Wie Materialänderung Nanoskalige

Nanopartikel sind so klein, dass sie nur wenige Atome einige tausend Atome enthalten, wie zum Schüttgut gegenüber, dass viele Milliarden Atome enthalten können. Dieser Unterschied ist das, was bewirkt, dass Nanomaterialien anders als ihre Bulk-Pendants zu verhalten.

Wie Nanopartikel reagieren mit anderen Elementen

Ein Aspekt, wie Partikel in Nanogröße wirken unterschiedlich ist, wie sie in chemischen Reaktionen verhalten. Eine der interessantesten Beispiele hierfür umfasst Gold.

Gold wird in ein inertes Material ausgegangen, dass es nicht korrodiert oder trübt. Normalerweise würde Gold ein dummes Material, das als Katalysator für chemische Reaktionen zu verwenden, weil es nicht viel zu tun. Allerdings brechen Gold nach unten auf nanoskaligem (etwa 5 Nanometer), und es kann als Katalysator wirken, die Dinge wie Oxidation von Kohlenmonoxid zu tun.

Diese Transformation funktioniert wie folgt. Je kleiner der Nanoteilchen ist, desto größer der Anteil an Atomen an der Oberfläche, und der größere Anteil der Atome an den Ecken des Kristalls.

Während in der Bulk-Form, jedes Atom Gold (mit Ausnahme der kleinen Prozentsatz von ihnen an der Oberfläche) atoms- von zwölf anderen Gold umgeben ist auch die Goldatome an der Oberfläche haben sechs benachbarte Goldatome. In einem Gold-Nanopartikel ein viel größerer Prozentsatz der Goldatome an der Oberfläche sitzen.

Da Gold Formen kristallinen Formen, Goldatome an den Ecken der Kristalle werden von weniger Goldatome, die nicht in der Oberfläche von massivem Gold umgeben. Die freiliegenden Atome an den Ecken des Kristalls sind reaktiver als Goldatome in der Form einer Masse, die die Goldnanopartikel Reaktionen katalysieren können.

Wie Nanopartikel Farbe ändern

Es stellt sich heraus, dass Gold die Fähigkeit Reaktionen zu katalysieren, ist nicht das einzige, was auf der Nanoskala ändert. Gold kann tatsächlich Farbe ändern, abhängig von der Größe der Goldpartikel.

Eine der Eigenschaften von Metallen ist, daß sie glänzend sind, weil ihre Oberflächen Licht reflektiert. Das Reflexionsvermögen hat mit Elektronenwolken an der Oberfläche von Metallen zu tun. Da Photonen des Lichts nicht durch diese Wolken werden kann und daher nicht absorbiert werden durch die an Atome in Metallen gebundenen Elektronen werden die Photonen zurück zu Ihrem Auge reflektiert und Sie sehen, dass glänzenden bling Qualität.

In loser Form, reflektiert Licht Gold. Im Nanobereich schwingt der Elektronenwolke an der Oberfläche eines Gold-Nanopartikel mit unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts in Abhängigkeit von ihrer Frequenz. Je nach Größe des Nanopartikels, wird die Elektronenwolke mit einer bestimmten Wellenlänge von Licht in Resonanz sein und dieser Wellenlänge absorbieren.

Ein Nanopartikel von etwa 90 nm in der Größe werden die Farben auf dem roten und gelben Ende des Farbspektrums absorbieren, so dass die Nanopartikel-blau-grün erscheinen. Eine kleinere Teilchen, etwa 30 nm groß, absorbiert Blau und Grün, in einem roten Aussehen führt.

Wie Nanopartikel schmelzen bei niedrigeren Temperaturen

Ein weiteres Merkmal, das auf der Nanoebene variiert, ist die Temperatur, bei der ein Material schmilzt. In loser Form, ein Material, wie Gold, hat eine bestimmte Schmelztemperatur, unabhängig davon, ob Sie einen kleinen Ring oder einen Goldbarren sind schmelzen. Wenn Sie jedoch bis in den Nanometerbereich zu erhalten, beginnen Schmelztemperaturen um bis zu hundert Grad zu variieren.

Dieser Unterschied in der Schmelztemperatur bezieht sich wiederum auf die Anzahl der Atome auf der Oberfläche und Ecken von Goldnanopartikeln. Bei einer größeren Anzahl von Atomen ausgesetzt, kann die Wärme, die Bindung zwischen ihnen brechen und umgebenden Atome bei einer niedrigeren Temperatur. Je kleiner die Partikel, desto niedriger ist sein Schmelzpunkt.