چرا مقیاس نانو اهمیت دارد؟
نانومتر يک واحد اندازه‌گيری است برابر با [SUP]9-[/SUP]10 متر و تمام اشياء و موجوداتی که اندازه آنها در حد 1 تا 100 نانومتر است، اشياء و موجودات نانو مقياس ناميده می‌شوند. اين روزها نام نانو را بسيار می‌شنويم: علوم و فناوری نانو، دانشمندان نانو، ستاد نانو، باشگاه نانو، سمينار نانو، کارگاه نانو، کتاب نانو و ... . به نظر شما چرا اين "نانو"ی بسيار کوچک اين‌قدر مهم شده و نامش بر سر زبان‌ها افتاده است؟
خواص مواد را می‌توان به دو بخش خواص فيزيکی و خواص شيميايي تقسیم‌بندی کرد. رنگ، شفافيت، خواص الکتريکی، خواص مغناطيسی، سختی، حلاليت، نقطه ذوب و ... ويژگی‌هايي هستند که آنها را با نام خواص فيزيکی می‌شناسيم و سرعت واکنش، واکنش‌پذيری و .... از جمله خواص شيميايي هستند. تجربه چند هزار ساله زندگی انسان به او نشان داده که در شرايط عادی، ويژگی‌های يک ماده خاص تا حد قابل قبولی ثابت است و به اين دليل است که ما می‌توانيم مواد را از روی خواصشان شناسايي کنيم.
موضوع جذابيت مقياس نانو نيز مربوط به خواص مواد است. يافته‌های دانشمندان نشان می‌دهد که خواص مواد در مقياس نانو بسيار متفاوت از مقياس ماکرو است. به عبارت ديگر اگر ذراتِ يک ماده خاص را در حد چند نانومتر (1 تا 100 نانومتر) کوچک کنيم، اين ذرات ويژگی‌های متفاوتی با ذرات بزرگ اوليه خواهند داشت. اين در حالی است که کوچک‌کردن ذزات يک تغيير فيزيکی است و ما انتظار نداريم که با اين تغيير فيزيکی، ويژگی‌های اصلی ماده تغيير کند. اين امر سبب گرديده مقياس نانو بيش از ساير مقياس‌ها مورد توجه قرار گيرد.
1)تغيير رنگ
شکل (2) - رنگ ذرات طلا را بر حسب اندازه
نانومتر يک واحد اندازه‌گيری است برابر با [SUP]9-[/SUP]10 متر و تمام اشياء و موجوداتی که اندازه آنها در حد 1 تا 100 نانومتر است، اشياء و موجودات نانو مقياس ناميده می‌شوند. اين روزها نام نانو را بسيار می‌شنويم: علوم و فناوری نانو، دانشمندان نانو، ستاد نانو، باشگاه نانو، سمينار نانو، کارگاه نانو، کتاب نانو و ... . به نظر شما چرا اين "نانو"ی بسيار کوچک اين‌قدر مهم شده و نامش بر سر زبان‌ها افتاده است؟
خواص مواد را می‌توان به دو بخش خواص فيزيکی و خواص شيميايي تقسیم‌بندی کرد. رنگ، شفافيت، خواص الکتريکی، خواص مغناطيسی، سختی، حلاليت، نقطه ذوب و ... ويژگی‌هايي هستند که آنها را با نام خواص فيزيکی می‌شناسيم و سرعت واکنش، واکنش‌پذيری و .... از جمله خواص شيميايي هستند. تجربه چند هزار ساله زندگی انسان به او نشان داده که در شرايط عادی، ويژگی‌های يک ماده خاص تا حد قابل قبولی ثابت است و به اين دليل است که ما می‌توانيم مواد را از روی خواصشان شناسايي کنيم.
موضوع جذابيت مقياس نانو نيز مربوط به خواص مواد است. يافته‌های دانشمندان نشان می‌دهد که خواص مواد در مقياس نانو بسيار متفاوت از مقياس ماکرو است. به عبارت ديگر اگر ذراتِ يک ماده خاص را در حد چند نانومتر (1 تا 100 نانومتر) کوچک کنيم، اين ذرات ويژگی‌های متفاوتی با ذرات بزرگ اوليه خواهند داشت. اين در حالی است که کوچک‌کردن ذزات يک تغيير فيزيکی است و ما انتظار نداريم که با اين تغيير فيزيکی، ويژگی‌های اصلی ماده تغيير کند. اين امر سبب گرديده مقياس نانو بيش از ساير مقياس‌ها مورد توجه قرار گيرد.
1)تغيير رنگ
شکل (1) – مقايسه ذرات شيشه خرد شده و شیشه سالم
حتما بارها خرده‌های يک شيشه شکسته شده را ديده‌ايد. ذرات حاصل از شکستن يک شيشه هر چه قدر هم که کوچک باشند، باز به بی‌رنگی و شفافيت شيشه اوليه هستند. اما اين قاعده در مقیاس نانو صادق نيست. يعنی موادی وجود دارند که رنگ ذرات چند نانومتری آنها، با رنگ ذرات بزرگ‌ترشان متفاوت است. طلا و نقره شناخته شده‌ترين نمونه‌های اين مواد هستند. شکل (2) نمودار تغييرات رنگ ذرات طلا را بر حسب اندازه آنها نشان می‌دهد. اين پديده در دنيای ماکرومقياس ما يک اتفاق غير معمول است اما از آن غيرعادی‌تر اين است که نانو ذرات نقره با تغيير شکل هندسی هم تغيير رنگ می‌دهند. شکل (3) رنگ ذرات نقره و طلا را در شکل‌های هندسی مختلف نشان می‌دهد.
شکل (2) - رنگ ذرات طلا را بر حسب اندازه
شکل (3) - رنگ نانوذرات نقره و طلا در هندسه‌های مختلف
