Wat zijn nanodeeltjes?
Een nanodeeltje is een ultrafijn deeltje met ten minste één dimensie tussen 1-100 nanometer (nm). Een nanometer is gelijk aan een miljardste meter. De onderste limiet helpt om een deeltje te onderscheiden van willekeurige clusters van atomen. De bovengrens is de grootste waarbij grootte gerelateerde eigenschapsverschillen zich normaal manifesteren.
Deze definitie wordt algemeen aanvaard, hoewel het een beetje willekeurig is. Er zijn gepubliceerde verwijzingen naar nanodeeltjes in afmetingen buiten het bereik van 1-100 nm. Wat zulke deeltjes interessant maakt voor wetenschappers zijn de unieke materiaaleigenschappen die soms het gevolg zijn van hun grootte. Wanneer deeltjes dergelijke eigenschappen vertonen, zullen ze waarschijnlijk worden beschouwd als nanodeeltjes, zelfs als ze niet precies binnen het gedefinieerde groottebereik passen.
Het is niet noodzakelijkerwijs het geval dat een nanodeeltje verschillen in eigenschappen vertoont van grotere exemplaren van hetzelfde materiaal. Wanneer dit wel gebeurt, kunnen de eigenschapsverschillen het gevolg zijn van kwantumeffecten. Het is ook waar dat deeltjes van een materiaal op nanoschaal een relatief groter oppervlak hebben in vergelijking met hun volume. Het proportioneel grotere blootgestelde oppervlak kan nanodeeltjes veel meer chemisch actief maken. Dit kan een andere oorzaak zijn van hun onverwachte eigenschappen.
Een kwantumstip is een halfgeleider nanodeeltje met een diameter van ongeveer 1-20 nm. De structuur is in wezen hetzelfde als grotere halfgeleiders. De elektronische eigenschappen die het weergeeft, kunnen echter heel anders zijn. Deze eigenschappen zijn het resultaat van het kwantumgrootte-effect. Wanneer de fysieke grootte de golflengte van een elektron nadert, kan de relatie tussen spanning en geleiding anders zijn dan op grotere schalen.
Goud en zilver zijn relatief inert in grote hoeveelheden. Op nanoschaal vertonen ze echter unieke katalytische eigenschappen. Zilveren nanodeeltjes zijn bijvoorbeeld een effectief antibioticum. Nanodeeltjes van goud hebben bewezen efficiënt te zijn in het verwijderen van vluchtige organische stoffen uit de atmosfeer, zelfs bij kamertemperatuur.
Nanotechnologie houdt zich bezig met het gebruik van de unieke eigenschappen van deze ultrafijne deeltjes om systemen te ontwikkelen die op moleculair of atomair niveau werken. De speciale eigenschappen van de deeltjes blijken potentieel te hebben in computertechnologie, geneeskunde en milieutechniek. Ze kunnen ook de bouwstenen vormen voor complexe apparaten die zijn ontworpen om op microscopisch niveau te werken.
Er is bezorgdheid geuit over de menselijke blootstelling aan nanodeeltjes. Dieronderzoek heeft aangetoond dat sommige soorten nanodeeltjes de hersenen en andere organen kunnen bereiken als ze worden ingeademd. Ontsteking en fibrose in de longen zijn ook gemeld. Explosie en brand op de werkplek zijn echter de voornaamste gevaren van deze deeltjes gebleken.