Vad är nanopartiklar?
En nanopartikel är en ultrafin partikel med minst en dimension mellan 1-100 nanometer (nm). En nanometer är lika med en miljarddels meter. Den nedre storleksgränsen hjälper till att skilja en partikel från slumpmässiga kluster av atomer. Den övre gränsen är den största vid vilken storleksrelaterade fastighetsskillnader normalt uppvisar sig.
Denna definition är allmänt accepterad, även om den är lite godtycklig. Det finns publicerade referenser till nanopartiklar i storlekar utanför 1-100 nm-intervallet. Det som gör sådana partiklar av intresse för forskare är de unika materialegenskaperna som ibland är resultatet av deras storlek. När partiklar visar sådana egenskaper kommer de sannolikt att betraktas som nanopartiklar även om de inte passar exakt inom det definierade storleksintervallet.
Det är inte nödvändigtvis fallet att en nanopartikel visar skillnader i egenskaper från större instanser av samma material. När det inträffar kan egendomsskillnaderna bero på kvanteffekter. Det är också sant att vid nanoskala har partiklar av ett material en relativt större ytarea jämfört med deras volym. Den proportionellt större exponerade ytan kan göra nanopartiklar mycket mer kemiskt aktiva. Detta kan vara en annan orsak till deras oväntade egenskaper.
En kvantprick är en halvledar-nanopartikel ungefär 1-20 nm i diameter. Strukturen är i stort sett densamma som större halvledare. De elektroniska egenskaperna som den visar kan dock vara mycket olika. Dessa egenskaper är resultatet av kvantstorlekseffekten. När fysisk storlek närmar sig elektronens våglängd kan förhållandet mellan spänning och konduktans vara annorlunda än vid större skalor.
Guld och silver är relativt inerta i stora mängder. På nanoskala visar de emellertid unika katalytiska egenskaper. Till exempel är silver-nanopartiklar ett effektivt antibiotikum. Nanopartiklar av guld har visat sig vara effektiva för att avlägsna flyktiga organiska föreningar från atmosfären, även vid rumstemperatur.
Nanoteknologi handlar om att använda de unika egenskaperna hos dessa ultrafina partiklar för att konstruera system som fungerar på molekyl- eller atomnivåer. Partiklarnas speciella egenskaper anses ha potential inom datateknik, medicin och miljöteknik. De kan också bilda byggstenarna för komplexa anordningar utformade för att fungera på mikroskopisk nivå.
Oro har uttryckts för människors exponering för nanopartiklar. Djurforskning har visat att vissa typer av nanopartiklar kan nå hjärnan och andra organ vid inandning. Inflamation och fibros i lungorna har också rapporterats. Explosion och brand på arbetsplatsen har dock visat sig vara de huvudsakliga riskerna för dessa partiklar.