Modificar propriedades de material com a nanotecnologia
As propriedades das nanopartículas pode ser personalizado para utilização numa aplicação em particular nanotecnologia por moléculas de adesão às nanopartículas, num processo denominado funcionalização.
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Fundamentos da funcionalização nanotecnologia
Quando um átomo está ligado a um outro átomo, o acessório é chamado de uma ligação química. A funcionalização é um processo que envolve a ligação átomos ou moléculas à superfície de uma nanopartícula com uma ligação química a mudar as propriedades de que nanopartículas.
A ligação utilizado na funcionalização pode ser ou uma ligação covalente ou uma ligao de van der Waals. Ligação covalente, no qual os elétrons são compartilhados entre os átomos envolve um átomo sobre os elétrons de compartilhamento de nanopartículas com um átomo na molécula, criando um vínculo muito forte.
Em uma ligação de van der Waals, atração eletrostática ocorre (cargas negativas e positivas sobre as moléculas e nanopartículas atraem-se mutuamente). Uma região de carga positiva da molécula ou de nanopartículas e uma região de carga negativa da molécula ou nanopartícula, formam uma ligação. O vínculo de van der Waals não é tão forte como uma ligação covalente, mas também não enfraquece as estruturas sendo ligados, como ligações covalentes fazer.
Por exemplo, se você está ligando moléculas de nanotubos de carbono, uma ligação covalente pode enfraquecer o nanotubo, enquanto uma ligação de van der Waals não. Portanto, embora as ligações covalentes são usados com mais frequência para a funcionalização, van der Waals ligação às vezes é útil. Um tal uso é funcionalizar um nanotubo de carbono por ligação de uma molécula de nanotubo usando van der Waals.
A funcionalização é usado para preparar nanopartículas para muitas utilizações, por exemplo:
Fazendo elementos sensores que podem ser usados para detectar níveis muito baixos de moléculas biológicas ou químicas ou para o diagnóstico de uma amostra de sangue.
nanopartículas de ligação às fibras ou polímeros para formar leves compósitos, de alta resistência.
Fazendo nanopartículas que podem ligar-se a moléculas biológicas presentes na superfície de células de doentes para produzir agentes de entrega de drogas específicas.
Fazendo nanopartículas que são atraídos por locais de fixação preparados, tais como superfícies que contenham certos tipos de átomos (enxofre é atraído para o ouro, por exemplo) para a montagem de auto-alinhados.
Faça nanocompósitos de nanopartículas funcionalizadas
Ao incluir nanoparticulas funcionalizadas em um material compósito, estas nanopartículas podem formar ligações covalentes com o material primário utilizado no compósito. Por exemplo, os nanotubos funcionalizados pode vínculo com polímeros para produzir um plástico mais forte. Em um composto de fibra de carbono, nanotubos funcionalizados ligação com as fibras de carbono para criar uma estrutura mais forte.
Nanocompósitos estão sendo usados em várias aplicações:
Uma variedade de nanopartículas como buckyballs, nanotubos e nanopartículas de sílica estão sendo usados com várias fibras para formar nanocompósitos usados em equipamentos esportivos, como raquetes de tênis para melhorar a sua força ou rigidez, mantendo-os leve.
Nanocompósitos utilizando nanotubos de carbono e polímeros estão sendo desenvolvidos para tornar naves espaciais mais leve.
Os nanocompósitos utilizando nanotubos de carbono em um epóxi estão sendo usados para fazer as lâminas do moinho de vento mais longo, permitindo que o moinho de vento para gerar mais energia.
As nanopartículas de argila são utilizados em materiais compósitos de plástico para reduzir a perda de dióxido de carbono a partir de garrafas de plástico, melhorando a vida de prateleira de bebidas carbonatadas.
Compósitos de nanopartículas e polímeros estão a ser desenvolvidos para a produção de plásticos, fortes leves para substituir os metais em carros.