Eğitimler

24
Ara

Materyaller Nano Boyutta Ne Gibi Değişimlere Uğrar?

Materyaller katı haldeyken içlerinde milyarlarca atom bulundurur ancak nano boyuttayken en fazla bine yakın atom bulundururlar. İşte tam bu nedenle materyaller, nano boyutlarında katı hallerine göre çok daha farklı özellikler gösterirler.

Nano Boyuttaki Parçacıklar Diğer Elementlerle Ne Gibi Bir Tepkimeye Girer?

Verebileceğimiz en güzel ve şaşırtıcı örnek altındır. Herkesin bildiği gibi altın hiçbir zaman korozyona uğramaz ve paslanmaz. Normalde, altın gibi bir malzemeyi kimyasal tepkimelerde katalizör olarak kullanmak doğru değildir ancak, altını nano boyuta indirgerseniz (yaklaşık 5 nanometre) oksitlenmiş karbonmonoksit gibi katalizör olarak kullanabilirsiniz.

Peki, Bu Olay Nasıl Gerçekleşiyor?

Nano parçacığı ne kadar küçük boyutta olursa bir o kadar yüzeydeki atom oranı da artar ve tabiki kristale ait köşelerdeki atom oranı da bir o kadar artar.

Katı haldeyken her bir altın atomu etrafındaki diğer 20 atom ile kuşatılmış haldedir. Yüzeydeki atomlar bile 6 altın atom ile birleşmiş haldedir. Ancak nano parçacık altınları kristale ait köşelerde yüzeydeki katı haldeki altın atomlara göre daha az etrafları kuşatılmış olur. Bu atomlar katı haldekine göre kimyasal tepkimeye daha çok açıktırlar. Bu özellik sayesinde katalizör olarak kullanılmaya müsait olurlar.

materyaller-nano-boyutta-ne-gibi-degisimlere-ugrar-2

Nano Boyuttaki Parçacıklar Nasıl Renk Değişimine Uğrar?

Metallerin karakteristik özelliklerinden biri ışığı yansıttıkları için yüzeylerinin parlak görünmesidir. Bu yansımaların nedeni metallerin yüzeyinde bulunan elektron bulutlarıdır. Işık fotonları bu bulutları geçemez ayrıca atomlardaki elektron bağları tarafından da emilemezler. Bunun sonucunda bizim gözümüze metaller tarafından parlak bir ışık yansır.

Katı haldeki altın, ışığı yansıtır, nano boyuttayken yüzeydeki elektron bulutları farklı bir ışık dalgasıyla karşı karşıya gelir ve bu farklı dalgaları emmeye başlar.

Not: Bu farklı ışık dalgaları nano parçacığın boyutuna göre değişmektedir.

90 nanometredeki bir nano parçacık renk spektrumunda kırmızı ve yeşil renklerini emmeye başlar bunun sonucunda ortaya mavi-yeşil bir renk çıkar. Daha küçük boyuttaki örneğin 30 nanometredeki bir nano parçacık mavi ve yeşil renkleri emdiği için ortaya kırmızımsı bir renk çıkar.

Nano Boyuttaki Parçacıklar Düşük Sıcaklıkta Nasıl Erir?

Nano seviyede görülebilecek diğer bir karakteristik özellik de materyallerin erime sıcaklığıdır. Yine altın örneğine bir göz atalım. Katı haldeki altının belli bir erime sıcaklığı vardır. İster bir yüzük olsun ister daha büyük bir kalıp altın olsun. Ancak nano boyuta indiğinizde erime sıcaklığı 100 derecelik bir değişime uğramaya başlar.

Bu erime sıcaklığı yüzeydeki ve kristale ait köşelerdeki altın nano parçacık atom sayısına bağlıdır. Yüksek miktardaki atomların sıcaklığa maruz kalmasıyla aralarındaki bağ ve etrafındaki atomlar daha düşük sıcaklıkta kopmaya başlar, diğer bir değişle parçacık ne kadar küçükse erime sıcaklığı da bir o kadar küçüktür.

Yazar: Tarlan MAHOUTİ (Makine Teknolojileri Kulübü)

Leave a Reply