Modeling the kinetics of nanoparticle formation

Abstract

A néhánytól néhány száz nanométerig terjedő nanorészecskék egyre kiemelkedőbb szere pet töltenek be, legfőképp a katalízis, az elektronika, a gyógyászat és a környezetvédelem területén. Ennek oka, hogy kis méretük és nagy felület-térfogat arányuk speciális tulaj donságokkal ruházza fel ezeket a részecskéket, amelyek kitűnően alkalmassá teszi őket a különböző felhasználásokra. Bár mind természetes, mind szintetikus úton előállíthatók, az utóbbi jelentősége sokkal hangsúlyosabb, és manapság leginkább nemesfémekből, platina fémekből, illetve átmenetifém-oxidokból vagy szulfidokból állítják elő a nanorészecskéket. A zöld kémia esetében a katalitikus módszerek fejlesztése kerül egyre inkább előtérbe, hiszen ilyen formában nemcsak a reakciók kimenetelét gyorsíthatjuk meg, de a szelek tív átalakításokat is támogathatja, minimalizálva ezzel a melléktermékek és a hulladék mennyiségét. A nanotechnológiát és az orvostudományokat ötvöző nanomedicina nagyon ígéretes az egészségügy számára, s benne a nanorészecskék mind a diagnosztikában (CT, MRI), mind gyógyszerhordozó rendszerként máris óriási szerepet töltenek be. Nem sza bad megfeledkezni azonban a potenciális toxicitásról és a környezetre gyakorolt (negatív) hatásokról sem, amelynek okai a különleges fizikai-kémiai sajátságaikból származtathatók. A nanorészecskék fentebb említett kivételes tulajdonságait döntően a méretük és an nak eloszlása befolyásolja, ezért a részecskék képződési kinetikájának megértése is elke rülhetetlen. Az eddig meglévő modellek közül említést érdemel a Smoluchowski-modell és a LaMer-modell. Ezek egy továbbfejlesztett változataként is tekinthető a mára jól kidolgozott Finke-Watzky modell, és érdemes megemlíteni a Becker-Döring modellt és annak szélső eseteként is ismert, Lipshitz-Slyozov-Wagner modellt is. Ezen túlmenően a nanorészecskék átlagos méretét és eloszlását kinetikai tényezők határozzák meg, és ter modinamikailag instabilak a szilárd fázishoz (bulk) képest. Ezért méretük szabályozása a képződési kinetika alapos ismeretét igényli.