Структура с размером в нанодиапазоне
Объект, у которого хотя бы один из внешних линейных размеров лежит в интервале от 1 до 100 нанометров. Такие объекты могут быть нулевой, одно-, двух- или трёхмерными (например, квантовые точки, нанотрубки, тонкие плёнки).
Близкие слова
- наноструктураБолее широкий термин, часто обозначающий упорядоченную систему из нанообъектов или внутреннюю организацию материала.
- наноэлементАкцент на функциональной роли объекта в составе устройства.
Золотые нанообъекты размером 20 нанометров используются в биосенсорах для детектирования молекул.
Углеродные нанотрубки представляют собой цилиндрические нанообъекты с уникальной прочностью.
Элемент наносистемы
Отдельная функциональная единица внутри более сложной нанотехнологической системы или устройства, выполняющая специфическую задачу (например, перенос заряда или катализ).
Близкие слова
- нанокомпонент
- наномодуль
Каждый нанообъект в процессоре нового поколения отвечает за переключение транзистора.
В квантовых компьютерах кубит часто реализуется как изолированный нанообъект.
Границы понятия и классификация
Понятие «нанообъект» строго ограничено размерным критерием: если все три линейных размера объекта превышают 100 нанометров, он не относится к этой категории. Если же хотя бы один размер меньше 1 нм (например, атом водорода), объект также выходит за рамки классического определения нанообъекта в технологическом контексте, так как здесь начинают доминировать квантово-химические эффекты отдельного атома.
В зависимости от геометрии выделяют три основных класса: объекты с тремя наноразмерными измерениями (наночастицы, квантовые точки), с двумя (наноплёнки, покрытия) и с одним (нанотрубки, нановолокна). Эта классификация важна для понимания того, какие физические свойства будут проявляться наиболее ярко.
Отличие от макроскопических тел
Главное отличие нанообъектов от привычных нам предметов заключается в соотношении площади поверхности к объёму. По мере уменьшения размера доля атомов, находящихся на поверхности, резко возрастает. Для нанообъекта это приводит к тому, что поверхностные эффекты начинают преобладать над объёмными.
Например, золото в виде крупного слитка химически инертно и имеет жёлтый цвет. Однако золотые нанообъекты размером менее 50 нанометров могут быть окрашены в рубиново-красный или фиолетовый цвет и проявлять высокую каталитическую активность, становясь эффективными катализаторами окисления угарного газа. Это изменение свойств происходит не из-за смены вещества, а исключительно из-за масштаба объекта.
Синонимы и смежные термины
Термины «наночастица», «наноструктура» и «нанообъект» часто используются как взаимозаменяемые в популярной литературе, но имеют нюансы. «Наночастица» обычно подразумевает объект с тремя наноразмерными измерениями (изотропный). «Наноструктура» — более широкий термин, который может описывать не только отдельные тела, но и упорядоченные системы из них.
«Нанообъект» является наиболее нейтральным и точным термином с точки зрения стандартизации (например, в документах ИСО), так как он не предполагает конкретной формы или внутренней организации, а лишь указывает на размерный класс. Поэтому при описании трубчатых или слоистых материалов предпочтительнее использовать именно слово «нанообъект» или уточняющие термины вроде «нанотрубка», избегая неточного называния их частицами.