Como materiais de mudar em nanoescala
As nanopartículas são tão pequenas que contêm apenas alguns átomos a alguns milhares de átomos, ao contrário de materiais a granel que podem conter muitos milhares de milhões de átomos. Essa diferença é o que faz com que materiais nano para se comportar de forma diferente do que suas contrapartes em massa.
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Como nanopartículas reagem com outros elementos
Um aspecto da forma como as partículas de tamanho nano-actuar de forma diferente é como se comportam em reacções químicas. Um dos exemplos mais interessantes desta envolve ouro.
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O ouro é considerado um material inerte em que não corroer ou manchar. Normalmente, o ouro seria um material bobagem para usar como um catalisador para as reações químicas porque não fazer muito. No entanto, quebrar ouro para baixo para nanosize (aproximadamente 5 nm) e pode agir como um catalisador que pode fazer coisas como oxidação de monóxido de carbono.
Esta transformação funciona da seguinte maneira. Quanto menor for a nanopartícula, quanto maior for a proporção de átomos na superfície, e da maior proporção dos átomos nos cantos do cristal.
Video: nanoescala
Enquanto na forma a granel, cada átomo de ouro (excepto a pequena percentagem deles na superfície) está rodeado por doze outro ouro atoms- mesmo os átomos de ouro na superfície têm seis átomos de ouro adjacentes. Em uma nanopartícula de ouro uma percentagem muito maior de átomos de ouro sentar-se na superfície.
Devido formas de ouro formas cristalinas, átomos de ouro nos cantos dos cristais estão rodeados por menos átomos de ouro do que os da superfície de ouro grandes quantidades. Os átomos expostos nos cantos do cristal são mais reactivos do que os átomos de ouro na forma a granel, o que permite que as nanopartículas de ouro para catalisar reacções.
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Como as nanopartículas mudam de cor
Acontece que a capacidade do ouro para catalisar reações não é a única coisa que muda em nanoescala. Ouro pode realmente mudar de cor dependendo do tamanho das partículas de ouro.
Uma das características de metais é que eles são brilhantes porque a luz reflete fora de suas superfícies. Este refletividade tem a ver com nuvens de elétrons na superfície de metais. Porque fótons de luz não pode passar essas nuvens e, portanto, não são absorvidos pelos elétrons ligados aos átomos de metais, os fótons são refletidos de volta para seu olho e você vê que a qualidade que bling brilhante.
A granel, ouro reflete a luz. Em nanoescala, a nuvem de electrões na superfície de uma nanopartícula de ouro ressoa com diferentes comprimentos de onda de luz, dependendo a sua frequência. Dependendo do tamanho das nanopartículas, a nuvem de electrões será em ressonância com um comprimento de onda particular de luz e que absorvem comprimentos de onda.
Uma nanopartícula de cerca de 90 nm de tamanho irá absorver cores na extremidade vermelha e amarela do espectro de cor, fazendo aparecer a nanopartícula azul-verde. Uma partícula de tamanho menor, cerca de 30 nm de tamanho, absorve azuis e verdes, o que resulta numa aparência vermelho.
Como nanopartículas derreter a temperaturas mais baixas
Outra característica que varia em nível nano é a temperatura à qual um material se derrete. Na forma a granel, um material, tal como ouro, tem uma determinada temperatura de fusão, independentemente de que está em fusão, um pequeno anel ou uma barra de ouro. No entanto, quando você chegar até a nanoescala, temperaturas de fusão começam a variar em até centenas de graus.
Esta diferença de temperatura de fusão de novo refere-se ao número de átomos na superfície e cantos de nanopartículas de ouro. Com um número maior de átomos de exposto, o calor pode quebrar a ligação entre eles e átomos circundantes a uma temperatura inferior. Quanto menor a partícula, menor a sua ponto de fusão.