Les nanoparticules sont des outils scientifiques importants qui ont été et qui sont explorées dans diverses utilisations technologiques biotechnologiques, pharmacologiques et pures. Ils sont un lien entre les matériaux en vrac et des structures atomiques ou moléculaires.
Alors que les matériaux en vrac ont des propriétés physiques constantes indépendamment de sa taille, entre la taille des nanoparticules dicte souvent les propriétés physiques et chimiques. Ainsi, les propriétés des matériaux changent à mesure que leur taille se rapproche de l'échelle nanométrique et que le pourcentage d'atomes à la surface d'un matériau devient significatif.
Pour les produits en vrac, ceux supérieurs à un micromètre (ou microns), le pourcentage d'atomes à la surface est négligeable par rapport au nombre d'atomes de carbone dans la masse du matériau.
Les propriétés physiques des nanoparticules
Les nanoparticules sont uniques en raison de leur grande surface, ce qui domine les contributions apportées par la petite masse de la matière. des particules d'oxyde de zinc se sont avérés avoir des propriétés de blocage UV supérieure par rapport à son substitut en vrac. Ceci est une des raisons pour lesquelles il est souvent utilisé dans la préparation de crèmes solaires.
D'autres exemples de propriétés physiques des nanoparticules:
• Couleur - Les nanoparticules d'or jaune et gris silicium sont de couleur rouge
• Les nanoparticules d'or fondent à des températures beaucoup plus faibles (~ 300 ° C pendant 2,5 nm taille) que les plaques d'or (1064 ° C)
• L'absorption du rayonnement solaire dans des cellules photovoltaïques est bien plus élevée dans des nanoparticules que dans des films minces de feuilles continues de matériau en vrac - étant donné que les particules sont plus petites, elles absorbent une plus grande quantité de rayonnement solaire
Propriétés optiques des nanoparticules
Nanoparticules possèdent également souvent des propriétés optiques inattendus comme ils sont assez petits pour limiter leurs électrons et produisent des effets quantiques. Un exemple de ceci est que les nanoparticules d'or apparaissent profonde rouge au noir en solution.
La formation de suspensions
Une propriété physique importante de nanoparticules est leur aptitude à former des suspensions. Ceci est possible car l'interaction de la surface des particules avec le solvant est suffisamment forte pour surmonter les différences de densité. Dans les matériaux en vrac ce interactions se traduisent habituellement par un matériau soit d'amortissement ou flottant dans un liquide.
Aimantation et d'autres propriétés des nanoparticules
D'autres propriétés uniques parmi les nanoparticules sont des particules à confinement quantique à semi-conducteur, la résonance plasmon de surface dans certaines des particules métalliques et superparamagnétisme en matériaux magnétiques.
Par exemple, les matériaux ferroélectriques plus petites que 10 nm peuvent changer leur direction d'aimantation en utilisant l'énergie thermique de la température ambiante, ce qui les rend impropres au stockage de la mémoire. Ainsi, cette propriété est pas toujours souhaité dans des nanoparticules.
Propriétés de diffusion de nanoparticules
A des températures élevées en particulier, les nanoparticules possèdent la propriété de diffusion.Frittage peut avoir lieu à des températures plus basses, sur des échelles de temps plus courtes que pour les particules plus grosses. Bien que cela ne modifie pas la densité du produit final, mais il y a un risque d'agglomération.
Disques nanoparticules
Les nanoparticules d'argile, lorsqu'il est incorporé dans des matrices polymères, augmentent renfort, conduisant à des matières plastiques solides. Ces nanoparticules sont difficiles, et confèrent leurs propriétés au polymère (plastique). Les nanoparticules ont également été attaché à fibres textiles afin de créer des vêtements chic et fonctionnel.
Des nanoparticules semi-solides ou gazeuses
Des nanoparticules semi-solides et gazeuses ont été fabriqués. Parmi ceux-ci notable est le liposome. Différents types de nanoparticules de liposomes sont actuellement utilisés cliniquement en tant que systèmes de délivrance pour des médicaments anticancéreux, des antibiotiques et des antifongiques et des vaccins.
Dimensionnalité
Les nanoparticules sont généralement classés en fonction de leur dimension, de la morphologie, de la composition, de l'homogénéité et de l'agglomération.
• Nanomatériaux 1D
Ce sont unidimensionnel dans l'échelle du nanomètre sont généralement minces films ou des revêtements de surface, et comprennent les circuits de puces informatiques et de l'antireflet et revêtements durs sur les lunettes. Celles-ci ont été utilisés dans l'électronique, la chimie et l'ingénierie.
• Nanomatériaux 2D
Les nanomatériaux bidimensionnels ont deux dimensions à l'échelle du nanomètre. Ceux-ci comprennent des films nanostructurés 2D, avec nanostructures fermement attachées à un substrat, ou des filtres à nanopores utilisés pour la séparation des particules petites et filtration. Les fibres d'amiante sont un exemple de nanoparticules 2D.
• Nanomatériaux 3D
Les matériaux qui sont à l'échelle nanométrique dans les trois dimensions sont considérés comme des nanomatériaux 3D. Ceux-ci comprennent des films minces déposés dans des conditions qui génèrent l'échelle atomique porosité, colloïdes, et des nanoparticules libres avec différentes morphologies
