Характеристики наноматериалов

Наночастицы характеризуются такими физическими свойствами, как размер, форма, свойства поверхности, кристалличность и дисперсность.
а. Размер
Этот параметр может быть измерен в широком диапазоне для различных типов наноматериалов. Другие физические свойства, которые могут изменяться в зависимости от размера, применимы только к определенной подгруппе наноматериалов (например, металлам). Они не показывают четкого порогового значения, которое полезно для идентификации. Размер наноматериала определяется, как находящийся между 1 нм и 100 нм. Однако, нет научных доказательств того, что существует четкий порог размера или поворотный момент для изменений физико-химических свойств, из чего можно сделать вывод, что выбранное 100 нм отсечение является произвольным, а не научно обоснованным решением. Только для подгруппы наноматериалов − полупроводниковых металлов и оксидов металлов можно определить размерный диапазон: для этой группы некоторые физико-химические свойства изменяются, когда размер переходит от 20 нм до 30 нм .
б. Число частиц определенного размера
Важным аспектом определения является распределение по размеру. На практике, наноматериал будет состоять из частиц, имеющих немного разные размеры. Следовательно, чтобы обеспечить однозначные критерии для идентификации наноматериала, следует включить распределение по размерам. Если более 50% частиц находится в диапазоне размеров 1–100 нм, тогда материал определяется как наноматериал .
в. Площадь поверхности
Акцент на внешние размеры может исключать материалы с внутренней структурой (например, пористые материалы с относительно большой площадью внутренней поверхности) или материалы с поверхностной структурой на наноуровне

. Комиссия EC преодолела это разногласие путем включения удельной площади поверхности по объему в качестве альтернативного параметра . Кроме того, объемная удельная площадь поверхности может быть полезна при идентификации наноструктур в сильно агломерированных или агрегированных формах .
Значение 60 м2/см3 основано на объемной удельной площади поверхности идеальных сфер диаметром 100 нм. Значение выше 60 м2/ см3 указывает на то, что диаметр первичных частиц материала составляет 100 нм или меньше.
Однако, общепринятый метод измерения удельной площади поверхности доступен только для сухих порошков, это метод BET . Для наноматериалов в суспензии или других жидких или твердых матрицах методология и методы измерения находятся на ранней стадии разработки.
Существует несколько общих категорий методов, используемых для характеристики наночастиц. Методы микроскопии позволяют получать изображения отдельных наночастиц для характеристики их формы, размера и местоположения. Электронная микроскопия и сканирующая зондовая микроскопия являются доминирующими методами. Поскольку наночастицы имеют размер ниже предела дифракции от видимого света, традиционная оптическая микроскопия не является эффективной.
Спектроскопия, которая измеряет взаимодействие частиц с электромагнитным излучением в зависимости от длины волны, полезна для некоторых классов наночастиц для характеристики концентрации, размера и формы. Рентгеновская, ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная и ядерно-магнитно-резонансная спектроскопия могут быть использованы при исследовании наночастиц . Методы хроматографии, центрифугирования и фильтрации могут использоваться для разделения наночастиц по размеру или другим физическим свойствам