Comment matériaux changent dans l'échelle nanométrique

Les nanoparticules sont si petites qu'elles contiennent quelques atomes à quelques milliers d'atomes, par opposition à des matériaux en vrac qui pourraient contenir de nombreux milliards d'atomes. Cette différence est ce qui provoque des nanomatériaux se comportent différemment de leurs homologues en vrac.

Comment nanoparticules réagissent avec d'autres éléments

Un aspect de la façon dont les particules de taille nanométrique agissent différemment est de savoir comment ils se comportent dans des réactions chimiques. Un des exemples les plus intéressants de cette implique l'or.

L'or est considéré comme un matériau inerte en ce qu'il ne se corrode pas ou ternir. Normalement, l'or serait un matériau idiot d'utiliser comme catalyseur pour des réactions chimiques, car il ne fait pas beaucoup. Cependant, briser or vers le bas à taille nanométrique (environ 5 nanomètres) et il peut agir comme un catalyseur qui peut faire des choses comme oxydation du monoxyde de carbone.

Cette transformation fonctionne comme suit. Plus la nanoparticule, plus la proportion d'atomes à la surface, et de la plus grande proportion d'atomes au niveau des coins du cristal.

Alors que dans la forme de vrac, chaque atome d'or (sauf le petit pourcentage d'entre eux à la surface) est entouré par douze autres or atome- même les atomes d'or à la surface ont six atomes d'or adjacents. Dans une nanoparticule d'or un pourcentage beaucoup plus important d'atomes d'or reposer à la surface.

Étant donné que les formes cristallines des formes d'or, des atomes d'or dans les coins des cristaux sont entourés par moins d'atomes d'or que celles de la surface de l'or en vrac. Les atomes exposées dans les coins de la glace sont plus réactifs que des atomes d'or dans la forme en vrac, ce qui permet aux nanoparticules d'or pour catalyser des réactions.

Comment nanoparticules changent de couleur

Il se trouve que la capacité de l'or pour catalyser des réactions est pas la seule chose qui change à l'échelle nanométrique. L'or peut réellement changer de couleur en fonction de la taille des particules d'or.

Une des caractéristiques des métaux est qu'ils sont brillants parce que la lumière se reflète sur leurs surfaces. Cette réflexion a à faire avec des nuages ​​d'électrons à la surface des métaux. Parce que des photons de lumière peuvent pas passer à travers ces nuages ​​et donc ne sont pas absorbés par les électrons liés à des atomes de métaux, les photons sont réfléchis à vos yeux et vous voyez que brillante qualité de bling.

En vrac, de l'or reflète la lumière. À l'échelle nanométrique, le nuage d'électrons à la surface d'une nanoparticule d'or résonne avec différentes longueurs d'onde de la lumière en fonction de leur fréquence. Selon la taille de la nanoparticule, le nuage d'électrons sera en résonance avec une longueur d'onde particulière de la lumière et absorber cette longueur d'onde.

Une nanoparticule d'environ 90 nm de taille va absorber couleurs sur l'extrémité rouge et jaune du spectre de couleur, ce qui rend la nanoparticule apparaissent bleu-vert. Une plus petite taille des particules, d'environ 30 nm de diamètre, absorbe bleus et les verts, résultant en une apparence rouge.

Comment nanoparticules fondent à des températures plus basses

Une autre caractéristique qui varie au niveau des nano est la température à laquelle un matériau fondu. En vrac, un matériau, tel que l'or, a une certaine température de fusion indépendamment du fait que vous fondre un petit anneau ou une barre d'or. Toutefois, lorsque vous descendez à l'échelle nanométrique, les températures de fusion commencent à varier en autant que des centaines de degrés.

Cette différence de température de fusion se rapporte à nouveau le nombre d'atomes sur la surface et les coins de nanoparticules d'or. Avec un plus grand nombre d'atomes exposé, la chaleur peut briser le lien entre eux et les atomes environnants à une température inférieure. Plus la particule, plus son point de fusion.