ננו-חלקיק

ננוחלקיקי ונדיום אוקסיד

ננו-חלקיק הוא חומר ננומטרי. היחס הגדול בין מספר האטומים על שטח פני הננו-חלקיק למספר האטומים הכולל בננו-חלקיק, מעניק לננו-חלקיקים תכונות ייחודיות. ננו-חלקיקים נקראים פעמים רבות נקודות קוונטיות.

ננו-חלקיקים נחקרים במסגרת הננוטכנולוגיה. מחקר זה זוכה לתנופה בזכות יישומים אפשריים רבים של ננו-חלקיקים ברפואה, באופטיקה ובאלקטרוניקה.

ניתן לסווג את הננו-חלקיקים לשתי קבוצות עיקריות:

ננו-חלקיקים מתכתיים ואנאורגנים.
ננו-חלקיקים אורגניים.

ננו-חלקיקים מתכתיים מעוררים עניין רב, בשל היכולת שלהם לשמש מוליכים בתעשיית האלקטרוניקה. כמו כן ננו-חלקיקים ממתכות פאראמגנטיות או פרומגנטיות נקראים ננו-חלקיקים מגנטיים והם בעלי יכולת הכוונה על ידי שדות מגנטיים.

ישנן שתי שיטות עיקריות לייצור של ננו-חלקיקים:

top-down - בשיטה זו מופעל כוח על מצע חומר כדי לכתוש את חלקיקיו עד לגודל ננומטרי.
bottom-up - בשיטה זו מבצעים סינתזה בכימיה רטובה של תרכובות שונות, תחת תנאים מסוימים (טמפרטורה, לחץ, פרק זמן ועוד), אשר באמצעות הריאקציה הכימית והתנאים הרלוונטיים, הופכים לחלקיקים בגודל ננומטרי.

אפיון

ישנן מספר שיטות לאפיון ננו-חלקיקים.

Dynamic light scattering - מתבסס על התנועה הבראונית של חלקיקים כאשר הם מוקרנים באורך גל הגדול מקוטרם. שיטה זו מאפשרת לקבוע בדיוק טוב את גודל החלקיקים במדיומים שונים.
קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן - או XRD - שיטה המבוססת על אפיון באמצעות קרני X.
מיקרוסקופיית אלקטרונים - משמש בעיקר לאפיון של ננו-חלקיקי מתכת ומוליכים למחצה. שיטה זו נותנת "תמונה" לגבי המשטח הננוחלקיקי.

תופעות בננו-חלקיקים

תופעה הנצפית בחלקיקים בגדלים ננומטרים היא שצורת וגודל החלקיק משנים את צבע החומר. בדרך כלל, תופעה זו נצפית כאשר הננו-חלקיקים מוכנסים לתמיסה ואז ניתן לראות שלאותו החומר צבעים שונים, הנקבעים על ידי גודל חלקיקי-הננו שבתוך התמיסה.