Объекты нанохимии. Классификации наночастиц

Поскольку нанохимия – наука сравнительно молодая, пока нет ни единой терминологии, ни классификации того, что она изучает. Более того: можно сказать, что классификаций столько

же, сколько ученых. Относительно общепризнанным считается, что нанохимия исследует получение и свойства различных наносистем.

Под наносистемой здесь понимается взвесь наночастиц размером не более 100 нм в некоторой среде. При этом сами наночастицы следует понимать как системы, состоящие из еще

7 Коллоиды занимают промежуточное место между растворами и суспензиями. Они состоят из диспергированных частиц (от "dispetsio" _ рассеяние) и дисперсионной среды, в которой распределены частицы, и отличаются меньшими, по сравнению с суспензий, размерами частиц (1_500 нм.) В отличие от суспендированных частиц, коллоидные частицы не осаждаются и не отделимы от дисперсионной среды обычными методами. Примеры коллоидов: дым, все виды аэрозолей, взбитые сливки, фруктовое желе, молоко, майонез, мыльная пена и т.п.

более мелких единиц – кластеров – минимальных строительных “кирпичиков” вещества. Размер кластера не превышает 10нм. Именно на уровне кластеров активно проявляются всевозможные квантовые эффекты.

В науке было немало попыток классифицировать объекты нанохимии. Следующая таблица поможет вам не запутаться в определениях:

Итак, примерами наносистем могут быть многоатомные кластеры и молекулы, нанокапли и нанокристаллы. Такой подход позволяет рассматривать единичные атомы как нижнюю границу нанохимии, а верхняя граница – это такое количество атомов в объекте, дальнейшее увеличение которого ведет к потере специфических свойств наночастицы – они становятся аналогичными свойствам компактного вещества. Количество атомов, определяющих верхнюю границу, индивидуально для каждого вещества.

По геометрическому признаку (мерности) нанообъекты можно классифицировать с разных точек зрения. Одни исследователи предлагают характеризовать мерность объекта количеством измерений, в которых объект имеет макроскопические размеры. Другие берут за основу коли-чество наноскопических измерений. Мы попробуем ввести классификацию, интегрирующую оба подхода:

Табл 7. Объединенная классификация оъектов нанохимии

Классификация нанообъектов по их мерности важна не только с формальной точки зрения. Геометрия существенно влияет на их физико-химические свойства.

В зависимости от вещества, формы кластеров и типа связи между атомами существует величайшее множество нанообъектов. Вот некоторые из них:

Частицы из атомов инертных газов

Это самые простые нанообъекты. Атомы инертных газов с полностью заполненными электронными оболочками слабовзаимодействуют между собой посредством сил Ван_дер_ваальса.

Рис 62. Наночастица из

16 атомов аргона

При описании таких частиц с достаточно хорошей точностью применима модель твердых шаров. Энергия связи, то есть энергия, затрачиваемая на отрыв отдельного атома от такой наночастицы, очень мала, поэтому они существуют при температурах не выше 10_100 К.