Nanoszerkezetek

Nanoszerkezetek olyan szerkezetek vagy anyagok, amelyek legalább egy méret-dimenziója a nanométeres skálán van. A jellemző tartomány gyakran 1–100 nanométer. A nanoméret miatt megnövekedhet a felület-arány és kvantumhatások léphetnek fel, ami új vagy különleges fizikai, kémiai és optikai tulajdonságokat eredményezhet.

Dimenzionalitás szerint a nanoszerkezeteket különböző kategóriákba sorolják: zero-dimenziós részecskék (például kvantumpontok, nanopartikulumok), one-dimensional elemek ( nanorudak, nanotubusok), két-dimenziós lemezek (grafénszerű nanosíkok) és háromdimenziós nanostruktúrák, amelyek gyakran porózusak vagy hálózatszerűen összekapcsolódóak.

Előállításukhoz két fő megközelítést használnak. A bottom-up módszerek molekulákból vagy atomokból építik fel a szerkezetet, például kémiai szintézis vagy önszerveződés útján. A top-down megközelítés nagyobb szerkezetekből farag le nanoszintű részleteket, gyakran litográfiával, marással vagy más finomítással.

Jellemző tulajdonságok közé tartozik a magas felület-arány, a kisméretű tömeg és a módosítható összetétel, amely lehetővé teszi különböző optikai, elektronikai, katalitikus és érzékelési alkalmazásokat. A nanoméret gyakran befolyásolja a fény- és töltésátviteli tulajdonságokat.

Alkalmazások széles köre létezik: elektronikai és fotonikai eszközök, energia-tárolási megoldások (akkumulátorok, szuperkapacitások), katalízis, környezetvédelmi technológiák, gyógyszer-diagnosztika és célzott gyógyszer-kijuttatás, valamint különféle érzékelők. A terület folyamatos kutatási és fejlesztési központ, amely környezeti és egészségügyi szempontokat is figyelembe véve fejlődik.

Biztonság és etika: a nanoszerkezetek potenciálisan különböző toxicitást és környezeti hatásokat mutathatnak, ezért kockázatértékelés és szabályozási keretek fontosak a felelős alkalmazás érdekében.