학문
단정한스라소니199
나노 크기가 되면 재료의 성질이 왜 완전히 달라지나요?
같은 금이라도 나노 크기 입자가 되면 색깔이나 반응성이 벌크 상태와 완전히 달라진다고 들었어요. 왜 크기가 작아지는 것만으로 물질의 근본적인 성질까지 변하는 건지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
질문이 동일한 것 같긴 한데, 관련하여 답변드리면, 나노 크기가 된다고 해도 금은 다른 물질이 되는 것이 아닌 그대로 금입니다.
입자가 너무 작아지다보면 표면과 접하는 원자들이 더 늘어납니다. 표면적이 증가하는 것입니다. 그래서 반응성이 훨씬 높아지는 특징을 가집니다. 큰 금덩어리는 표면 일부만 외부와 닿지만, 금 나노입자는 많은 우너자가 바깥에 노출되어 주변 물질과 더 쉽게 영향을 주고받게 되는 것입니다.
색깔이 달라지는 것도 성분이 바뀌어서가 아닌, 작은 입자 속 전자들이 빛에 반응하는 방식이 벌크 금과는 달라지기 때문입니다. 금 나노입자도 크기나 모양에 따라 빛을 흡수하고 흩뜨리는 정도가 다르기 때문에 붉은색이나 보라색처럼 보이는 것이 이 때문입니다.
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채택된 답변안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
크기가 작아지면 성질이 달라지는 건 표면에 드러난 원자 비율이 급격히 커지기 때문이에요.
덩어리 상태에서는 원자 대부분이 안쪽에 갇혀있는데, 잘게 쪼갤수록 표면에 노출된 원자 비율이 늘어나게 되요.
표면 원자는 결합할 짝이 부족해서 불안정하고 반응성이 높거든요. 그래서 덩어리일땐 얌전하던 금이 나노 크기가 되면 반응을 촉진하는 촉매로 변해요.
색이 달라지는 건 다른 이유인데, 입자가 빛의 파장과 비슷할 만큼 작아지면, 입자 속 전자들이 특정 색의 빛에 공명하며 흡수해요. 입자 크기에 따라 흡수하는 색이 달라져서, 같은 금인데도 붉게도, 보라로도 보이는 거에요, :)
나노재료의 가장 큰 특징은 크기가 너무 작기 때문에 원자들이 표면에 많이 노출되고, 전자의 움직임까지 달라진다는 점입니다.
입자가 나노 크기정도 되면 표면적이 급격하게 증가합니다. 그래서 화학 반응이 활발해지고, 표면 원자의 비율이 커져서 반응성과 촉매 성능도 크게 향상되게 됩니다. 또 전자의 움직임이 매우 작은 공간에 제한되는 양자효과가 나타나 빛을 흡수하고 반사하는 방식이 달라집니다. 그래서 벌크 상태와 나노 입자 상태의 색상이 다르게 보이게 됩니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
나노 크기로 작아지면 표면에 있는 원자의 비율이 급격히 증가해 화학 반응성이 크게 높아지고 전자들이 움직이는 방식도 달라지는 양자 크기 효과가 나타나 벌크 상태와 다른 성질을 보이게 됩니다 예를 들어 금은 덩어리 상태에서는 노란색을 띠지만 나노 입자가 되면 크기에 따라 붉은색이나 보라색 등 다양한 색을 나타낼 수 있으며 촉매 성능도 크게 향상됩니다 즉 나노 물질은 단순히 크기만 작은 것이 아니라 표면 효과와 양자역학적 특성이 지배적으로 작용해 물리적 화학적 성질이 크게 달라지는 것입니다
안녕하세요.
물질이 나노 크기가 되면 표면에 있는 원자의 비율이 크게 늘어나게 되요. 이 이유 때문에 성질이 달라집니다. 표면 원자는 반응하기 쉬워서 화학 반응성이 훨씬 높아지게 돼요. 또 크기가 너무 작아지면 전자의 움직임도 달려져 양자효과가 나타나게 되죠. 이 원인으로 색깔이나 전기적 성질도 변하게 됩니다.
요즘 금 값이 이슈니 금으로 설명해보면 금은 덩어리 상태에서는 황금색이죠. 그러나 금 나노입자는 크기에 따라서 빨간색이나 보라색처럼 보이기도 한답니다.
감사합니다.