Nanogeoscience
नानोजियोसाइंस भूगर्भीय प्रणालियों से संबंधित नैनोस्केल घटनाओं का अध्ययन है। मुख्य रूप से, इसकी जाँच आकार में 1-100 नैनोमीटर के बीच पर्यावरणीय नैनोकणों का अध्ययन करके की जाती है। अध्ययन के अन्य लागू क्षेत्रों में नैनोस्केल तक सीमित कम से कम एक आयाम वाली अध्ययन सामग्री शामिल है (जैसे। पतली परतें, सीमित तरल पदार्थ) और ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉनों और पदार्थ का पर्यावरणीय अंतःपृष्ठों में स्थानांतरण। जैसे-जैसे अधिक धूल मानव गतिविधि के परिणामों के कारण वायुमंडल में प्रवेश करती है (प्रत्यक्ष प्रभावों से, जैसे कि भूमि की सफाई और मरुस्थलीकरण, बनाम अप्रत्यक्ष प्रभाव, जैसे कि ग्लोबल वार्मिंग), खनिज धूल के प्रभावों को समझना अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है। महासागरीय समुद्रविज्ञानी आम तौर पर 0.2 माइक्रोमीटर और उससे बड़े कणों का अध्ययन करते हैं, जिसका अर्थ है कि बहुत सारे नैनोस्केल कणों की जांच नहीं की जाती है, विशेष रूप से गठन तंत्र के संबंध में। मिट्टी जल-चट्टान-बैक्टीरिया नैनोसाइंस हालांकि किसी भी तरह से विकसित नहीं हुआ है, लेकिन अपक्षय, मिट्टी और जल-चट्टान अंतःक्रिया विज्ञान के लगभग सभी पहलू (भू-और जैव-प्रक्रिया दोनों) नैनोसाइंस से अटूट रूप से जुड़े हुए हैं। पृथ्वी की निकट-सतह के भीतर, जो सामग्री टूट जाती है, साथ ही जो सामग्री उत्पादित की जाती है, वे अक्सर नैनोस्केल व्यवस्था में होती है। इसके अलावा, सरल और जटिल कार्बनिक अणुओं के साथ-साथ बैक्टीरिया और मिट्टी और चट्टानों में सभी वनस्पति और जीव मौजूद खनिज घटकों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, नैनो आयाम और नैनोस्केल प्रक्रियाएं दिन का क्रम हैं। धातु परिवहन नैनो विज्ञान भूमि पर, शोधकर्ता इस बात का अध्ययन करते हैं कि कैसे नैनोसाइज़्ड खनिज मिट्टी से आर्सेनिक, तांबा और सीसा जैसे विषाक्त पदार्थों को पकड़ते हैं। इस प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाना, जिसे मिट्टी सुधार कहा जाता है, एक मुश्किल काम है। नैनो-जियोसाइंस विकास के अपेक्षाकृत प्रारंभिक चरण में है। भूविज्ञान में नैनोसाइंस की भविष्य की दिशाओं में महासागरों, महाद्वीपों और वायुमंडल में नैनोसाइज़्ड कणों और/या फिल्मों की पहचान, वितरण और असामान्य रासायनिक गुणों का निर्धारण शामिल होगा और वे पृथ्वी की प्रक्रियाओं को अप्रत्याशित तरीकों से कैसे चलाते हैं। इसके अलावा, नैनो प्रौद्योगिकी पृथ्वी और पर्यावरण संवेदी प्रणालियों की अगली पीढ़ी के विकास की कुंजी होगी। नैनोपार्टिकल्स की आकार-निर्भर स्थिरता और प्रतिक्रियाशीलता नैनोजियोसाइंस मिट्टी, जलीय प्रणालियों और वायुमंडल में नैनोपार्टिकल्स की संरचनाओं, गुणों और व्यवहारों से संबंधित है। नैनोपार्टिकल्स की प्रमुख विशेषताओं में से एक नैनोपार्टिकल्स की स्थिरता और प्रतिक्रियाशीलता की आकार-निर्भरता है। यह बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र और छोटे कण आकारों पर नैनोकणों की सतह परमाणु संरचना में अंतर से उत्पन्न होता है। सामान्य तौर पर, नैनोकणों की मुक्त ऊर्जा उनके कण आकार के विपरीत आनुपातिक होती है। उन सामग्रियों के लिए जो दो या दो से अधिक संरचनाओं को अपना सकते हैं, आकार-निर्भर मुक्त ऊर्जा के परिणामस्वरूप कुछ आकारों में चरण स्थिरता पार हो सकती है। मुक्त ऊर्जा में कमी क्रिस्टल विकास (परमाणु-दर-परमाणु या उन्मुख संलग्नक द्वारा) को प्रेरित करती है, जो बढ़ते आकार पर सापेक्ष चरण स्थिरता के परिवर्तन के कारण फिर से चरण परिवर्तन को प्रेरित कर सकती है। ये प्रक्रियाएँ प्राकृतिक प्रणालियों में सतह की प्रतिक्रियाशीलता और नैनोकणों की गतिशीलता को प्रभावित करती हैं। सूक्ष्म कणों की अच्छी तरह से पहचानी गई आकार-निर्भर घटनाओं में शामिल हैंः छोटे आकारों में थोक (मैक्रोस्कोपिक) कणों का चरण स्थिरता उलटना। आमतौर पर, कम तापमान (और/या कम दबाव) पर एक कम स्थिर बल्क-चरण बल्क-स्थिर चरण की तुलना में अधिक स्थिर हो जाता है क्योंकि कण का आकार एक निश्चित महत्वपूर्ण आकार से कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, बल्क एनाटेज (टी. आई. ओ. 2) बल्क रूटाइल (टी. आई. ओ. 2) के संबंध में मेटास्टेबल है। हालांकि, हवा में, एनाटेज 14 एनएम से कम कण आकार पर रूटाइल की तुलना में अधिक स्थिर हो जाता है। इसी तरह, 1293 केल्विन से नीचे, वुर्टज़ाइट (जेड. एन. एस.) स्फेलेराइट (जेड. एन. एस.) की तुलना में कम स्थिर है। निर्वात में, वर्टज़ाइट स्फेलेराइट की तुलना में अधिक स्थिर हो जाता है जब कण का आकार 300 केल्विन पर 7 एनएम से कम होता है। बहुत छोटे कण आकारों पर, जेडएनएस नैनोकणों की सतह पर पानी का जुड़ाव नैनोकणों की संरचना में परिवर्तन को प्रेरित कर सकता है और सतह-सतह की अंतःक्रिया एकत्रीकरण/पृथक्करण पर एक प्रतिवर्ती संरचनात्मक परिवर्तन को प्रेरित कर सकती है। आकार-निर्भर चरण स्थिरता के अन्य उदाहरणों में एल2ओ3, जेडआरओ2, सी, सीडीएस, बीएटीआईओ3, एफई2ओ3, सीआर2ओ3, एमएन2ओ3, एनबी2ओ3, वाई2ओ3 और एयू-एसबी की प्रणालियाँ शामिल हैं। चरण परिवर्तन गतिविज्ञान आकार-निर्भर है और परिवर्तन आमतौर पर कम तापमान (कई सौ डिग्री से कम) पर होते हैं। ऐसी स्थितियों में, उनकी उच्च सक्रियण ऊर्जाओं के कारण सतह के नाभिकीकरण और थोक नाभिकीकरण की दर कम होती है। इस प्रकार, चरण परिवर्तन मुख्य रूप से इंटरफेस न्यूक्लिएशन के माध्यम से होता है जो नैनोकणों के बीच संपर्क पर निर्भर करता है। नतीजतन, परिवर्तन दर कण संख्या (आकार) पर निर्भर है और यह शिथिल रूप से पैक किए गए नैनोकणों की तुलना में घनी रूप से पैक (या अत्यधिक एकत्रित) में तेजी से आगे बढ़ती है। जटिल समवर्ती चरण परिवर्तन और कण खुरदरा होना अक्सर नैनोकणों में होता है। नैनोपार्टिकल्स पर आकार-निर्भर अधिशोषण और नैनोमिनरल्स का ऑक्सीकरण। ये आकार-निर्भर गुण नैनोकणों की स्थिरता और प्रतिक्रियाशीलता में कण आकार के महत्व को उजागर करते हैं। संदर्भ आगे पढ़ने के लिए बाहरी लिंक नैनोजियोसाइंस (एलिमेंट्स पत्रिका) नैनोजियोसाइंस अनुसंधान समूहों पर विशेष अंक की सामग्री की तालिकाः बर्कले नैनोजियोसाइंस ग्रुप यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया-बर्कले वर्जीनिया टेक यूनिवर्सिटी ऑफ फ्लोरिडा यूनिवर्सिटी ऑफ विस्कॉन्सिन-मैडिसन यूनिवर्सिटी ऑफ मिनेसोटा यूनिवर्सिटी ऑफ कोपनहेगन यूनिवर्सिटी ऑफ वियना नैनो पार्टिकल्स अर्थ साइंसेज