nanoskalaen

Nanoskalan, eller nanoskalaen, avser den fysiska storleksordningen där dimensionerna ligger ungefär mellan 1 och 100 nanometer. En nanometer är en miljarddel av en meter (10^-9 m). I denna storleksordning uppträder ofta egenskaper som skiljer sig från makroskopiska material, vanligtvis på grund av kvantmekaniska effekter och ett förhållande mellan yta och volym som är mycket stort.

Material på nanoskalan uppvisar ofta förändrade elektriska, mekaniska och kemiska egenskaper. Den höga yta-volymförhållandet gör nanomaterial i allmänhet mer reaktiva och svårare att stabilisera än deras större motsvarigheter. Exempel är nanopartiklar, nanorör och tvådimensionella material som kan ge nya färger, ökad styrka eller förändrad ledningsförmåga.

Tillverkning och studier av nanoskalan sker med olika metoder. Top-down-tekniker som litografi skär ned större strukturer till nanoskalor, medan bottom-up-tekniker bygger upp material genom kemiska reaktioner och självorganisation. Avbildning av nanostrukturer görs med transmissionselektronmikroskopi (TEM), scanningelektronmikroskopi (SEM), atomkraftsmikroskopi (AFM) och andra tekniker såsom STM samt ytspektroskopi.

Användningsområden för nanoskalan är breda. Inom medicin används nanoformuleringar för målinriktad läkemedelsleverans och bildgivning. Inom energi och miljö används nanopartiklar och nanostrukturer som katalysatorer och i energilagring. Inom elektronik och materialvetenskap främjas miniatyrisering och förbättrade materialegenskaper i sensorer, beläggningar och kompositer.

Utmaningar innefattar kontroll av storlek, form och agglomeration, samt skalbar tillverkning och kostnader. Hälso- och miljöhänsyn kräver studier av toxicitet och livscykelpåverkan hos olika nanomaterial. Samhälls- och regleringsfrågor kring risker, etik och ansvarsfull användning pågår i flera länder.