Ч. Пул, Ф. Оуэнс
Индивидуальные наночастицы состоят из миллиона или еще меньшего количества атомов, из-за чего их свойства отличаются от свойств тех же атомов, связанных в объемном пространстве. Слова «наночастицы» и «нанотехнологии» являются относительно новыми, однако сами наночастицы появились вокруг нас и изучались намного раньше, чем сформировались эти понятия. Например, многие прекрасные цвета витражного стекла являются результатом присутствия в нем мелких кластеров оксидов металлов с размерами, сопоставимыми с длиной волны видимого света – частицы разных размеров рассеивают свет различных длин волн, придавая разные цвета стеклу. Маленькие коллоидные частицы серебра появляются в процессе обработки фотоснимка. Вода при комнатной температуре состоит из кластеров молекул воды, связанных водородными связями.
Все это индивидуальные наночастицы, которые можно определить, как агрегаты атомов или молекул размерами от 1 до 100 нм, рассматриваемые как части объемного материала, но с размерами меньше характерных длин некоторых явлений. Размеры наночастиц, меньшие, чем критические длины, характеризующие многие физические явления, и придают им уникальные свойства, делая их такими интересными для различных приложений.
Вообще, многие физические свойства определяются некоторой критической длиной, например, характерным расстоянием тепловой диффузии, или длиной рассеяния. Электропроводность металла в большой степени зависит от расстояния, которое электрон проходит между двумя соударениями с колеблющимися атомами или атомами примеси в твердом теле. Это расстояние называется средней длиной свободного пробега, или характерной длиной рассеивания. Если размер частицы меньше какой-либо характерной длины, возможно появление новых физических и химических свойств.
Другое важное свойство наночастиц – для мелких кластеров большая часть атомов, составляющих частицы, находятся на их поверхности, что оказывает сильное влияние на цвет, реакционную способность, стабильность, колебательные уровни, магнитные свойства материалов.
Таким образом, физические, химические и электронные свойства наночастиц, зависят не только от типа составляющих их атомов, но и от их от количества в наночастицах. При этом в некоторых случаях наночастицы демонстрируют новые свойства, отсутствующие у того же материала в объеме. Например, магнетизм кластеров, состоящих из немагнитных атомов. Все это открывает огромный потенциал использования наночастиц на практике, позволяя выбирать свойства материала путем варьирования размерами частиц.
Возврат к списку публикаций
Ваше мнение о статье