나노규모의 특성

나노 규모의 물질 특성은 다른 길이 규모에서 관찰되는 물질의 특성과 많은 경우에 다릅니다.

예를 들어 금속의 녹는점을 생각해 보세요. 나노입자는 벌크 상태의 해당 금속보다 녹는점이 더 낮은 경우가 많으며 이러한 녹는점은 크기에 따라 달라집니다. 예를 들어 벌크 금은 섭씨 1064도에서 녹지만 4nm 금 입자는 대략 섭씨 850도에서 녹습니다.

실리콘과 같은 반도체에서는 밴드 갭이 입자 크기에 따라 변합니다. 그만큼 밴드갭 가전자대에서 전도대로 전자를 이동시키는 데 필요한 에너지입니다. 이러한 특성은 다양한 반도체(예: 실리콘, 게르마늄 및 갈륨 비소)의 전기적 및 광학적 특성에 영향을 미치며 이러한 재료가 사용되는 곳에도 영향을 미칩니다. 이 세 가지 재료의 밴드 갭은 벌크 형태에서 각각 1.12, 0.67 및 1.42 전자 볼트(eV)입니다. 연구에 따르면 이러한 물질이 나노와이어 또는 나노입자 형태로 만들어지면 밴드 갭이 증가하는 것으로 나타났습니다. (나노와이어는 나노미터 단위의 직경을 갖는 와이어 같은 구조입니다.) 예를 들어, 직경 1.3nm의 실리콘 나노와이어는 3.5eV의 매우 넓은 밴드갭을 가지고 있습니다.

재료의 색상은 크기에 따라 달라질 수도 있습니다. 색상의 출현은 주로 해당 물질의 전자에 의한 빛의 부분 흡수로 인해 발생합니다. 흡수되지 않은 빛은 계속 눈에 보입니다.

많은 매끄러운 금속 표면에서 빛은 이러한 물질의 매우 높은 밀도의 전도 전자에 의해 반사됩니다. 이것이 금속판의 표면이 거울과 같은 모습을 가질 수 있는 이유입니다. 대조적으로, 작은 입자는 빛의 일부를 흡수하여 색상이 나타납니다. 이 특성은 나노입자의 크기에 따라 달라집니다.

나노시스템은 많은 고전 물리학 법칙을 적용할 만큼 크지 않습니다. 예를 들어, 도체의 전류와 전압 사이의 관계를 설명하는 옴의 법칙은 작은 나노와이어를 통한 전류 전도를 설명하지 않습니다. 여기서는 다음과 같은 다른 효과가 있습니다. 양자역학적 효과 중요해진다.