Nanostrukturerad

Nanostrukturerad beskriver ett material, en yta eller ett system som har strukturer eller funktioner på nanometerskalan, ungefär 1–100 nanometer. Genom att införa eller kontrollera sådana nanoskalainslag uppvisar materialet ofta avvikande egenskaper jämfört med samma ämne i större skala, till exempel ökad yta, förändrad optisk och elektrisk respons samt förbättrad kemisk reaktivitet. Nanostrukturering kan ske på två huvudsätt: top-down, där man minskar dimensioner genom lithografi, etsning och bearbetning; samt bottom-up, där strukturer byggs upp genom självorganisering, kemisk syntes, kolloidale system eller templating.

Vanliga nanostrukturer inkluderar nanoporer, nanoskaliga partiklar och porösa eller glänsande ytor, samt nanostrukturer i halvledare och kolbaserade material. Material och metoder används ofta för att öka ytans aktivitet och kontroll över funktioner på små skala. Exempel på tillämpningar är katalys och energiomvandling (tillgång till hög aktiv yta och snabb transport i batterier och superkondensatorer), sensorer och biomedicin (precis frisättning av läkemedel), fotonik och plasmonik samt beläggningar med förbättrad slitstyrka, antireflex och självrening.

Klassiska material som används i nanostrukturerad form inkluderar titandioxid (TiO2), zinkoxid (ZnO), nanoporer av kiseldioxid (mesoporösa material som MCM-41, SBA-15), kolbaserade nanostrukturer (grafen och kolnanorör) samt nanoportort guld. Forskning och industri fokuserar på karakterisering med TEM/SEM, AFM, XRD och ytbetsning (BET) samt på utmaningar som kostnad, skalbarhet och stabilitet i driftsmiljö.