나노입자

나노입자(1~100나노미터 크기)는 벌크 물질과 원자 또는 분자 구조 사이의 다리 역할을 하는 것으로 간주됩니다. 벌크 물질은 크기에 관계없이 일정한 물리적 특성을 가지지만, 나노 규모에서는 그렇지 않은 경우가 많습니다.  

나노입자의 중요한 특징 중 하나는 (벌크 물질에 비해) 표면적 대 부피 비율이 크다는 것입니다. 이 속성은 간단한 사고 실험으로 설명할 수 있습니다. 가장자리 길이가 1미터인 정육면체를 생각해 보세요. 두 조각으로 자르면 원래 면 6개 중 하나와 동일한 면적을 가진 2개의 추가 표면이 생성됩니다. 절단으로 인해 전체 부피는 변하지 않지만 표면적은 33% 증가했습니다. 모든 입자가 약 1나노미터 크기에 도달할 때까지 이 과정을 반복합니다. 그 결과 원래 큐브와 부피는 같지만 표면적이 10억 배 더 높은 작은 입자 그룹이 탄생했습니다. 단 몇 그램의 물질로도 축구장과 동일한 표면적을 갖는 나노물질이 있습니다.

표면적이 크면 일부 나노입자가 액체에 잘 용해됩니다. 이러한 거동은 페인트, 안료, 약품 및 화장품에 적용하는 데 중요합니다. 30나노미터 철 입자는 표면에 5%의 원자를 가지고 있고 나머지는 내부에 존재합니다. 그러나 3 nm 입자는 표면에 50%의 원자를 가지고 있습니다. 표면에 있는 원자(한쪽만 결합되어 있지 않음)는 내부에 있는 원자(전체가 결합되어 있음)보다 훨씬 더 활동적입니다. 일반적으로 표면적이 증가하면 반응성이 증가합니다. 

입자 크기도 영향을 미칠 수 있습니다. 색상 색상 구성표가 큰 관심을 끄는 광택 잡지용 잉크 생산에 적용됩니다. 넓은 표면적은 다음과 같은 공정에도 매력적입니다. 흡착. 흡착은 기체나 액체 용액이 고체나 액체(흡착제)의 표면에 쌓여 분자나 원자의 막을 형성할 때 발생합니다. 넓은 표면적이 흡착력을 증가시킵니다. 이 공정은 촉매 변환기, 정수 장치, 폐기물 회수 기술, 탈취제, 향수, 바니시 및 접착제 제조와 같은 응용 분야에 유용합니다. 

나노입자가 생성되면 작은 크기를 유지하는 것이 바람직합니다. 그러나 많은 경우 작은 입자가 뭉치면 더 큰 물질 덩어리가 생성됩니다. 이런 일이 발생하면 나노입자 사용의 많은 이점이 사라집니다. 과학자들은 입자 사이의 결합력을 감소시키는 계면활성제(특수 표면 코팅)를 사용하여 입자 응집을 방지하는 방법을 찾았습니다.