nanometerområdet

Nanometerområdet avser längdskalor omkring en till hundra nanometer, det vill säga ungefär 10^-9 till 10^-7 meter. I praktiken används ofta 1–100 nm som den definierande nanoskalan. På denna skala uppträder nya fenomen där yta-till-volym-förhållandet är mycket stort och kvantmekaniska effekter kan spela en framträdande roll, vilket gör material och strukturer betydligt olika jämfört med bulkmaterial.

Kännetecken för nanomaterial inkluderar ökad mekanisk styrka per vikt, förändrad elektrisk och optisk respons samt ökade kemiska reaktivitet på grund av stor yta. Egenskaperna är starkt beroende av storlek, form och sammansättning och kan beskrivas av begrepp som kvantkonfinering och ytbundna effekter.

Vanliga nanostrukturer är nanopartiklar, nanorör och nanoblad (grafen), kvantprickar samt tunna filmer och nanostrukturerade ytor. Exempelvis används kolnanorör och grafen i elektronik och kompositmaterial, medan kvantprickar används i optoelektronik och bioavbildning.

Tillverkning sker genom top-down-litografiska metoder, såsom jon- eller fotolitografi, samt bottom-up-syntes som kemisk deposition, självorganisering och katalytiska vägar. Denna mångfald av metoder åtföljs av avancerade mät- och bildtekniker som elektronmikroskopi och atomkraftmikroskopi samt spektroskopiska metoder för att bedöma storlek, form och ytförändringar.

Nanometerområdet används inom olika fält: elektronik och minnesenheter, medicin för diagnostik och målinriktad leverans av läkemedel, energi- och miljöteknik som effektiva ljuskällor, solceller och förbättrade beläggningar. Genom kontroll av struktur på nanometerskal kan nya funktioner uppnås.

Säkerhet och reglering uppmärksammar nanopartiklars hälso- och miljöpåverkan samt ansvar vid produktion, hantering och avfallshantering. Forskning fokuserar på standardisering av mått och riskbedömningar samt livscykelanalys för att bedöma långsiktiga konsekvenser.