Skoči na vsebino

KARAKTERIZACIJA NANODELCEV IN NANOMATERIALOV

Nanodelci so premajhni, da bi jih videli s prostimi očmi. Tudi z običajnimi optičnimi mikroskopi, ki imajo povečave tja do 3000-krat, je mogoče videti samo največje nanodelce ali pa tiste v obliki vlaken, če odbijajo svetlobo.


Za opazovanje nanodelcev so torej nujni mikroskopi, ki uporabljajo kot vir prenosa slike valovanje z bistveno manjšo valovno dolžino od velikosti delcev. Tak je npr. presevni elektronski mikroskop (TEM), ki ima ločljivost 0,12 nm in doseže povečave do 1,5 milijona. Delce lahko prepoznamo po obliki, sipanju elektronov na ravninah atomov, če je delec kristaliničen, ali pa naredimo kemijsko analizo na način, da analiziramo rentgenske žarke, ki nastanejo pri trkih elektronov z atomi nanodelca. Rentgenska mikroskopija je trenutno še v razvoju, ločljivosti so premajhne za podrobno opazovanje posameznih nanodelcev, čeprav so napovedi zelo obetavne in so prve slike že posnete.


Vrstični elektronski mikroskop (SEM) je najbolj razširjen tip mikroskopa v raziskovalnih in razvojnih laboratorijih. Z njim opazujemo površino vzorcev z nanometrsko ločljivostjo in z zajemanjem rentgenskih žarkov je mogoča tudi določitev kemijske sestave vzorcev.


Druga možnost opazovanja nanodelcev je uporaba metod, kjer se sonda ali tipalo delcu zelo približa in izmeri vpliv tega delca na tipalo. Pri tunelskem mikroskopu (STM) izmerimo jakost električnega toka, pri mikroskopu na atomsko silo (AFM) pa silo med konico in vzorcem. Oba mikroskopa omogočata tudi opazovanje atomov na površini in premikanje manjših nanodelcev ter celo kontrolirane kemijske reakcije med posameznimi atomi.


Orodja za karakterizacijo nanodelcev v prašni obliki, kot na primer rentgenska difrakcija (XRD), masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS) ali atomska absorpcijska spektrometrija (AAS), se lahko uporabljajo za ugotavljanje elementne sestave. BET (Brunauer, Emmett, Teller) metoda adsorpcije dušika pa se uporablja za določanje specifične površine vzorcev.


Med najbolj pomembnimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi je porazdelitev velikosti delcev v suspenzijah. Za merjenje porazdelitev velikosti so na voljo številne metode, na primer dinamično sipanje svetlobe (DLS).
Potencialno toksične materiale je potrebno raziskati tako v proizvedenem stanju kot tudi v bioloških sistemih, v specifični uporabi za uporabo pri človeku ali v določenem ekosistemu. Karakterizacija materiala v proizvedenem stanju daje informacije za varnostni list določenega produkta, karakterizacija v bioloških sistemih pa je potrebna zaradi tega, ker se lastnosti nanomaterialov lahko bistveno spremenijo, še posebej zaradi aglomeracije/agregacije delcev.


V katerikoli študiji nanomaterialov je pomembno, da je vzorec, ki je predstavljen, reprezentativni vzorec substance in da so velikost delcev in karakteristike njihovih oblik merjene v njihovem najbolj relevantnem dispergiranem stanju.