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Nanopartícula

Una nanopartícula (nanopolvu, nanoracimu, o nanocristal) es una partícula microscópica con polo menus una dimensión menor que 100 nm. Actualmenti las nanopartículas son un área d'intensa investigación centífica, debíu a una amplia variedá d'aplicacionis potencialis en los campus e bioméicus, óticus, y electrónicus. Las partículas están calificás pol su diámetru.[1] Las partículas ultrafinas son las mesmas que las nanopartículas enti 1 y 100 nanómetrus en tamaño. Las partículas gruesas cubren un rangu d'enti 2,500 y 10,000 nanómetrus. Las partículas finas están enti los 100 y 2,500 nanómetrus.

MET (a, b, y c) imágenis de silica mesoporosa prepará con diámetros e: (a) 20nm, (b) 45nm, y (c) 80nm. SEM (d) imagen de (b). Los recuadros son aumentus e partículas e silica mesoporosa.

La investigación de nanopartículas es actualmenti un área d'intensu interés centíficu debíu al su potencial en aplicacionis bioméicas, ópticas y electrónicas.[2][3][4][5]

Propiedadis

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1 kg de partículas e 1 mm3 tié la mesma área de superfici que 1mg de partículas e 1 nm3

Las nanopartículas son e gran interés centíficu, de hechu, son un puenti enti los materialis a granel y las estructuras atómicas o molecularis. Un material e granel debe tenel propiedadis físicas constantis, sin importal el su tamaño, pero en una nano escala, las sus propiedadis son observás. Asín, las propiedadis los materialis cambian mientrasla su talla se aproxima a la nano escala y conformi el porcentaji de átomus en la superfici d'un material se güervi significativa. Pa los materialis e granel más largus d'un micrómetru, el porcentaji d'átomu en la superfici es insignificanti en relación al número d'átomu en el material e granel. Las propiedadis interesantis y a vezis inesperás e las nanopartículas están ahí pola larga área de superfici del material, el cual domina las contribucionis hechas polos pequeñus gruesus del material.

Las nanopartículas posein frecuentementi propiedadis ópticas inesperás en tantu sean suficientementi pequeñas a confinal los sus electronis y producil efectus cuánticus. [4] Por ejemplu, nanopartículas d'oru aparecin e color roju oscuru en solución. Las nanopartículas d'oru amarillu y silicón gris son rojus. Las nanopartículas d'oru ebullin en temperaturas más bajas (~300 °C pa 2.5 nm) que las losas d'oru (1064 °C);[6] L'absorción e radiación solar es mayor en los materialis compuestus e nanopartículas qu'en las sus capas finas e varias capas del material. En las aplicacionis e nirgía solar fotovoltaica y solar termales, controlandu el tamaño, forma y material las partículas, haziendu posibli el control e la absorción solar.[3][5][7]

Otra propiedá dependienti del su tamañu es el confinamientu cuánticu de partículas semiconductoras, la resonancia en el plasmón superficial en algunas partículas e metalis y superparamagnetismu[4] en materialis magnéticus. Lo cual es irónicu es que los cambius en propiedadis físicas no son deseablis. Los materialis ferromagnéticus que son más pequeñus que 10 nm puén cambial la su direzión e magnetización usandu la nirgía termal e la temperatura ambienti, provocandu que no sean almacenablis.[8]

Las suspensionis e nanopartículas son posiblis puestu que la interazión e la superfici la partícula con el solventi es suficientementi huerti pa superal las diferencias e densidá, lo cual e otra manera resultaría en un material hundiéndosi o flotandu en un líquidu.

El radiu del volumin del área de superfici las nanopartículas provein una tremenda huerza que conduci a la difusión, especialmenti en temperaturas elevás. La sinterización pué llevalsi a cabo en temperaturas más bajas, en escalas e tiempus más cortus pa partículas más largas. En teoría, estu no afecta la densidá del productu final, manqui dificultadis con el fluju y la tendencia las nanopartículas a aglomeralsi lo complica. Por otra parti, las nanopartículas án resultau presental propiedadis adicionalis a varius productus del día a día. Por ejemplu, la presencia las nanopartículas del dióssidu de titaniu imparti lo que se conoci comu'l efectu d'autolimpieza, y el tamañu siendu d'un nano-rangu, las partículas no puen sel observás. S'á encontrau que las partículas del óssidu de zinc tien propiedadis pa bloqueal rayus ultravioleta, comparau con el su sustitutu de granel. Esta es una las razonis polas cualis s'estila usal en la preparación e protectoris solaris,[9] y es completamenti fotoestabli.[10]

Cuandu s'incorporan nanopartículas e arcilla en matricis e polímerus, incrementa el refuerzu, produciendu plásticus más huertis, verificablis por una temperatura de transición vítrea más arta y otrus exámenis e propiedadis mecánicas. Estas nanopartículas son dolorías, e impartin las sus propiedadis al polímeru. Las nanopartículas s'án aunau a fibras textilis pa crial ropa inteligenti y huncional.[11]

Las partículas metálicas, dieléctricas y semiconductoras án síu formás, asín comu estructuras híbridas (nanopartículas core-shell).[2] Las nanopartículas hechas de material semiconductor puen tamién sel etiquetás comu puntus cuánticus si son suficientementi pequeñas (10 nm aprox.) pa que la cuantificación e la nirgía eléctrica ocurra. Ichas nanopartículas s'estilan en aplicacionis bioméicas comu acarreaoris e medicamentos y agentis d'imagen.

 
Nano partícula semiconductora (puntu cuánticu) de sulfitu de plomu con preservación completa por aceu oleicu, oleilu e hidroxilu (tamañu ~5nm)

Nanopartículas suavis y semi-sólidas s'án manufacturau. Un prototipu de nanopartícula de naturaleza semi-sólida es el liposoma. Varius tipus e liposomas s'estilan actualmenti clínicamenti comu sistemas e entrega pa medicamentus y vacunas contra el cancru.

Nanopartículas con una mitá hidrofilica y la otra mitá homofóbica se les nombra partículas Janus y son particularmenti efectivas pa estabilizal emulsionis. Puen acomodalsi por sí solas en interfacis e áugua/aceiti y actúan comu surfactantis sólidus.

Igualmenti, s'án identificau argunus tipus e nanopartículas con propiedadis antioxidantis.[12]

Véasi tamién

Edital

Huentis

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  1. ↑ Module 3: Characteristics of Particles – Particle Size Categories. epa.gov
  2. ↑ 2,0 2,1 url=https://www.researchgate.net/publication/257069577_Small_Particles_Big_Impacts_A_Review_of_the_Diverse_Applications_of_Nanofluids?ev=prf_pub. doi=10.1063/1.4754271. "Small particles, big impacts: A review of the diverse applications of nanofluids". (2013). Taylor Robert, Coulombe Sylvain, Otanicar Todd, Phelan Patrick, Gunawan Andrey, Lv Wei, Rosengarten Gary, Prasher Ravi, Tyagi Himanshu. Journal of Applied Physics. 113
  3. ↑ 3,0 3,1 url=https://www.researchgate.net/publication/257069677_Nanofluid-Based_Optical_Filter_Optimization_for_PVT_Systems?ev=prf_pub. doi=10.1038/lsa.2012.34. "Nanofluid-based optical filter optimization for PV/T systems". (2012). Taylor, Robert A. Otanicar, Todd. Rosengarten, Gary. Light: Science & Applications; 1(10):e34
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 10.1364/AO.52.006041
  5. ↑ 5,0 5,1 url=https://www.researchgate.net/publication/235786101_Feasibility_of_nanofluid-based_optical_filters?ev=prf_pub. doi=10.1364/AO.52.001413|title=Feasibility of nanofluid-based optical filters. (2013). Taylor, Robert A. Otanicar, Todd P., Herukerrupu Yasitha, Bremond Fabienne, Rosengarten Gary, Hawkes Evatt R., Jiang Xuchuan, Coulombe Sylvain. "Applied Optics"; 52(7):1413–22. pmid=23458793}}
  6. ↑ Buffat, Ph., Borel, J.-P. "Size effect on the melting temperature of gold particles". Physical Review A; 13(6): 2287. (1976). |doi = 10.1103/PhysRevA.13.2287
  7. ↑ url=https://www.researchgate.net/publication/51450657_Nanofluid_optical_property_characterization_towards_efficient_direct_absorption_solar_collectors?ev=prf_pub. doi=10.1186/1556-276X-6-225. "Nanofluid optical property characterization: Towards efficient direct absorption solar collectors". (2011). Taylor Robert A., Phelan Patrick E., Otanicar Todd P., Adrian Ronald, Prasher Ravi. Nanoscale Research Letters; 6(1):225.
  8. ↑ Magnetic nanoparticles. Gubin, Sergey P. (2009). isbn=3-527-40790-1
  9. ↑ Sunscreen. url=http://www.fda.gov/Radiation-EmittingProducts/RadiationEmittingProductsandProcedures/Tanning/ucm116445.htm%7Cpublisher=U.S. Food and Drug Administration
  10. ↑ doi=10.1016/S0190-9622(99)70532-3. pmid=9922017. (1999) Mitchnick, MA., Fairhurst, D., Pinnell, SR. "Microfine zinc oxide (Z-cote) as a photostable UVA/UVB sunblock agent". 40(1):85–90. Journal of the American Academy of Dermatology
  11. ↑ url=http://nanotextiles.human.cornell.edu/%7Ctitle=The Textiles Nanotechnology Laboratory|work=nanotextiles.human.cornell.edu
  12. ↑ González D., De Nicola, M., Bruni, E., Caputo, F., Rodríguez, A.B., Pariente, J.A., Ghibelli, L. (2014). "Nanoceria protects from alterations in oxidative metabolism and calcium overloads induced by TNFa and cycloheximide in U937 cells: pharmacological potential of nanoparticles". Molecular and Cellular Biochemistry 397: 245-253.

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