나노소재는 일반 재료보다 특별한 성질을 가지고 있나요?

Question

나노소재는 크기가 작아질수록 강도나 전도성 반응성이 달라진다고 하던데요 이런 변화가 발생하는 이유와 나노 단위에서 재료의 물리적 화학적 특성이 어떻게 달라지는지 궁금합니다.

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

나노소재가 크기가 작아질수록 물리적·화학적 특성이 변화하는 이유는 주로 표면적 대 부피 비율의 증가와 양자 효과 때문입니다.

나노 크기에서는 표면 원자의 비율이 급격히 증가하여 표면 에너지가 높아지고, 이는 화학 반응성과 촉매 활성도를 크게 향상시킵니다. 예를 들어, 나노 입자는 더 많은 반응 부위를 제공해 기존 소재보다 높은 반응성을 보입니다.

나노미터 수준에서는 전자가 움직일 수 있는 공간이 제한되며, 이는 물질의 전기적, 광학적, 자기적 특성에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 금 나노입자는 크기에 따라 색상이 달라지며, 이는 양자 효과로 인한 광학 특성 변화 때문입니다.

나노소재는 용융점, 비등점, 경도 등이 벌크 소재와 다르게 나타납니다. 이는 표면 에너지와 원자 간 상호작용의 변화로 인해 발생합니다.

이러한 특성 변화는 전자기기, 의약품, 에너지 저장 등 다양한 분야에서 나노소재의 활용 가능성을 확장시킵니다.