ZnO là tinh thể được hỡnh thành từ nguyờn tố nhúm IIB (Zn) và nguyờn tố nhúm VIA (O), năng lượng liờn kết chủ yếu là năng lượng madelung. Năng lượng madelung trong cỏc hợp chất ion là năng lượng liờn kết chủ yếu và quyết định sự ổn định của cấu trỳc tinh thể của những hợp chất này, cỏc tạp
Hỡnh 1.6. Nanocomposite Hỡnh 1.7. Màng gelatin trộn với nano Ai2O3
chất cú khuynh hướng làm tăng năng lượng Madelung làm cho tinh thể cú khuynh hướng khụng ổn định. ZnO cú những tớnh chất hứa hẹn, khả năng ứng dụng cao: cú cấu trỳc vựng cấm thẳng, năng lượng liờn kết exiton vào khoảng 60 meV - nhiều hơn GaN (25 meV) và năng lượng nhiệt ở nhiệt độ phũng là 26 meV. Năng lượng đú cú thể đảm bảo một sự phỏt xạ exiton hiệu quả tại nhiệt độ phũng. ZnO là hợp chất ion cú cấu trỳc mạng sỏu phương xếp chặt. ễ cơ sở của mạng sỏu phương xếp chặt là khối lăng trụ lục giỏc với hằng số mạng là a = 3,24265 Å, c = 5,1948 Å, cú 2 nguyờn tử Zn và 2 nguyờn tử O trong ụ đơn vị hexagonal, cú một trục đối xứng bậc sỏu.
Hỡnh 1.8. Ba lớp xếp chặt ABC dạng lập phương
Thụng tin quan trọng nhất khi khảo sỏt mạng lưới khụng gian là giỏ trị khoảng cỏch giữa cỏc mặt mạng dhkl. Từ kết quả ghi phổ nhiễu xạ tia X cho ta biết cỏc giỏ trị đú của mẫu nghiờn cứu, do đú biết được sự cú mặt của cỏc pha rắn ở trong mẫu. Mỗi hệ tinh thể cú một mối liờn hệ giữa cỏc giỏ trị dhkl với cỏc thụng số tế bào mạng. Ta cú: 2 2 2 2 2 3 4 c l a k kh h d l hkl + + + = Thể tớch tế bào: c a c a V 2 0,866 2 2 3 = = Với a, c là thụng số mạng; h, k, l là hằng số Miller.
Trong kiểu xếp chặt lục phương mỗi quả cầu đều tiếp xỳc với 12 quả cầu khỏc (SPT = 12). Độ chắc đặc khối lục phương bằng 0,74 %. Như vậy trong khối vẫn cũn 26 % khoảng trống.
ZnO là chất bỏn dẫn, cú độ trong suốt và độ linh động cao, phỏt quang mạnh ở nhiệt độ phũng. ZnO kết tinh ở ba dạng cấu trỳc: hexagonal wurtzite, zincblende, rocksalt, trong đú cấu trỳc hexagonal wurtzite là cấu trỳc phổ biến nhất.
Dạng zincblende cú tế bào tinh thể lập phương tõm mặt với a = 5,43 Å; d = 4,092 (khối lượng riờng)
Dạng hexagonal wurtzite cú tế bào tinh thể lục phương chắc đặc với a = 3,2495 Å; c = 5,2069 Å; d = 3,98 - 4,08
Khi nung đến 1020oC thỡ dạng zincblende chuyển thành hexagonal wurtzite.
Một trong những tớnh chất đặc trưng của phõn mạng xếp khớt lục phương là giỏ trị c/a. Trường hợp lý tưởng thỡ tỷ số đú bằng 1,633. Nhưng giỏ trị này của ZnO là 1,6023, chứng tỏ cỏc mặt khụng hoàn toàn xếp khớt.
ZnO cấu trỳc nano cú nhiều dạng hỡnh thỏi học khỏc nhau. Chỳng được quan tõm nghiờn cứu rất nhiều vỡ cú cỏc tớnh chất rất nổi bật. Cỏc tớnh chất này mang lại nhiều ứng dụng hứa hẹn cho vật liệu nano ZnO trong nhiều lĩnh vực khỏc nhau: làm linh kiện, cảm biến khớ, làm chất hoạt húa gia tốc, chất màu, làm tỏc nhõn gia cố trong cao su, thuốc mỡ và làm tơi xốp cỏc chất ức chế trong sơn, gốm sứ, gạch lỏt, thủy tinh, muối, kẽm, làm chất phụ gia, chất bỏn dẫn, làm nguyờn liệu sản xuất phốt phỏt kẽm. Những tớnh chất của vật liệu ZnO lại phụ thuộc rất lớn vào kớch thước và dạng hỡnh thỏi của chỳng.