Hopp over innholdet

Kategorier av nanomaterialer

Artikkelen tilhører Hva er nanoteknologi?, postet 15. jun 2009

Tore Tennøe
KONTAKTPERSON:

Tore Tennøe

Tradisjonelt identifiseres stoffer ut fra kjemisk struktur. For å kategorisere nanomaterialer er det i tillegg nødvendig å skille mellom ulike fysiske strukturer.

Andre sentrale skillelinjer går mellom stabile og ustabile materialer, og mellom transitive og ikke-transitive materialer.

Kjemiske strukturer

Nanomaterialer kan dannes av en rekke ulike kjemiske forbindelser. For eksempel er karbonnanorør og C60-fulleren bygd opp av grunnstoffet karbon.

Metalloksider er forbindelser mellom oksygen og metalliske grunnstoffer som titan og sink. Metalliske nanopartikler er bygd opp av rent metall eller av legeringer av metaller. Les mer om slike ulike nanopartikler her.

Fysiske strukturer

Basert på fysisk struktur kan vi skille mellom følgende hovedtyper av nanomaterialer:

  • Materialer hvor alle tre dimensjoner er på nanoskalaen (egentlige partikler).
  • Materialer hvor to dimensjoner er på nanoskalaen (tråder og rør).
  • Materialer hvor én dimensjon er på nanoskalaen (tynne overflater og belegg).
  • Materialer i bulk som har en indre struktur på nanoskalaen (for eksempel materialer med porer i nanostørrelse).

C60-fulleren

Nanopartikler

C60-fulleren og karbonnanorør er eksempler på de to første kategoriene; nanopartikler og -rør. Begge består av karbon, men de har forskjellige egenskaper. I førstnevnte danner karbonatomene en ball, i sistnevnte et rør.

Disse to hovedkategoriene har enkelte felles karaktertrekk som kan ha betydning for risiko, og på denne nettsiden lar vi begge kategorier falle inn under begrepet nanopartikler. Andre eksempler på nanopartikler er metalloksider som titandioksid og metalliske partikler av blant annet sølv og jern.

Nanopartikler brukes som regel i kombinasjon med andre materialer. I tillegg til fysisk og kjemisk struktur kan nanopartikler kategoriseres ut fra om de finnes i gass, i væske, er bundet til overflater eller er integrert i faste strukturer (kompositter). Mange materialer er laget for å endre karakter og kan derfor falle i flere kategorier gjennom sitt livsløp.

Stabile og ustabile nanopartikler

I tillegg til inndelingen etter fysisk-geometrisk og kjemisk struktur kan flere andre egenskaper være relevante for å kategorisere nanomaterialer – særlig partikler. I forbindelse med helse og miljø er det særlig relevant om partiklene vil bestå som partikler eller om de vil løses opp.

Ustabile partikler er partikler som løses opp til sine molekylære komponenter ved normale kjemiske betingelser. Vi forventer at disse molekylære komponentene vil være godt kjent fra før og at de faller innenfor tradisjonell forståelse og regulering. Et eksempel på slike ustabile nanopartikler er nanokapsler av fettstoffer, såkalte lipider.

Blant stabile nanopartikler finner vi blant annet titandioksid, karbonnanorør, fullerener og kvanteprikker. Med partikkelformen kan følge nye og ukjente egenskaper, og stabiliteten innebærer at slike egenskaper vedvarer over tid. Skillet mellom ustabile og stabile partikler er ikke presist, blant annet kan ustabile stoffer stabiliseres gjennom overflatebehandling.

Transitive og ikke-transitive nanopartikler

Nanopartikler kan være mer eller mindre transitive. I dette ligger det at nanopartiklenes egenskaper i mindre eller større grad kan avledes fra egenskapene hos materialet i større strukturer.

En forklaring på dette er at effekten av enkeltatomer blir mer og mer fremtredende etter hvert som strukturene forminskes. Mens effekten av enkeltatomer i større strukturer ”overdøves” av alle de andre atomene, vil disse spille en større rolle jo mindre strukturen blir.

Hos rent transitive nanopartikler kan ikke egenskapene avledes av egenskaper ved større strukturer. Et eksempel er kvanteprikker, som er designet slik at enkeltatomer ikke skal ”overdøve” hverandre, men snarere oppfører seg synkront. Dette innebærer at de avgir eller opptar energi av bestemte energinivåer.

LES OGSÅ

Hva er nanoteknologi?

Nanoteknologi er teknologi på atom- og molekylnivå. Teknologien utnytter unike egenskaper som opptrer på denne skalaen.

Les hele saken »

Inspirasjon fra naturen

Nanoteknologi innebærer noe ganske nytt. Men prinsippene og egenskapene som teknologien utnytter er godt kjent fra naturen.

Les hele saken »

Nanopartikler og deres egenskaper

Nanopartikler kan kategoriseres ut fra kjemisk og geometrisk struktur. Her kan du finne en enkel beskrivelse av sentrale nanopartikler, som karbonnanorør, C60-fulleren og titandioksid.

Les hele saken »