস করে। মুক্ত শক্তির ক্ষেত্রে সর্বোত্তম আকৃতি নির্ধারণ করা যেতে পারে উলফ নির্মাণের মাধ্যমে। তাপগতিবিদ্যা বনাম গতি নিয়ন্ত্রণ স্ফটিকের বৃদ্ধি দুটি ভিন্ন ব্যবস্থার অধীনে করা যেতে পারেঃ তাপগতিবিদ্যা এবং গতিবিদ্যা ব্যবস্থা। এই বিষয়ে গবেষণা মূলত ন্যানোক্রিস্টালকে কেন্দ্র করে করা হয়, কারণ তাদের সংশ্লেষণ বাল্ক উপকরণের মতো সোজা নয় এবং তাই স্ফটিক বৃদ্ধির ধরণ সম্পর্কে গভীর বোঝার প্রয়োজন হয়। উচ্চ পৃষ্ঠ-আয়তনের অনুপাত এবং ফলস্বরূপ অস্থিতিশীলতার কারণে, ন্যানোক্রিস্টালগুলি সহজেই তাপগতিবিদ্যা এবং গতিবিদ্যার মধ্যে পার্থক্য দেখায়। যাইহোক, এই ধারণাগুলি বাল্ক উপাদানগুলিতে আরও সাধারণীকরণ করা যেতে পারে। ন্যানোক্রিস্টালের একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত উৎপাদন পদ্ধতি হল মনোমার সংযোজন দ্বারা বৃদ্ধি। একটি বীজ তৈরি করা হয় বা মনোমারের দ্রবণে স্থাপন করা হয় যা স্ফটিকের বিল্ডিং ব্লক। ন্যানোক্রিস্টাল (বীজ) দ্রবণে মনোমারগুলি গ্রহণ করে বড় হয়। স্ফটিকের সাথে একটি মনোমারের সংযোজন স্ফটিকের সর্বোচ্চ শক্তির দিকে ঘটে, কারণ এটি সবচেয়ে সক্রিয় স্থান এবং মনোমার নিক্ষেপণের ফলে সেখানে সর্বনিম্ন সক্রিয়করণ শক্তি থাকে। সাধারণত, এই দিকটি ন্যানো কণার এক কোণে অবস্থিত। যাইহোক, উপরের বিভাগে যেমন ব্যাখ্যা করা হয়েছে, এই দিকগুলি যুক্ত মনোমারের জন্য সবচেয়ে শক্তিশালীভাবে অনুকূল অবস্থান নয়। এইভাবে মনোমারটি, যদি এটি সুযোগ পায়, স্ফটিক পৃষ্ঠ বরাবর একটি নিম্ন শক্তি সাইটে ছড়িয়ে পড়বে। যে ব্যবস্থায় মনোমারদের স্থানান্তরিত হওয়ার সময় থাকে তাকে তাপগতিবিদ্যার শাসন বলা হয়, কারণ পণ্যটি গঠিত হয় যা তাপগতিবিদ্যার দ্বারা প্রত্যাশিত। কাইনেটিক ব্যবস্থায়, মনোমারগুলির সংযোজন এত দ্রুত ঘটে যে স্ফটিকটি কোণে বাড়তে থাকে। এই ক্ষেত্রে, গঠিত পণ্যটি মুক্ত শক্তির বিশ্বব্যাপী সর্বনিম্ন নয়, তবে একটি মেটাস্টেবল অ্যানিসোট্রপিক অবস্থায় রয়েছে। তাপগতিবিদ্যার শাসন তাপগতিবিদ্যার শাসন তুলনামূলকভাবে কম বৃদ্ধির হার দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এই কারণে, একটি নতুন মনোমার অন্তর্ভুক্ত করার কারণে গিবস মুক্ত শক্তির পরিমাণ হ্রাস পায় যা পৃষ্ঠের পুনর্বিন্যাসের তুলনায় কম। প্রথমটি গিবস মুক্ত শক্তির আয়তন হ্রাসের সাথে যুক্ত, যেখানে পরেরটি পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তির হ্রাসের সাথে যুক্ত। সুতরাং, আকৃতির বিবর্তন পৃষ্ঠ গিবস মুক্ত শক্তির ন্যূনতমকরণ দ্বারা চালিত হয় এবং তাই ভারসাম্য আকৃতিটি সর্বনিম্ন সামগ্রিক পৃষ্ঠ গিবস মুক্ত শক্তি সহ। এটি গিবস মুক্ত শক্তিতে বিশ্বব্যাপী ন্যূনতম আকারের সাথে মিলে যায়, যা উলফ নির্মাণের মাধ্যমে প্রাপ্ত করা যেতে পারে। এই উলফ গঠন থেকে, এটি আরও অনুসরণ করে যে তাপগতিবিদ্যার পণ্যটি সর্বদা প্রতিসম হয়। তাপগতিবিদ্যার পণ্যের সক্রিয়করণ শক্তি গতিবিদ্যার পণ্যের সক্রিয়করণ শক্তির চেয়ে বেশি। বিক্রিয়ার হারের সাথে আরহেনিয়াস সমীকরণ থেকে, একটি ধ্রুবক, সক্রিয়করণ শক্তি, বোল্টজম্যান ধ্রুবক এবং তাপমাত্রা, অনুসরণ করে যে উচ্চতর সক্রিয়করণ শক্তি বাধা অতিক্রম করার জন্য, একটি উচ্চতর তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। তাপগতিবিদ্যার ব্যবস্থা তাই উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থার সঙ্গে যুক্ত। তাপগতিবিদ্যার ব্যবস্থাটিকে তার পরমাণুগুলিকে পুনর্বিন্যাস করার জন্য পর্যাপ্ত দীর্ঘ সময় দিয়েও চিহ্নিত করা যেতে পারে যাতে সমগ্র ব্যবস্থার গিবস মুক্ত শক্তিতে বিশ্বব্যাপী ন্যূনতম পৌঁছায়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির একই প্রভাব রয়েছে কারণ অতিরিক্ত তাপীয় শক্তি পৃষ্ঠে পরমাণুর গতিশীলতা বাড়ায়, যা পুনর্বিন্যাসকে সহজ করে তোলে। পরিশেষে, মনোমারের ঘনত্ব কম থাকার মাধ্যমে তাপগতিবিদ্যার পণ্যটি পাওয়া যেতে পারে। এটিও কম মনোমার ঘনত্বে পরবর্তী মনোমারকে অন্তর্ভুক্ত করার আগে সিস্টেমের পুনর্বিন্যাস করার জন্য দীর্ঘ সময়ের সাথে সম্পর্কযুক্ত, কারণ স্ফটিকের সমাধানের মাধ্যমে মনোমারগুলির বিস্তারের গতি তাদের ঘনত্বের উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভরশীল। গতিজ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা উচ্চ বৃদ্ধির হার দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এই কারণে, গিবস মুক্ত শক্তির আয়তন হ্রাস করে সিস্টেমটি চালিত হয়, যা মনোমার ব্যবহারের সাথে দ্রুত হ্রাস পায়। ভূপৃষ্ঠ গিবস মুক্ত শক্তির ন্যূনতমকরণ ব্যবস্থার সাথে কম প্রাসঙ্গিক এবং আকৃতির বিবর্তন পরিবর্তে প্রতিক্রিয়া হার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। সুতরাং এই ব্যবস্থায় প্রাপ্ত পণ্যটি গিবস মুক্ত শক্তিতে স্থানীয় ন্যূনতম সহ একটি মেটাস্টেবল অবস্থা। যখন পৃষ্ঠের পরমাণুগুলির শক্তির দিক থেকে আরও অনুকূল অবস্থায় ছড়িয়ে পড়ার জন্য পর্যাপ্ত সময় না থাকে তখন গতি নিয়ন্ত্রণ পাওয়া যায়। গতি নিয়ন্ত্রণের পক্ষে যে শর্তগুলি রয়েছে সেগুলি হল নিম্ন তাপমাত্রা (তাপগতিবিদ্যার বিক্রিয়ার সক্রিয়করণ শক্তির তুলনায় তাপীয় শক্তি কম তা নিশ্চিত করার জন্য) এবং উচ্চ মনোমার ঘনত্ব (উচ্চ বৃদ্ধির হার অর্জনের জন্য)। গতি নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ ঘনত্বের কারণে, ন্যানোক্রিস্টালের চারপাশে বিচ্ছুরণ গোলকগুলি ছোট এবং এর তীব্র ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট রয়েছে। স্ফটিকের আরও প্রসারিত অংশগুলি যা বিচ্ছুরণ গোলকের মাধ্যমে আরও প্রসারিত হয় তা দ্রুত বৃদ্ধি পায়, কারণ তারা দ্রবণের এমন কিছু অংশে পৌঁছায় যেখানে ঘনত্ব বেশি। এইভাবে বর্ধিত দিকগুলি আরও দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে একটি অ্যানিসোট্রপিক পণ্য হতে পারে। এই প্রভাবের কারণে, পণ্যটির চূড়ান্ত আকৃতি নির্ধারণের একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল প্রাথমিক বীজের আকৃতি। আকৃতি এবং আকারের পরিণতি ব্যান্ড ব্যবধানের পাশাপাশি ন্যানো কণাগুলির অবস্থার ঘনত্ব তাদের আকৃতি এবং আকারের উপর উল্লেখযোগ্যভাবে নির্ভর করে। সাধারণত, ছোট ন্যানো কণাগুলির একটি বড় ব্যান্ড ফাঁক থাকে। কোয়ান্টাম কনফিনেমেন্টের প্রভাবগুলি এর ভিত্তিতে রয়েছে। যেখানে অবস্থার ঘনত্ব যে কোনও দিকে বড় 3ডি স্ফটিকের জন্য একটি মসৃণ ফাংশন, এটি 2ডি ন্যানোক্রিস্টালের জন্য করাত-দাঁত-আকৃতির (যেমন, ডিস্ক), 1ডি ন্যানোক্রিস্টালের জন্য সিঁড়ি-আকৃতির (যেমন, তার) এবং 0ডি ন্যানোক্রিস্টালের জন্য একটি ডেল্টা ফাংশন (বল, পিরামিড ইত্যাদি) হয়ে ওঠে। এছাড়াও, নির্গত আলোর মেরুকরণ এবং এর চৌম্বকীয় অ্যানিসোট্রপি ন্যানো কণার আকার দ্বারা প্রভাবিত হয়। ন্যানোপার্টিকালের বিভিন্ন আকার অধ্যয়ন কোয়ান্টাম কনফিনেমেন্ট প্রভাবগুলি বোঝার উন্নতি করতে পারে। নির্দিষ্ট গোলাকার ন্যানোপার্টিকেলে (কোয়ান্টাম বিন্দু) একটি অক্ষকে প্রসারিত করে, শক্তির স্তরের অবক্ষয় সমাধান করা যেতে পারে। এছাড়াও, ফোটন শোষণ এবং ফোটন নির্গমনের মধ্যে শক্তির পার্থক্য আকৃতি নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে সুর করা যেতে পারে। এটি সম্ভবত এলইডি প্রযুক্তিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, কারণ এটি পুনরায় শোষণ প্রতিরোধে সহায়তা করে। তথ্যসূত্র ন্যানোমেটারিয়াল