Az 1-10 nanométeres mérettartományba eső nanorészecskék a szilárdtestek körének új családját jelenthetik, mivel tulajdonságaik (elektromos, mágneses, optikai, kémiai, stb.) lényegesen eltérnek a tömbi tulajdonságú anyagokétól. Így nemcsak mint a szilárdtestfizikai kutatás szempontjából rendkívül érdekes rendszerek válnak jelentőssé, hanem a gyakorlati alkalmazás széles lehetőségeit villantják fel (katalitikus, biológiai, információhordozó eszközökként, illetve különleges mechanikai tulajdonságok, stb. területén).

Tekintve, hogy az elektronszerkezet az anyag tulajdonságainak alapvető jellemzője, feltételezhető, hogy az elektronszerkezeti változások fundamentális jelentőségűek a nanorendszerek jellemzőinek megértése szempontjából. A méretek csökkenésével a szilárdtestek elektronszerkezete két módon változik, részben amennyiben az elektronok szabad úthossza meghaladná a méreteket, akkor "electron confinement" alakul ki - ennek feltétele az 5-50 nm mérettartomány - másrészt ha a méretek elegendően kicsik, azaz az 1-10 nm-es tartományba esnek, akkor várható a sávszerkezet módosulása.

Ez utóbbi jelenséget vizsgáljuk betöltött d-sávú átmeneti fémeken, azaz Cu és Ag esetén.

Tekintve, hogy ezeknek a kísérleteknek alapvető feltétele az 1-10 nanométer mérettartományba eső morfológiai elemek reprodukálható létrehozása, ezért a kísérleti erőfeszítések és eredmények egyrészt a nanoszerkezetek kialakításának problémakörére, másrészt az elektronszerkezet vizsgálatára összpontosulnak azonos súllyal.

Kidolgoztunk Ag és Cu nanorészecskék létrehozására alkalmas eljárásokat mind hordozó felületén, mind eltérő anyagú mátrixban a vékonyréteg technológia különböző módszereinek alkalmazásával. Ezek a lézeres párologtatás, a katódporlasztás, az ionmarás és a termikus kezelések megfelelő kombinációiból állnak.

A nanorendszerek elektronszerkezetét fotoemissziós spektroszkópiával vizsgáltuk, úgy, hogy eközben a nanorészecskék méreteit in situ változtattuk. A fotoemissziós vizsgálatokat ultraibolya és röntgen fotonokkal végeztük, szögintegrált fotoelektron energiaeloszlás mérésével. A nanorészecskék méreteit a fotoemissziós mérések után transzmissziós elektronmikroszkóppal határoztuk meg.

Az elektronszerkezeti vizsgálatok során azt találtuk, hogy mind az atomi nívók kötési energiája, mind a valencia sáv jellemzői egyaránt függenek a méretektől. Az atomi nívók a méretek csökkentésével nagyobb kötési energiák felé tolódnak el, míg a valancia sávban átrendeződés, a sáv szerkezetének megváltozása tapasztalható. A valencia sávban az állapotsűrűség mind a méretektől, mind az elemek alakjától egyaránt függ. A méretfüggés elsősorban a d-sávra jellemző s különösen annak a kisebb kötési energiájú részére, mivel ezen állapotok száma a méretek csökkenésével erősen csökken. Ez a tapasztalat szembenáll az eddig ismert eredményekkel, amelyek szerint a d-sáv keskenyedése és nagyobb kötési energiák felé eltolódása jellemzi a méretfüggést. A jelenség magyarázata a felületi elektronszerkezet relatív súlyának növekedésével, illetve szerkezetváltozásokkal történhet.