უკანასკნელ წლებში განსაკუთრებით გაიზარდა ინტერესი მყარი სხეულების ფიზიკის იმ ნაწილისადმი, რომელიც დაკავშირებულია ნანომასალებისა და უფრო მცირე მასშტაბის მქონე სხვადასხვა სტრუქტურების შესწავლასთან. ეს, უპირველეს ყოვლისა განპირობებულია პრაქტიკული თვალსაზრისით საინტერესო ფიზიკური თვისებების მქონე ახალი მასალებისა და ხარისხობრივად  ახალი მიკროელექტრული ხელსაწყოების შექმნასთან.

ეხლა  უკვე დანამდვილებით შეიძლება ითქვას, რომ „ნანოტექნოლოგია” ჩამოყალიბდა როგორც ფუნდამენტური და გამოყენებითი მეცნიერებისა და ტექნიკის დისციპლინათშორისი სფერო, რომელიც საგნების ატომურ და მოლეკულურ დონეზე მანიპულირების მეთოდებსა და ხერხებს შეისწავლის.

ნანოსტრუქტურა- ხელოვნური ან ბუნებრივი გზით შექმნილი ნანოზომის (1-100 ნმ) ობიექტების ერთობლიობაა, რომლის თვისებები განისაზღვრება არა მარტო სტრუქტურული ელემენტაბის ზომით და ფორმით, არამედ სივრცეში მათი ურთიერთგანლაგებითაც.

ნანოტექნოლოგიების თანამედროვე მეთოდები საშუალებას იძლევა მივიღოთ სხვადასხა ზომისა და ფორმის  (სფერული, ელიფსოიდალური, ღეროს, მილის, ნემსის, კუბის და სხვა) ნანონაწილაკები

ნანოკომპოზიტი – მრავალკომპონენტიანი მყარი სხეულია, რომელშიც ერთი კომპონენტს  ერთი, ორი ან სამი მიმართულებით გააჩნია ზომა, რომელიც არ აღემატება 100 ნმ-ს. ნანოკომპოზიტებს შეიძლება მივაკუთვნოთ გრანულირებული ნანოსტრუქტურები, ნანოდისპერსიული სტრუქტურები, რომლებშიც ნანონაწილაკები ჩანერგილი არიან დიელექტრიკულ ან არადიელექტრიკულ მატრიცაში (სურ.1.5).

ასეთი  სტრუქტურების ოპტიკური თვისებების აღწერისათვის ფართოდ გამოიყენება ეფექტური გარემოს მაქსველ-გარნეტისა და ბრუგემანის  მოდელები.  ორივე ეს მეთოდი დაფუძნებულია ელექტროსტატიკურ ველში დიელექტრიკული ბირთვის ამოცანის ამოხსნაზე და შესაძლებელია მათი განზოგადება  გარემოს შემადგენელი ნაწილაკების ანიზოტროპული ფორმის (ელიფსოიდი) შემთხვევაშიც.

მრავალკომპონენტიანი ნანოკომპოზიტური სტრუქტურის, რომელიც შედგება ε_m შეღწევადობის  დიელექტრიკში (მატრიცაში) ქაოსურად განაწილებული ერთნაირად ორინტირებული ელიფსოიდალური ფორმის ნანონაწილაკებისაგან (ჩანართები). ეფექტური დიელექტრიკული შეღწევადობისათვის ვღებულობთ:
(ε_ef-ε_m)/(ε_d+f(ε_ef-ε_m ) )=∑▒〖q_i∙(ε_i-ε_m)/(ε_d+f(ε_i-ε_m ) )〗 .                                   (6.8)

სადაც, q_i=〖n_i V〗_i არის i კომპონენტის ნაწილაკების მოცულობითი წილი, ანუ მოცულობითი შევსების კოეფიციენტია. ეს ფორმულა წარმოადგენს მაქსველ-გარნეტის ეფექტური გარემოს მოდელის განზოგადებულ ფორმულას მრავალკომპონენტიანი ნანოდისპერსიული გარემოსათვის, ანიზოტროპული ფორმის შემადგენელი ნაწილაკებით. 

სფერული ფორმის ნაწილაკების შემთხვევაში f=1⁄3 და (6.9)-დან მიიღება მაქსველ-გარნეტის ცნობილი ფორმულა:
(ε_ef-ε_m)/〖ε_ef+2ε〗_m =q(ε-ε_m )/〖ε+2ε〗_m  .                                                          (1)

როცა ნაწილაკების კონცენტრაცია იმდენად დიდია, რომ  ადგილი აქვს მათ შორის კონტაქტს (1/3 q_1∙(ε_1-ε_ef)/(ε_ef+f(ε_1-ε_ef ) )+q_2∙(ε_2-ε_ef)/(ε_ef+f(ε_2-ε_ef ) )=0                                 (6.13)

(2) იგივეა რაც ბრუგემანის განზოგადოებული ფორმულა, ნაწილაკების ფორმის ანიზოტროპულობის გათვალისწინებით.

ნანოდისპერსული ნიკელის მაგალითზე ამ ფორმულების გამოყენებით მოვახდინეთ ისეთი  ერთკომპონენტიან ნანოდისპერსული გარემოს ოპტიკური  თვისებების გამოკვლება, როგორიცაა დიელექტრიკი ლითონის ნაწილაკების ჩანართებით და ლითონი დიელექტრიკული ჩანართებით. კერძოდ გამოკვლეულია ეფექტური დიელექტრიკული შეღწევადობის კომპონენტების დამოკიდებულება ნანისტრუქტურის ისეთ პარამეტრებზე როგორიცაა:
ნანონაწილაკთა კონცენტრაცია (შევსების კოეფიციენტი -q);
მატრიცის დიელექტრიკული შეღწევადობა -ε_m;
  ნაწილაკების ფორმა და სივრცეში მათი ორიენტაცია.

ჩატარებული გამოთვლებისა და ექსპერიმენტალური მონაცემების ანალიზის საფუძველზე ნაჩვენებია, რომ ნანისტრუქტურის ოპტიკური თვისებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება მასიური ლითონის ოპტიკური თვისებებისაგან და დამოკიდებულია როგორც გარემოს ლითონით შევსების q კოეფიციენტზე, მატრიცის დიელექტრიკული შეღწევადობზე და ასევე ნაწილაკთა სისტემის  ფორმის ფაქტორის ეფექტურ f_ef მნიშვნელობაზე და შესაბამისად სივრცეში ნანონაწილსკების ორიენტაციაზე.

  დანართი