_19.jpg "singleclickstop=[on] header=[ความพิเศษของโลกนาโน] body=[
คุณลักษณะเชิงแสงที่ต่างไปจากเดิม - ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาที่สูงขึ้น - ความแข็ง
และความแข็งแรงที่ดึขึ้นกว่าเดิม]"){kind=small}
นาโนเทคโนโลยี  หน่วยที่ 2: ทำความรู้จักกับนาโนเทคโนโลยี ความพิเศษของโลกนาโน |
||||||
 |
||||||
การที่ขนาดของวัสดุมีขนาดเล็กลงเท่าใด ก็จะส่งผลโดยตรงกับสัดส่วนของจำนวนอะตอมที่อยู่บริเวณผิวหน้า และผิวสัมผัสของวัสดุเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น โดยที่การเพิ่มขึ้นของจำนวนอะตอมที่บริเวณผิวสัมผัสของวัสดุนั้น จะส่งผลให้วัสดุที่มีขนาดระดับนาโนมีคุณสมบัติทางไฟฟ้า สมบัติทางกายภาพ สมบัติทางแม่เหล็ก และสมบัติทางแสงแตกต่างไปจากวัสดุที่มีขนาดใหญ่อย่างสิ้นเชิง ทำให้ได้เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติต่างๆ แตกต่างไปจากเดิมและพิเศษแปลกใหม่อย่างไม่เคยพบมาก่อน
|
||||||
 |
||||||
โดยทั่วไปแล้วทองคำแบบก้อนจะมีสีเหลืองอย่างที่เราเคยเห็นกัน แต่ถ้าเราย่อหรือตัดให้ขนาดของทองคำเล็กลงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งมีขนาดอนุภาคเล็กมากในระดับนาโนเมตร จะส่งผลให้อนุภาคของทองคำนั้นมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นแสงที่มาตกกระทบมาก จึงทำให้เกิดปรากฏการณ์เชิงแสงที่เรียกว่า เซอร์เฟซ พลาสมอน เรโซแนนซ์ (surface plasmon resonance) ซึ่งจะส่งผลให้อนุภาคนาโนของทองคำนั้นดูดกลืนสเปคตรัมของแสงที่อยู่ในช่วงสีเขียว (ความยาวคลื่นประมาณ 520 นาโนเมตร) ดังนั้นแล้วจึงทำให้อนุภาคนาโนของทองคำเห็นเป็นสีแดงทับทิม (แทนที่จะเป็นสีเหลืองเหมือนกับตอนที่เป็นก้อน)
|
||||||
|
||||||
ดังนั้นแล้วเมื่อวัตถุมีขนาดเกรนของวัตถุอยู่ในระดับนาโนเมตรแล้ว คุณสมบัติอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นผิดแปลกไปจากเดิม ก็คือช่วงสเปกตรัมที่ถูกดูดกลืนของวัตถุนาโน โดยช่วงความยาวคลื่นของแถบดูดกลืนของวัตถุนาโนจะเป็นช่วงความยาวคลื่นที่สั้นลงกว่าเดิม (คือมีแนวโน้มไปสู่ช่วงแถบสเปกตรัมสีน้ำเงิน) และพบว่าช่วงความยาวคลื่นที่ถูกดูดกลืนนี้แปรผันตรงตามขนาดของวัตถุนาโน ตัวอย่างเช่น อนุภาคนาโนของสารกึ่งตัวนำแคดเมียมเซลิไนด์ (CdSe) จะมีช่วงสเปกตรัมที่ถูกดูดกลืนที่สั้นลงไปเรื่อยๆ ตามขนาดรัศมีของอนุภาคนาโน เป็นต้น (ก็คือยิ่งมีขนาดเล็กมากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีช่วงความยาวคลื่นของสเปกตรัมที่ถูกดูดกลืนสั้นลงเท่านั้น) |
||||||
|
||||||
 |
||||||
วัตถุที่มีขนาดในระดับนาโนเมตรจะมีอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงมาก เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุชนิดเดียวกันที่มีขนาดใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่น อนุภาคนาโนของธาตุทองคำที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 นาโนเมตร จะมีพื้นที่ผิวของอนุภาคสูงถึง 150 ตารางเมตรต่อกรัมเลยทีเดียว ด้วยเหตุนี้จึงทำให้วัตถุที่มีขนาดระดับนาโนจะมีจำนวนอะตอมที่อยู่บริเวณผิวหน้าสูงมาก ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิวหน้าวัสดุได้ง่ายมากขึ้น และยังเอื้อต่อการเกิดปรากฎการณ์ต่างๆ อันเนื่องมาจากความเร็วต่อการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีของบริเวณผิวหน้าของวัตถุ ตัวอย่างเช่น ธาตุทองคำที่ปกติจะเฉื่อยชาต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี แต่เมื่ออนุภาคมีขนาดเล็กในระดับนาโนเมตรแล้ว กลับมีคุณสมบัติเปลี่ยนไปเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีได้ที่ดีได้ |
||||||
|
||||||
|
||||||
วัสดุประเภทโลหะและเซรามิกที่มี ขนาดเกรน (grain size) ในระดับนาโนเมตร จะมีความแข็งแรงและความทนทานต่อการแตกหักสูงมากกว่าวัสดุชนิดเดียวกัน ที่มีขนาดเกรนในระดับไมโครเมตรหรือในระดับที่ใหญ่กว่า เช่นเดียวกันกับ โลหะที่มีโครงสร้างผลึกในระดับนาโนจะมีความแข็งแรงและความแข็งสูงกว่าโลหะที่มีขนาดผลึกใหญ่ และมีสมบัติในการต้านทานกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นด้วย มีความจุความร้อนจำเพาะมากขึ้น และสามารถขยายตัวได้ดีมากขึ้นกว่าเดิม ตัวอย่างเช่น โลหะทองแดงที่มีขนาดเกรนในระดับนาโนเมตรจะมีความแข็งสูงกว่าทองแดงปกติถึง 5 เท่า หรือในอนุภาคระดับนาโนเมตรของอะลูมิเนียม ส่งผลให้โครงสร้างของอะลูมิเนียมมีความเหนียวและแข็งแรงมากขึ้นกว่าอะลูมิเนียมในขนาดปกติ |
||||||
|
||||||
.jpg)
_37.jpg "singleclickstop=[on] header=[ความพิเศษของโลกนาโน] body=[คุณลักษณะเชิงแสงที่ต่างไปจากเดิม - ความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาที่สูงขึ้น - ความแข็งและความแข็งแรงที่ดึขึ้นกว่าเดิม]")
