Nanometerniveau

Nanometerniveau verwijst naar lengteschalen van ongeveer 1 tot 100 nanometer. Een nanometer is een miljardste meter (1 nm = 10^-9 m). Op dit schaalgebied treden kenmerken op die in grotere maatorders minder duidelijk zijn, zoals kwantumeffecten en een sterke oppervlak-op-volumeverhouding.

Eigenschappen van materialen kunnen op nanoschaal aanzienlijk afwijken van bulksoorten. Nanodeeltjes vertonen vaak verhoogde reactiviteit, gewijzigde optische en elektronische eigenschappen, en unieke kleuren of emitteerpatronen door quantum confinement en verhoogde oppervlaktestructuur. Voorbeelden zijn goud- en zilvernanodeeltjes, quantum dots en koolstofnanostructuren zoals nanotubes en grafen.

Onderzoek en toepassing op nanometerniveau gebruiken diverse beeld- en karakteriseringstechnieken. Transmissionele elektronenmicroscopie (TEM) en scanning-elektronenmicroscopie (SEM) geven afmetingen en morfologie, terwijl atomaire-kracht-microscopie (AFM) en scanning-tunneling-microscopie (STM) oppervlaktestructuur op nanoschaal tonen. Voor suspensies wordt often dynamische light scattering (DLS) gebruikt om grootteverdeling te bepalen; kristalstructuur wordt vaak geanalyseerd met röntgendiffractie (XRD).

Fabricage op nanoschaal omvat zowel top-down benaderingen zoals lithografie als bottom-up technieken zoals nanofabricage via zelforganisatie en chemische synthese. Deze combinatie maakt innovatie mogelijk in meerdere sectoren.

Toepassingen variëren van elektronica en fotonica op nanoschaal tot katalyse, geneesmiddelenontwikkeling (gerichte medicijnafgifte en beeldvorming), biosensoren en energieopwekking en opslag. Beoordelingen van veiligheid en milieu-impact nemen toe in onderzoek en regelgeving vanwege de unieke eigenschappen en mogelijke risico’s van nanomaterialen.