Что такое наночастицы

Наночастица, ультрадисперсная единица с размерами, измеряемыми в нанометрах (нм; 1 нм = 10-9 метров). Наночастицы существуют в природе, а также создаются в результате человеческой деятельности. Благодаря своим субмикроскопическим размерам они обладают уникальными характеристиками материала, и изготовленные наночастицы могут найти практическое применение в различных областях, включая медицину, инженерию, катализ и восстановление окружающей среды.

Свойства наночастиц

В 2008 году Международная организация по стандартизации (ISO) определила наночастицу как дискретный нанообъект, у которого все три декартовых размера меньше 100 нм. Стандарт ISO аналогичным образом определяет двумерные нанообъекты (т. е. нанодиски и нанопластины) и одномерные нанообъекты (т. е. нановолокна и нанотрубки). Но в 2011 году Комиссия Европейского Союза одобрила более техническое, но более широкое определение:

Примеры из биологических и механических областей иллюстрируют различные “порядки величины” (степени 10), от 10-2 метров до 10-7 метров.

Природный, случайный или изготовленный материал, содержащий частицы, в несвязанном состоянии или в виде агрегата или в виде агломерата, и где для 50% или более частиц в распределении числа по размерам один или несколько внешних размеров находятся в диапазоне размеров 1 нм–100 нм.

В соответствии с этим определением нанообъекту требуется, чтобы только один из его характерных размеров находился в диапазоне 1-100 нм, чтобы быть классифицированным как наночастица, даже если другие его размеры находятся за пределами этого диапазона. (Нижний предел 1 нм используется, поскольку длины атомных связей достигаются при 0,1 нм.)

Этот диапазон размеров—от 1 до 100 нм—значительно перекрывается с тем, который ранее был отнесен к области коллоидной науки—от 1 до 1000 нм,—который иногда альтернативно называют мезомасштабом. Таким образом, нередко можно встретить литературу, в которой говорится о наночастицах и коллоидных частицах в равных терминах. Разница, по существу, семантическая для частиц размером менее 100 нм.

Наночастицы могут быть классифицированы на любой из различных типов в зависимости от их размера, формы и свойств материала. Некоторые классификации различают органические и неорганические наночастицы; первая группа включает дендримеры, липосомы и полимерные наночастицы, в то время как последняя включает фуллерены, квантовые точки и наночастицы золота. Другие классификации разделяют наночастицы в зависимости от того, являются ли они углеродными, керамическими, полупроводниковыми или полимерными. Кроме того, наночастицы могут быть классифицированы как твердые (например, частицы титана [диоксида титана], диоксида кремния [диоксида кремния] и фуллерены) или как мягкие (например, липосомы, везикулы и нанокапли). Способ классификации наночастиц обычно зависит от их применения, например, в диагностике или терапии по сравнению с фундаментальными исследованиями, или может быть связан с тем, как они были получены.

Существуют три основных физических свойства наночастиц, и все они взаимосвязаны: (1) они очень подвижны в свободном состоянии (например, в отсутствие какого-либо другого дополнительного влияния, наносфера кремнезема диаметром 10 нм имеет скорость осаждения под действием силы тяжести 0,01 мм/сут в воде).; (2) они имеют огромные удельные площади поверхности (например, стандартная чайная ложка или около 6 мл наносфер кремнезема диаметром 10 нм имеет площадь поверхности больше, чем дюжина теннисных кортов двойного размера; 20 процентов всех атомов в каждой наносфере будут расположены на поверхности); и (3) они могут проявлять то, что известно как квантовые эффекты. Таким образом, наночастицы имеют широкий спектр составов, в зависимости от применения или продукта.

Технологии на основе наночастиц

В целом, технологии на основе наночастиц сосредоточены на возможностях повышения эффективности, устойчивости и скорости уже существующих процессов. Это возможно потому, что по сравнению с материалами, традиционно используемыми для промышленных процессов (например, промышленного катализа), технологии на основе наночастиц используют меньше материала, значительная часть которого уже находится в более “реактивном” состоянии. Другие возможности технологий на основе наночастиц включают использование наноразмерных частиц нулевого валентного железа (NZVI) в качестве развертываемого в полевых условиях средства восстановления хлорорганических соединений, таких как полихлорированные дифенилы (ПХД), в окружающей среде. Частицы NZVI способны проникать в слои горных пород в земле и, таким образом, могут нейтрализовать реакционную способность хлорорганических соединений в глубоких водоносных горизонтах. Другие области применения наночастиц-это те, которые связаны с манипулированием или упорядочиванием вещества в наноразмерном масштабе для создания более качественных покрытий, композитов или добавок, а также те, которые используют квантовые эффекты частиц (например, квантовые точки для визуализации, нанопроволоки для молекулярной электроники и технологии для спинтроники и молекулярных магнитов).

Копирование информации с сайта greednews.su разрешено только при использовании активной гипер ссылки на новость, спасибо за то что цените наши авторские права!

Поделиться ссылкой: