nanohiukkasiin

Nanohiukkasiin viitataan nanoskoossa esiintyviin hiukkasiin, joiden koko on noin 1–100 nanometriä. Tämä pienikokoisuus antaa niille suuremman pinta-ala-tai tilavuussuhteen sekä usein kvanttiefektejä, jotka vaikuttavat niiden kemialliseen käytökseen, optisiin ja sähköisiin ominaisuuksiin. Näiden ominaisuuksien vuoksi nanohiukkaset voivat poiketa merkittävästi suurempien partikkeleiden käyttäytymisestä.

Nanohiukkasten ominaisuudet riippuvat koostumuksesta ja koosta sekä pintakäsittelystä. Metalliset nanohiukkaset voivat osoittaa plasmoniresonanssia, jolloin ne absorboivat tai heijastavat valoa tietyillä aallonpituuksilla. Puolijohteet voivat osoittaa kvanttiefekteja ja suurta sähkönjohtokkuutta tietyissä nanokokoisissa tiloissa. Pintakäsittely vaikuttaa reaktiivisuuteen ja turvallisuuteen.

Valmistusmenetelmät jaetaan top-down- ja bottom-up -lähestymistapoihin. Top-downin esimerkkejä ovat mekaaninen jauhaminen ja litografian kaltaiset menetelmät, joilla suuria kappaleita jaetaan pienemmiksi. Bottom-up -menetelmät rakentavat nanohiukkasia pienemmistä molekyyleistä tai alkuelementeistä, kuten kemiallinen syntetisointi, sol-gel-prosessi, kolloidisilla menetelmillä, kasvattamalla nanorakenteita tai plasmapohjaisella tai kemiallisella höyrykasvulla. Säädettäviä parametreja ovat pH, lämpötila, yhdisteiden määrä sekä reaktioaika.

Käyttökohteita ovat lääketiede (lääkekuljetus, kuvantaminen ja diagnostiset sovellukset), energia ja ympäristö (katalyysi, valokatalyysi sekä energiantuotantoon ja ympäristötekniikkaan liittyvät sovellukset), elektroniikka ja fotoniikka (anturit, valotehoiset diodit ja muistitekniikka), sekä kosmetiikka ja väriteollisuus (pigmentit).

Nanohiukkasista aiheutuu turvallisuus- ja ympäristöhuolia: pienikokoisilla hiukkasilla voi olla terveysvaikutuksia ja ne voivat vaikuttaa ympäristöön pitkällä aikavälillä. Siksi tutkimusta ja sääntelyä tehdään riskinarvioinnin ja avoimuuden parissa; EU:n REACH, OECD-ohjeet, ISO-standardit sekä kansalliset ohjeet. Nanohiukkasiin ovat pienikokoisia hiukkasia, joiden ominaisuudet eroavat suurimmista partikkeleista ja mahdollistavat monipuoliset sovellukset, mutta niihin liittyy turvallisuus- ja ympäristöarviointeja, joiden huomioiminen on tärkeää.