CC BY
4
ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 620.111
Воробьев К.А. студент 1 курса направление «Нефтегазовое дело» Инженерная Академия Российский университет дружбы народов
Россия, г. Москва ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ПРИ ПЕРЕХОДЕ НА НАНОУРОВЕНЬ
Аннотация:
В статье рассматриваются различные химические свойства металлических частиц на наноуровне. Автор исследует «поведение» данных частиц, акцентируя внимание на историю развития нанотехнологий.
Предлагая новый подход к изучению химических свойств наночастиц, автор показывает, как простые молекулы переходят на новый уровень.
Ключевые слова: нанотехнологии, наночастицы, наноуровень, металлы, химические свойства.
Vorobyev K.A.
Student
1 course, Engineering Academy, Direction of "Oil and gas business"
Peoples' Friendship University of Russia
Russia, Moscow
CHANGES IN THE CHEMICAL PROPERTIES OF METALLIC PARTICLES IN THE TRANSITION TO THE NANO-LEVEL
Annotation:
The article considers various chemical properties of metallic particles at the nanoscale. The author investigates the "behavior" of these particles, focusing on the history of nanotechnology development.
Offering a new approach to studying the chemical properties of nanoparticles, the author shows how simple molecules move to a new level.
Keywords: Nanotechnologies, nanoparticles, nanolevel, metals, chemical properties.
Все известные металлы (золото, медь, железо, цинк, свинец, вольфрам, молибден и др.) обладают различными, физико-механическими (ковкость, тягучесть, крепость, хрупкость, температура плавления и т.п) и физико-химическими (электропроводимость, валентность, окисляемость и др.) свойствами.
До начала ХХ1 века эти свойства были определены для чистых металлов.
Истощение минерально-сырьевой базы мира привело к тому, что металлы стали добывать, в том числе из техногенного и нетрадиционного сырья. Например, золото стали извлекать из пирита (Бе28), где золото встроено в кристаллическую решетку минерала.
В XXI веке с развитием приборной аналитической инструментальной базы было исследовано состояние металлов, находящихся на наноуровне. Наноразмерность представляет собой величину в 1*10-9М (или 1 нм). Учёным удалось доказать, что физико-механические и физико-химические свойства большинства металлов в этом диапазоне принципиально меняются, что позволяет использовать ив в новых условиях и по новому.
Объяснение этого феномена находится в области квантовой физики и химии наноматериалов. На наноуровне химические элементы (в том числе -многие металлы) проявляют как свойства частицы, так и волны.
Ещё одно объяснение особых свойств наночастиц большинства металлов обусловлено тем, что в отличие от их массового состояния (слитка), где на один поверхностный атом металла приходится сотни тысяч атомов находящихся в глубине, а в наносостоянии гораздо меньше -несколько десятков.
Свойства атома в кристаллической решётке металла определяются его атомным окружением (числом более близких и более удалённых соседей и количеством этих самых соседей), а также размером координационных сфер этого атома.
Следовательно, когда металлы находятся в наносостоянии, то у них изменяется пространственное расположение атомов (конфигурация) и число связей между атомами в сторону уменьшения.
История возникновения нанотехнологии.
Основоположником нанотехнологии является американский физик Ричард Фейнман (в 1959 году), но сам термин «нанотехнология» появился в 1974 году, его употребил японский физик Норио Танигути, назвав им изделия размеров несколько нанометров [1]. Но тот факт, что наименьшие частицы разных веществ имеют различные свойства, чем те же вещества, но с более большими размерами этих самых частиц, был известен намного раньше.
Так, примерно в 400 году до н.э. древнегреческий философ Демокрит предполагал, что абсолютно все вещества состоят из особых неделимых частиц, которые, впоследствии, он назвал атомами. Это было феноменальное предположение, которое сопровождает науку уже более чем две тысячи лет.
А что мы понимает под понятием «наночастица»?
Под понятием «наночастицы» можно представить почти все супрамолекулярные системы. Но на самом деле под наночастицами подразумевают конкретные (искусственно созданные) молекулярные
конструкции. Их можно разделить на несколько классов:
I. Биологические и биогенные наночастицы (ферменты, молекулы ДНК и РНК, рибосомы, вирусы и др.) [2];
II. Полимерные наночастицы (полимолочная и полигликолевая кислоты, полиэтиленгликоль, и др.) [3];
III. Дендримеры (являются обособившимся классом полимеров с сильно разветвлённой структурой связи.) [4];
IV. Углеродные наночастицы (имеют близкое сходство к липидным структурам; при этом способны образовывать комплексы с пептидами и ДНК.) [5];
V. Неорганические наночастицы (наноструктуры, полученные на основании оксида кремния и/или различных металлов (золото, серебро, платина)) [5];
Наночастицы составляют переходную форму от простых молекул к сложным функциональным системам. Прогресс при
создании наночастиц приводит к тому, что появляются новые свойства объектов, используемых для их дальнейшего исследования.
Уникальная структура наночастиц придаёт объектам совершенно другие свойства, по сравнению с простыми металлами и различными химическими соединениями, а сам переход на наноуровень открывает нам совершенно иные свойства, к примеру, алюминия, который используются для создания новых катализаторов для их последующего приминения. Использованные источники:
1. Балабанов И.В., Балабанов В.И. Нанотехнологии: правда и вымысел.: Эксмо; Москва; 2010
2. Bramson J., Dayball K., Evelegh K., Wan Y.H., Page D., Smith A. (2003). Enabling topical immunization via microporation: a novel method for pain-free and needle-free delivery of adenovirus-based vaccines. Gene Ther. 10, 251-260.
3. Moghimi S.M., Szebeni J. (2003). Stealth liposomes and long circulation nanoparticles: critical issues in pharmacokinetics, opsonization and protein-binding properties. Prog. Lipid. Res. 42, 463-478.
4. Yang H., Kao W.J. (2006). Dendrimers for pharmaceutical and biomedical applications. J. Biomater. Sci. Polymer 17, 3-19.
5. Hughes G.A. (2005). Nanostructure-mediated drug delivery. Nanomedicine 1, 22-30.
