Nanomaterjalid

Nanomaterjalid on ained või materjalid, mille struktuuri või omadused tulenevad nanoskaalastest mõõtmetest, tavaliselt 1–100 nanomeetrit. Nende suurus ning suur pind-ruum suhe annavad unikaalseid omadusi, mis võivad erineda makroskaalal esinevatest omadustest. Nanomaterjalide vormid hõlmavad nanopartikleid, nanokiude, nanoslaid ja nanokomposiite, samuti komplekseid struktuure, kus nanomõõtmed on materjali keskne osa.

Süntees ja omadused. Nanomaterjalide valmistamiseks rakendatakse nii allapoole (top-down) kui ka ülemise (bottom-up) lähenemisi. Top-down meetodid lõikavad või lõhustavad suuremaid materjale väiksemateks üksusteks; bottom-up tekitab materjale molekulaarsel või aatomet-level, ühendades seejärel nanoskaala struktuure. Nanomaterjalid näitavad tavaliselt tavapäraseid materjale suuremat pind-ruum suhet, mille tõttu on nende keemiline aktiivsus, katalüütiline võime, optilised ja elektrilised omadused ning tugevus- ja kõvadusomadused erinevad märkimisväärselt. Nendel omadustel on palju rakendusi, sealhulgas meditsiinis (ravimtoimingud ja meditsiiniline imaging), elektroonikas, energiasalvestuses, katalüüsis, katetes ja keskkonnakaitsmes.

Rakendused ja regulatsioonid. Nanomaterjalid kasutavad laialdaselt andurites, fotonikas, päikeseelementides, ravimite pardalt manustamisel ja materjalitööstuses. Nende ohutusnõuded on keerulised, kuna väikeste osakeste puhul võib esineda suurenenud toksilisus või bioloogiline läbitungivus ning võimalusel kogunemine organismides või keskkonnas. Regulaatorid järgivad rahvusvahelisi ja piirkondlikke raamistikke (nt OECD, ISO, REACH), et edendada riskihindamist ja ohutuse esmatähtsustust kõigi elutsüklielementide vältel. Täpne ohutuse hindamine ning iseloomustavad meetodid (TEM, SEM, XRD, DLS, AFM) on keskmes kvaliteetse ja ohutu arendamise jaoks.