nanopartikkeliin

Nanopartikkeli on hiukkanen, jonka koko on noin 1–100 nanometriä. Pienestä koostaan huolimatta nanopartikkelit voivat olla merkittäviä suurten materiaalien ominaisuuksien kannalta; niiden pinta-ala on suuri suhteessa tilavuuteen, ja ominaisuudet voivat riippua koosta, muodosta ja pinnan toiminnallisuudesta. Nanopartikkelit voivat olla metallisia (esimerkiksi kultaa tai hopeaa), oksidisia (esim. titaanioksidi), polymeerisiä tai hiiliin perustuvia.

Valmistus voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: top-down- ja bottom-up-menetelmiin. Top-down -menetelmät pienentävät suuria materiaaleja nanoiksi esimerkiksi mekaanisella jauhatuksella tai litografialla. Bottom-up -menetelmät rakentavat nanopartikkelit atomeista tai molekyyleistä kemiallisten reaktioiden tai biologisten menetelmien kautta; esimerkkejä ovat ratkaisu- tai hydrotermalinen kasvu sekä soluvälitteinen synteesi. Pintaan voidaan kiinnittää toiminnallisia ryhmiä tai antaa suojaava pinta.

Nanopartikkeleita tarkastellaan ja karakterisoidaan useilla menetelmillä. Elektronimikroskopia (TEM, SEM) antaa koon ja muodon kuvia; AFM kuvaa pintarakennetta. Spektralaiset ja kineettiset mittaukset, kuten UV– vispektroskopia, FTIR, Raman-spektroskopia sekä DLS:llä mitattu kokojakautuma, auttavat määrittämään koostumuksen, kokojen jakauman ja pinnan varaukset. Zeta-potentiaali antaa vaikutelman partikkelien stabiliteetista.

Sovellukset kattavat lääketieteen (kohdennettu lääkeannostelu, kuvantaminen), elektroniikan ja optiikan (kestävät johdot, sensorit), katalyysit ja energiateknologiat (batteriot ja superkondensaattorit) sekä ympäristö- ja materiaalintutkimus. Nanomateriaalien turvallisuus ja ympäristövaikutukset ovat keskeisiä tutkimus- ja sääntelykysymyksiä; riskinarviointi, annostus ja työpaikkojen suojaus sekä kansainväliset ohjeistukset (OECD, REACH) ohjaavat käytäntöjä.