Nanomaterjalide tüübid: Nanomaterjalid: Põhjalik ülevaade

Nanomaterjalid on teaduse ja tehnoloogia uus piir, mille erakordsed omadused lubavad uuendusi paljudes valdkondades. Uurides erinevaid nanomaterjalide tüüpe, nende optilisi ja keemilisi omadusi ning nende vastastikmõju bioloogiliste süsteemidega, sillutavad teadlased ja teadlased teed murrangulistele edusammudele. Kuna maailma nanotehnoloogia jätkab laienemist, kujundavad need nanoime kahtlemata meie tulevikku, muutes tööstusharusid ja parandades elu kujuteldamatul viisil. Niisiis, süveneme nanomaterjalide valdkonda, avades nende potentsiaali meie kõigi paremaks muutmiseks.

Loe ka: Nanoteadusest nanotehnoloogiani: Mõju ja erinevused

Nanomaterjalid: Nanomaterjalid: määratlus ja ajalugu

Nanomaterjalidnagu nimigi ütleb, viitavad materjalidele, mille vähemalt üks mõõde on nanoskaalas (1-100 nanomeetrit). Sellel skaalal on materjalidel kvant- ja pinnaefektide tõttu erilised omadused võrreldes nende mahtmaterjalidega.

Nanomaterjalide tüübid

Mõiste "nanomaterjalid" sai tuntuks 1980. aastatel, kui teadlased hakkasid uurima järgmisi materjale nanotasandil.

Süsinikupõhised nanomaterjalid - Süsinikupõhised nanomaterjalid on nanotehnoloogias üks kõige põhjalikumalt uuritud ja laialdaselt kasutatavaid materjale. Grafeen, mis koosneb ühest kihist süsiniku aatomitest, mis on paigutatud 2D-võrgustikku, on erakordse mehaanilise tugevuse, elektrijuhtivuse ja soojusjuhtivuse poolest. Süsiniku nanotorud (CNT), silindrilised nanostruktuurid, mis on valmistatud valtsitud grafeenilehtedest, omavad märkimisväärset tõmbetugevust ja on väärtuslikud mitmesugustes rakendustes, sealhulgas elektroonikas ja lennunduses.
Metallipõhised nanomaterjalid – Metallipõhised nanomaterjalid hõlmavad mitmesuguseid nanoosakesi, näiteks kulda, hõbedat, raudoksiidi ja muud. Need materjalid omavad intrigeerivaid optilisi, elektroonilisi ja katalüütilisi omadusi. Näiteks on kulla nanoosakestel ainulaadne plasmonresonants, mis muudab need väärtuslikuks sensori- ja meditsiinirakendustes. Hõbeda nanoosakesi, mis on tuntud oma antimikroobsete omaduste poolest, kasutatakse tervishoiutoodetes.
Pooljuhtide nanomaterjalid - Pooljuhtnanomaterjalid ületavad juhtide ja isolaatorite vahelise lõhe, pakkudes väärtuslikke elektroonilisi omadusi. Kvantpunktid, pisikesed pooljuhtkristallid, millel on erakordsed valguskiirguse võimed, on kasutusel ekraanidel, pildistamisel ja isegi vähiravis. Muude pooljuhtnanomaterjalide, nagu nanodraadid ja nanorullid, võimalikke rakendusi elektroonikas ja päikesepatareides uuritakse.
Keraamilised nanomaterjalid - Keraamilistel nanomaterjalidel on ainulaadsed mehaanilised, termilised ja elektrilised omadused. Näiteks titaaniumi nanoosakesed on tuntud oma fotokatalüütiliste võimete poolest ning neid kasutatakse isepuhastuvatel pindadel ja õhupuhastussüsteemides. Lisaks sellele tagavad keraamilised nanokomposiidid kõrge tugevusega materjalid lennundus- ja autotööstuses.
Polümeeripõhised nanomaterjalid - Polümeeripõhised nanomaterjalid pakuvad täiustatud mehaanilisi omadusi, suuremat pindala ja paremat bioloogilist kokkusobivust. Polümeeridest koosnevaid nanoosakesi, nagu näiteks polüpiimhape (PLA) ja polüetüleenglükool (PEG), kasutatakse ravimite manustamissüsteemides, koetehnoloogias ja nanomeditsiinis.

Nanomaterjalide optilised omadused

Nanomaterjalide optilised omadused pakuvad suurt huvi nanotehnoloogias, kuna need on olulised erinevates rakendustes, sealhulgas fotoonikas, pildistamises ja andurites.

Nanomaterjalide murdumisnäitaja ja Abbe'i arv

Murdumisnäitaja näitab, kui palju valgus materjali läbides paindub, ja Abbe'i arv iseloomustab valguse dispersiooni materjalis. Nanomaterjalides aitavad need omadused saavutada soovitavaid optilisi efekte, mis viivad rakendusteni läätsedes ja optilistes seadmetes.

Optiline sagedusvahe ja värvide häälestatavus

Pooljuhtnanomaterjalidel on optiline ribalõhe, s.o energiapiirkond, kus nad neelavad või kiirgavad valgust. Muutes nanomaterjalide suurust ja koostist, saavad teadlased reguleerida ribalõhet, võimaldades värvide häälestamist kuvarite ja pilditehnoloogiate jaoks.

Pinnaplasmonaalne resonants (SPR) nanomaterjalides

Pinnaplasmonresonants (SPR) on metallist nanoosakeste puhul täheldatud nähtus, mille puhul juhtivelektronide kollektiivne võnkumine toob kaasa valguse ja aine vaheliste vastastikmõjude suurenemise. SPR-i kasutatakse andurite, pildistamise ja meditsiinilise diagnostika valdkonnas.

Fotoluminestsents metallipõhistes nanoosakestes

Mõned metallipõhised nanomaterjalid näitavad fotoluminestsentsi, mis kiirgab valgust, kui neid ergastavad footonid. Seda omadust kasutatakse optoelektroonilistes seadmetes ja bioloogilises pildistamises.

Nanomaterjalide keemilised omadused

Lisaks optilistele omadustele on nanomaterjalidel ka intrigeeriv keemiline käitumine, mis mõjutab oluliselt nende rakendusi ja vastastikmõju bioloogiliste süsteemidega.

Nanomaterjalide stabiilsus ja reaktiivsus

Nanomaterjalide stabiilsus ja reaktiivsus võivad erineda sõltuvalt nende koostisest ja pinnaomadustest. Nende aspektide mõistmine on oluline, et tagada nende usaldusväärne toimimine sellistes rakendustes nagu katalüüs ja ravimite manustamine.

Kokkupuude bioloogiliste süsteemidega - bioloogiline kokkusobivus ja toksikoloogia

Kui nanomaterjalid puutuvad kokku elusorganismidega, muutub nende bioloogiline kokkusobivus ja toksikoloogia kriitiliseks probleemiks. Teadlased uurivad nanomaterjalide mõju rakkudele, kudedele ja elunditele, et töötada välja ohutud biomeditsiinilised rakendused.

Adsorptsioon, omastamine ja transport elusorganismide poolt

Nanomaterjalide väike suurus ja unikaalsed pinnaomadused mõjutavad nende koostoimet elusorganismidega, mõjutades nende omastamist, jaotumist ja eemaldumist bioloogilistes süsteemides.

Pindade keemiline modifitseerimine funktsionaliseerimismeetoditega

Funktsionaliseerimine võimaldab teadlastel muuta nanomaterjalide pinnakeemiat, kohandades nende omadusi konkreetsete rakenduste jaoks, näiteks ravimite sihipäraseks manustamiseks ja tõhustatud rakulisteks interaktsioonideks.

Puistematerjali omadused

Kuigi nanomaterjalidel on huvitavaid omadusi nanotasandil, on ka nende mahtmaterjalidel olulisi omadusi, mis aitavad kaasa nende üldisele toimivusele.

Osakeste suurusjaotus (PSD) ja morfoloogia

Nanomaterjalide osakeste suuruse jaotuse ja morfoloogia mõistmine on oluline kvaliteedikontrolli ja nende omaduste optimeerimise seisukohast erinevate rakenduste jaoks.

Suur mõju ja suurem nähtavus teie tööle

Mind the Graph pakub teadlastele, üliõpilastele ja teadlastele platvormi professionaalsete ja visuaalselt atraktiivsete visualiseeringute, näiteks teaduslike illustratsioonide, graafikute, diagrammide ja infograafiate loomiseks. Need visuaalsed esitlused parandavad uurimistulemuste esitamist, muutes keerulised andmed nii teaduslikule kui ka mitteteaduslikule publikule kättesaadavamaks.

Interaktiivsete ja visuaalselt köitvate elementide abil saavad nad luua köitvaid esitlusi, mis köidavad kuulajate tähelepanu konverentsidel, sümpoosionidel või veebiseminaridel, suurendavad teadmiste säilitamist ja edastavad tõhusalt uurimistulemusi. Registreeruge tasuta!