nanoschaal

Nanoschaal is de orde van grootte tussen ongeveer 1 en 100 nanometer. Op deze schaal treden vaak afwijkende eigenschappen op door quantumconfinement en een extreem hoge oppervlak-tot-volume ratio, waardoor materialen anders reageren dan in bulktoepassingen. Nanomaterialen bestaan in diverse vormen, zoals nanopartikels, nanodeeltjes, nanodraden, nanotubes en nanoschaalfilms of -lagen.

Methoden voor karakterisatie omvatten elektronmicroscopie (transmissie- en scanning electron microscopy), atoomkracht- en scanning tunneling-microscopie, en spectroscopie- en diffractie-technieken. Samen geven deze technieken inzicht in structuur, grootteverdeling en samenstelling op nanoschaal.

Toepassingen zijn breed en interdisciplinair. In de geneeskunde worden nanomaterialen onderzocht voor gerichte medicijnafgifte, beeldvorming en diagnostiek. In elektronica en opto-elektronica maken nano-onderdelen zoals nanoscale transistors en quantumdots deel uit van nano-elektronica. Energie toepassingen omvatten verbeterde batterijen, supercondensatoren en efficiëntere zonnecellen. In de chemie en katalyse leveren nanopartikels vaak hogere activiteit en selectiviteit. Sensoren en milieutechnieken profiteren van verhoogde respons door grootte- en oppervlakte-effecten.

Uitdagingen zijn onder meer veiligheid en toxiciteit, milieu-impact, regulering, reproduceerbaarheid van fabricageprocessen, en schaalbaarheid en kosten. Nanoschaal wetenschappelijk onderzoek vereist samenwerking tussen fysica, chemie, materiaalkunde, biologie en engineering om voordelen te maximaliseren en risico’s te beheersen.

Zie ook nanotechnologie.