Sifat bahan nano

Apabila bahan berskala nano diuraikan, perubahan ketara dalam sifatnya dapat dilihat. Kesan saiz kuantum membawa kepada perubahan dalam sifat elektronik bahan apabila ia bergerak dari tahap molekul ke tahap nano. Sifat mekanikal, haba dan pemangkin bahan boleh berubah apabila nisbah luas permukaan kepada isipadu meningkat pada skala nano. Pada saiz nano, banyak bahan penebat bertindak seperti konduktor. Perkara yang sama berlaku untuk dimensi skala nano, di mana kita boleh melihat pelbagai fenomena kuantum dan permukaan yang menarik.

Sifat fizikal dan kimia bahan nano adalah termasuk saiz, bentuk, komposisi kimia, struktur kristal, kestabilan, luas permukaan, tenaga permukaan dan sifat lain. Permukaan bahan nano menjadi reaktif antara satu sama lain dan dengan sistem lain apabila nisbah permukaan kepada isipadu meningkat. Kesan farmakologi bahan nano sangat dipengaruhi oleh saiznya. Bahan nano boleh mengubah struktur kristalnya apabila berinteraksi dengan air atau media penyebaran lain. Keadaan pengagregatan bahan nano bergantung pada saiz, komposisi dan cas permukaannya. Sifat magnetik, fizikokimia dan psikokinetik bahan ini dipengaruhi oleh salutan permukaan. Ikatan polar atau kovalen yang kuat atau daya van der Waals bertanggungjawab untuk interaksi zarah pada skala nano. Polielektrolit boleh digunakan untuk mengubah ciri permukaan bahan nano dan interaksinya dengan bahan dan persekitaran lain.

 

Pengelasan bahan nano

Pengelasan bahan nano adalah perlu kerana kepelbagaian besar zarah-zarah kecil ini, yang menjadikannya mustahil untuk meletakkannya di bawah satu kelas. Diameter, saiz, luas permukaan, morfologi, dimensi, dan proses pembuatan adalah semua faktor yang boleh digunakan untuk mengkategorikan zarah nano. Walau bagaimanapun, bahan nano secara amnya dikategorikan berdasarkan morfologi, komposisi, keseragaman dan aglomerasi dan juga dimensi.

• Morfologi

Nisbah aspek, sfera, dan kerataan diambil kira dalam pengkategorian berasaskan morfologi zarah nano. Tetapi kebanyakan penyelidikan mengumpulkan zarah nano mengikut nisbah aspek mereka. Berdasarkan nisbah aspek, bahan nano dibahagikan kepada dua kategori iaitu zarah nano nisbah aspek tinggi dan nanozarah nisbah aspek rendah.

Berdasarkan nisbah aspek yang rendah, zarah nano dikategorikan sebagai bujur, kubus, berbentuk prisma, sfera, seperti tiang dan koloid. Manakala, berdasarkan zarah nano nisbah aspek yang tinggi, nanozarah boleh dibahagikan kepada rod nano, nanoheliks, bintang nano, spring nano, dan plat nano.

• Dimensi

Zarah nano boleh dikelaskan sebagai dimensi sifar (0D) di mana panjang, lebar dan ketinggian terhad pada satu titik seperti nanodot dan zarah nano, satu dimensi (1D) di mana hanya satu parameter panjang atau lebar seperti wayar nano dan tiub nano, dua dimensi (2D) di mana hanya dua parameter sama ada panjang atau lebar atau tinggi seperti salutan permukaan yang sangat nipis, dan tiga dimensi (3D) di mana ia mempunyai semua parameter panjang, lebar dan tinggi seperti kristal.

 

 

Rajah 2. Rajah skematik bahan nano bagi 0D, 1D, 2D, dan 3D (Asha, 2020)

• Komposisi

Zarah nano juga boleh dikelaskan berdasarkan komposisinya. Sesetengah zarah nano dalam alam semula jadi terdiri daripada hanya satu jenis bahan, manakala yang lain terdiri daripada pelbagai jenis bahan yang berbeza. Zarah nano semula jadi selalunya adalah komposit daripada komponen yang berbeza. Dengan teknologi hari ini, adalah mudah untuk menjana zarah nano tunggal dan tulen. Bahan nano boleh dibuat daripada bahan tunggal seperti antimoni dan bismut, atau gabungan bahan seperti nano zigzag hibrid yang dibina daripada nikel, silikon dan titanium oksida.

• Keadaan keseragaman dan aglomerasi

Komposisi bukan satu-satunya parameter yang digunakan untuk membezakan dan mengklasifikasikan zarah nano. Berdasarkan keadaan keseragaman dan aglomerasi, zarah nano boleh wujud dalam keadaan aerosol dan aglomerat tersebar. Dalam penyebaran aerosol, ia boleh wujud dalam bentuk koloid atau penggantungan. Pengelasan ini adalah berdasarkan sifat elektromagnetnya seperti kemagnetan, cas permukaan, dan kimia.

Contohnya, zarah nano magnetik cenderung berkelompok, membentuk keadaan aglomerat, melainkan permukaannya disalut dengan bahan bukan magnet. Dalam keadaan aglomerat, zarah nano mungkin berkelakuan sebagai zarah yang lebih besar, bergantung pada saiz aglomerat. Oleh itu, adalah jelas bahawa aglomerasi dan saiz dan kereaktifan permukaan zarah nano, bersama-sama dengan bentuk dan saiz, mesti diambil kira apabila mempertimbangkan peraturan kesihatan dan alam sekitar bahan baharu.

 

Rujukan

Elprocus. (2022). What are Nanomaterials – Classification and Its Properties. Retrieved from https://www.elprocus.com/nanomaterials-classifications-and-its-properties/

Gorai, D. S. (2019, August 9). Introduction to Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://agc.ac.in/resources/Introduction_to_Nanomaterials_and_Nanotechnology.pdf

Jayvadan K. Patel, A. P. (2021, June 24). Introduction to Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-50703-9_1

Rizwan, A. S. (2021). Chapter 3 - Types and classification of nanomaterials. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012823823300001X

Nanowerk. (2022). What are Nanomaterials? Retrieved from https://www.nanowerk.com/what-are-nanomaterials.php

Vladimir Pokropivny, R. L. (2007). Introduction to Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://www.researchgate.net/profile/Alex-Pokropivny/publication/299345334_Introduction_in_nanomaterials_and_nanotechnology/links/56f160e008ae1cb29a3d0c2d/Introduction-in-nanomaterials-and-nanotechnology.pdf

Zhang, L. (2019, June 27). Applications, Challenges, and Development of Nanomaterials and Nanotechnology. Retrieved from https://jcsp.org.pk/PublishedVersion/f7845589-394c-478e-aae3-4346169943f4Manuscript%20no%203,%20Final%20Galley%20 Proof%20of%2012199%20(Ling%20Zhang).pdf

 

Oleh,

Nurintan binti Jamil, Pelajar Intern, Laboratori Sintesis dan Pencirian Bahan Nano (NSCL), ION2 &
Dr. Mohd Hafizuddin Ab Ghani, Pegawai Penyelidik, Laboratori Sintesis dan Pencirian Bahan Nano (NSCL), ION2

Tarikh Input: 23/09/2022 | Kemaskini: 07/10/2022 | roslina_ar