nanomaterialvetenskap

Nanomaterialvetenskap är studiet av material där funktionella enheter eller strukturer befinner sig på nanometerskala (1–100 nm). Forskningen fokuserar på hur nanoskaliga egenskaper påverkar fysik, kemi och biologi och hur man designar och tillverkar strukturer och material med skräddarsydda egenskaper.

Två huvudtilgångar dominerar området: top-down och bottom-up. Top-down innebär nedbrytning eller omformning av större strukturer genom litografi eller mekanisk bearbetning; bottom-up bygger material från molekyler eller nanopartiklar genom kemisk syntes, självorganisering eller molekylära reaktioner. Karakterisering av nanomaterial kräver tekniker som transmissions-elektronmikroskopi (TEM), skannings-elektronmikroskopi (SEM), AFM, X-ray diffraktion (XRD), dynamisk ljusspridning (DLS) och sorptionsmätningar som BET.

Typiska nanomaterial inkluderar nanopartiklar, nanorör, nanoskikt, kvantprickar och nanokompositmaterial. De kännetecknas av egenskaper som ökat yta–volymförhållande, kvantiska effekter och förbättrad kontroll över ljus, elektrisk ledning eller kemiska reaktioner.

Användningsområden finns inom katalys, energi (batterier, superkondensatorer), elektronik och optik (färg, plasmonik), biomedicin (leverans av läkemedel, bilddiagnostik) och miljöteknik (vattenrening, avskiljning av föroreningar). Säkerhet och hållbarhet är centralt: nanoskaliga material kan uppvisa olika toxicitetspotentialer och miljöpåverkan, vilket kräver riskbedömning, god hantering och reglering enligt nationella och internationella riktlinjer och standarder.

Historiskt utvecklades nanomaterialvetenskap under andra hälften av 1900-talet och kopplades till framväxande nanoteknik. Begreppet nano blev vanligt i forskning och industri under 1990-talet och inledde intensiva studier av nanomaterialens egenskaper och tillämpningar.