Opis
Nanocząstki występowały w przyrodzie od zawsze, jednak dopiero niedawno poznano wielkie możliwości ich zastosowania w wielu dziedzinach techniki. Stało się to za przyczyną ogromnego zainteresowania nanocząstkami, zarówno w środowisku naukowym, pragnącym zrozumieć i wyjaśnić zjawiska w nanoskali, jak i przemysłowym, chcącym wykorzystać niezwykłe cechy nanocząstek do poprawy jakości całej gamy produktów. Publikacja przedstawia specyficzne właściwości nanocząstek, wynikające z ich rozmiarów, metody ich charakteryzowania, wytwarzania oraz obszary zastosowania. Skierowana jest do studentów kierunków ścisłych i technicznych - fizyki, chemii, inżynierii materiałowej - oraz wydziałów mechanicznych, budowlanych i elektrycznych. Będzie użyteczna również dla pracowników przedsiębiorstw działających w innowacyjnych sektorach gospodarki, wykorzystujących zaawansowane materiały. Spis treściWprowadzenie Krzysztof J. Kurzydłowski, Małgorzata Lewandowska 13 1. Różne sposoby postrzegania nanotechnologii Witold Łojkowski, Anna Świderska-Środa, Joanna Sobczyk 17 1.1. Wprowadzenie 17 1.2. Czym jest nanotechnologia 18 1.3. Jaka jest dzisiejsza nanotechnologia 19 1.4. Nanotechnologia w oczach środowiska akademickiego 21 1.5. Nanotechnologia z punktu widzenia przemysłu 24 1.6. Nanotechnologia w oczach rządów i instytucji finansujących naukę 26 1.7. Nanotechnologia w świecie przepisów, praw i standardów 27 1.8. Nanotechnologia w odbiorze społeczeństwa 28 1.9. Wpływ polityki edukacyjnej na rozwój nanotechnologii 29 1.10. Podsumowanie 30 Literatura 33 2. Technologie otrzymywania nanocząstek Urszula Narkiewicz 35 2.1. Metody wytwarzania nanocząstek w fazie ciekłej 38 2.1.1. Strącanie 39 2.1.2. Metoda zol–żel 43 2.1.3. Metody koloidalne 44 2.1.4. Metody solwotermalne 44 2.2. Metody otrzymywania nanocząstek w fazie gazowej 45 2.3. Metody otrzymywania nanocząstek w fazie stałej 47 2.4. Inne metody otrzymywania nanocząstek 48 2.4.1. Metoda samoorganizacji 48 2.4.2. Metoda wyładowania łukowego 48 2.4.3. Rozdrabnianie wybuchowe i elektroeksplozja 49 2.4.4. Techniki mikrofalowe 49 2.4.5. Techniki ultradźwiękowe 50 2.4.6. Metoda próżniowego odparowania przepływającego płynu 50 2.4.7. Metoda elektroosadzania 50 2.4.8. Powlekanie obrotowe 51 2.4.9. Strącanie w płynach w stanie nadkrytycznym 51 2.4.10. Kontrolowana krystalizacja z amorficznych prekursorów 51 2.4.11. Metody z udziałem mikroorganizmów 52 Literatura 52 3. Nanomateriały węglowe Urszula Narkiewicz 55 3.1. Zerowymiarowe nanomateriały węglowe 55 3.2. Jednowymiarowe nanomateriały węglowe 57 Literatura 60 4. Nanocząstki tlenków o szerokiej przerwie energetycznej jako luminofory i znaczniki biologiczne Marek Godlewski, Michał Marek Godlewski 62 4.1. Wstęp 62 4.2. Procesy rekombinacji promienistej 62 4.3. Luminofory w lampach fluorescencyjnych 64 4.4. Ziemie rzadkie jako aktywatory świecenia luminoforów 70 4.5. Czy nanorozmiary są potrzebne 74 4.6. Znaczniki fluorescencyjne do zastosowań w biologii i medycynie 77 4.7. Znaczniki fluorescencyjne nowej generacji 79 4.8. Zastosowanie luminoforów domieszkowanych jonami metali ziem rzadkich w badaniach biomedycznych 81 Literatura 84 5. Nanocząstki a kataliza heterogeniczna Marcin Pisarek 86 5.1. Wprowadzenie 86 5.2. Kataliza heterogeniczna (kataliza kontaktowa) 88 5.2.1. Wymagania stawiane katalizatorom 90 5.2.2. Etapy reakcji chemicznych w katalizie heterogenicznej 90 5.3. Otrzymywanie nanocząstek stosowanych w katalizie 92 5.4. Metody charakteryzowania nanocząstek stosowanych w katalizie 93 5.5. Przykłady zastosowania nanocząstek w reakcjach katalitycznych. Wpływ czynników morfologicznych, strukturalnych, chemicznych oraz geometrycznych 97 5.6. Podsumowanie 103 Literatura 104 6. Nanocząstki zwiększające przewodność elektryczną Ewelina Ciecierska 106 6.1. Nanorurki węglowe 106 6.2. Grafen 108 Literatura 111 7. Nanocząstki w zastosowaniach biomedycznych Agata Roguska 112 7.1. Wprowadzenie 112 7.2. Nanocząstki metali szlachetnych 113 7.3. Nanoczątski hyroksyapatytowe 117 7.4. Nanocząstki magnetyczne 119 7.5. Kropki kwantowe 122 7.6. Nośniki leków 124 7.7. Biosensory 127 7.8. Podsumowanie 128 Literatura 129 8. Metody i procedury charakteryzowania morfologii nanocząstek Anna Świderska-Środa 131 8.1. Parametry opisu budowy nanocząstek i techniki ich pomiaru 132 8.1.1. Fundamentalne elementy charakterystyki nanoobiektów 132 8.1.2. Techniki badawcze, stosowane w miernictwie nonoobiektów 133 8.2. Znaczenie procedur w analizie morfologicznej nanocząstek 138 8.2.1. Procedura badań nanomateriałów stosowana w Laboratorium Nanostruktur 139 8.3. Nanometrologia w dokumentach UE 141 8.4. Podsumowanie 142 Literatura 142 9. Obrazowanie nanocząstek metodami mikroskopii sił atomowych Michał Woźniak 144 9.1. Sonda skanująca 146 9.2. Rozdzielczość pikselowa 146 9.3. Warunki środowiskowe 147 Literatura 154 10. Obrazowanie nanocząstek metodami mikroskopii elektronowej Tomasz Płociński 156 10.1. Oddziaływanie wiązki elektronów z materią 160 10.2. Detektory 162 10.3. Mi