Nanoparticle interfacial layer
நானோ துகள்கள் இடைமுக அடுக்கு என்பது ஒரு நானோ துகள்களைச் சுற்றியுள்ள பொதுவாக கரிம மூலக்கூறுகளின் நன்கு கட்டமைக்கப்பட்ட அடுக்கு ஆகும். இந்த மூலக்கூறுகள் நிலைப்படுத்திகள், கேப்பிங் மற்றும் மேற்பரப்பு ஈந்தணைவிகள் அல்லது செயலற்ற முகவர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இடைமுக அடுக்கு நானோ துகள்களின் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இது பெரும்பாலும் நானோ துகள்களின் ஒருங்கிணைந்த பகுதியாகக் கருதப்படுகிறது. இடைமுக அடுக்கு 0.1 மற்றும் 4 என்எம் இடையே ஒரு பொதுவான தடிமன் உள்ளது, இது அடுக்கு செய்யப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் வகையைப் பொறுத்தது. இடைமுக அடுக்கை உருவாக்கும் கரிம மூலக்கூறுகள் பெரும்பாலும் ஆம்பிபிலிக் மூலக்கூறுகளாகும், அதாவது அவை துருவமற்ற வாலுடன் இணைந்த துருவத் தலைக் குழுவைக் கொண்டுள்ளன. இடைவினைகள் இடைமுக அடுக்கின் விளைவு நானோ துகள்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளில் தெளிவாக காணப்படுகிறது. இந்த இடைவினைகளை டி. எல். வி. ஓ கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி மாதிரியாக்கலாம். பாரம்பரியமாக இந்த கோட்பாடு ஒரு துகள் ஆற்றல் நிலைமின்னியல் மற்றும் வான் டெர் வால்ஸ் தொடர்பு கூட்டுத்தொகை என்று கூறுகிறது. இந்தக் கோட்பாடு கிட்டத்தட்ட அனைத்து கொலாய்டல் துகள்களுக்கும் மிகவும் துல்லியமானது என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் நானோ துகள்களுக்கு அளவிடப்படும் அனைத்து தொடர்புகளையும் விவரிக்க முடியாது. எனவே இந்தக் கோட்பாடு டி. எல். வி. ஓ அல்லாத சொற்களுடன் நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த விரிவாக்கத்தில் நீர்ப்பாசன விசை, ஹைட்ரோஃபோபிக் விசை, ஸ்டெரிக் விசை மற்றும் பிரிட்ஜிங் விசை ஆகியவையும் கருதப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக மொத்த ஆற்றல் பின்வருமாறுஃ இந்த கடைசி சொற்கள் பெரும்பாலும் இடைமுக அடுக்கால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் இது துகள்களின் வெளிப்புற பகுதியாகும், இதன் மூலம் மேற்பரப்பு தொடர்புகளை தீர்மானிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, இடைமுக அடுக்கில் உள்ள மூலக்கூறுகள் பாலிமரைஸ் செய்யும்போது மட்டுமே பிரிட்ஜிங் சொல் ஒரு பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. ஒரு படிகத்தால் செய்யப்பட்ட நானோ துகள்களைப் பொறுத்தவரை, குவாண்டம் இயந்திர தொடர்புகள் எதிர்பார்க்கப்படும், ஆனால் இடைமுக அடுக்கு காரணமாக மையங்கள் ஒருவருக்கொருவர் நெருக்கமாக இருக்க முடியாது, எனவே இந்த தொடர்புகள் புறக்கணிக்கப்படுகின்றன. ஒரு எடுத்துக்காட்டு வரம்பு-வழக்கு ஒரு சிறந்த திரவத்தில் சார்ஜ் செய்யப்படாத குறைக்கடத்தி குவாண்டம் புள்ளிகள் (கியூடி) ஆகும். சிறந்த திரவத்தின் காரணமாக கியூடி-கியூடி தொடர்பு மற்றும் கியூடி-திரவ தொடர்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையே எந்த வித்தியாசமும் இல்லை. வி. டி. டபிள்யூ தொடர்பு மட்டுமே முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது இடைமுக அடுக்குகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளில், அவை சூப்பர்ஃப்ளூயிட் மற்றும் பிற இடைமுக அடுக்குகள் அல்லது கரைப்பானால் ஆனவை. இதன் பொருள் துகள்களுக்கு இடையில் எந்த ஈர்ப்பும் இல்லை, எனவே அவற்றை கடினமான கோள மாதிரியைப் பயன்படுத்தி துல்லியமாக விவரிக்க முடியும். ஒளியியல் பண்புகள் இடைமுக அடுக்கின் கரிம ஈந்தணைவிகள் ஒரு நானோ துகள்களின் ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸை (பி. எல்) பல்வேறு வழிமுறைகள் மூலம் பாதிக்கலாம், அவற்றில் இரண்டு மேற்பரப்பு செயலற்ற தன்மை மற்றும் கேரியர் ட்ராப் ஆகும். மேற்பரப்பு செயலற்ற தன்மைஃ ஒரு வெளிப்படுத்தப்படாத நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் (இடைமுக அடுக்கு இல்லாமல்) தொங்கும் அணுக்கள் காணப்படுகின்றன. இந்த பிணைப்புகள் HOMO-LUMO இடைவெளிக்கு இடையில் ஆற்றல் நிலைகளை உருவாக்குகின்றன, இதன் மூலம் கதிர்வீச்சு அல்லாத தளர்வுக்கு வழிவகுக்கிறது. தொங்கும் சுற்றுப்பாதைகளுடன் தசைநார் மூலக்கூறுகள் பிணைக்கப்படுவதால், இந்த நிலைகளின் ஆற்றல் HOMO-LUMO இடைவெளியில் இருந்து மாற்றப்படுகிறது. இது கதிர்வீச்சு இல்லாத தளர்வைத் தடுக்கிறது, இதனால் அதிக பி. எல் ஏற்படுகிறது. இந்த விளைவின் வலிமை ஈந்தணைவிகளின் வகையை வலுவாக சார்ந்துள்ளது. பொதுவாக, சிறிய, நேரியல் ஈந்தணைவிகள், பருமனான ஈந்தணைவிகளை விட சிறப்பாக செயல்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை அதிக மேற்பரப்பு பாதுகாப்பு அடர்த்திக்கு வழிவகுக்கின்றன, எனவே அதிக தொங்கும் சுற்றுப்பாதைகளை செயலற்றதாக அனுமதிக்கின்றன. மற்றொரு மேற்பரப்பு விளைவு கேரியர் ட்ராப் ஆகும். இங்கே ஈந்தணைவிகள் நானோ துகள்களில் உள்ள எலக்ட்ரானை (துளைகள்) துடைக்க முடியும், இதன் மூலம் கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பைத் தடுக்கிறது, இதனால் பி. எல் குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது. அத்தகைய ஈந்தணைவிகளுக்கு நன்கு அறியப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு தயோல்கள் ஆகும். பரந்த ஆற்றல் வரம்பில் உறிஞ்சி, நானோ துகள்களின் உறிஞ்சும் ஆற்றலை வெளியிடும் சேர்மங்களின் இடைமுக அடுக்கைப் பயன்படுத்தி ஒளி மாற்ற செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம். சி. எஸ். இனாகாக்கி மற்றும் பிறரின் கூற்றுப்படி, ஒரு உலோக நானோ துகள்களின் உறிஞ்சுதல் பட்டை அகலத்தில் கடுமையாக அதிகரிப்பதாகக் காட்டப்பட்டது, இது இடைமுக அடுக்கு மற்றும் நானோ துகள்களின் பிளாஸ்மன் அதிர்வு பட்டையில் உள்ள மாற்றங்களின் ஒன்றுடன் ஒன்று ஏற்படுவதால் ஏற்படுகிறது. எல். ஈ. டி மற்றும் சூரிய மின்கலங்கள் போன்ற நடைமுறை பயன்பாடுகளில் இந்த நிகழ்வைப் பயன்படுத்தலாம். இந்த தொழில்நுட்பங்களில் உறிஞ்சுதல் அல்லது உமிழ்வின் செயல்திறன் முக்கியமான முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது மற்றும் ஒரு இடைமுக அடுக்கு கொண்ட நானோ துகள்கள் பரந்த அளவிலான ஆற்றல்களை உறிஞ்சுவதன் மூலம் அல்லது வெளியிடுவதன் மூலம் இந்த செயல்திறனை மேம்படுத்த பயன்படுத்தப்படலாம். நானோ துகள்களால் காட்டப்படும் பிளாஸ்மன் அதிர்வு, தங்கத் துகள்கள் பெரும்பாலும் ஒரு எடுத்துக்காட்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இடைமுக அடுக்கைப் பயன்படுத்தி மாற்றப்படலாம். உதாரணமாக, தங்கத்தால் செய்யப்பட்ட நானோ துகள்களுடன் பிணைக்கப்பட்ட அனயானிக் அல்லது கேட்டியானிக் ஈந்தணைவிகள் நீளத்தில் அதிகரிக்கப்படும்போது, பிளாஸ்மன் அதிர்வுகளின் அலைநீளம் சிவப்பு நிறத்திற்கு மாறும். மற்றொரு விளைவின் எடுத்துக்காட்டு, இது சமீபத்தில் அமென்டோலா மற்றும் பலர் கவனித்துள்ளனர். 10 நானோமீட்டர் அல்லது அதற்கும் குறைவான சிறிய தங்க நானோ துகள்களில், சில குறிப்பிட்ட குறுகிய சங்கிலி ஈந்தணைவிகளைக் கொண்ட அடர்த்தியான மோனோலெயர்கள் மேற்பரப்பு பிளாஸ்மன் அதிர்வு விளைவுகளைக் குறைக்க முனைகின்றன. நானோ துகள்களின் மேற்பரப்புகளை பகுப்பாய்வு செய்ய பிளாஸ்மன் அதிர்வு பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த கோட்பாடு ஃப்ரோலிச் நிலை என்று அழைக்கப்படுவதை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது ஒரு நானோ துகள்களின் சுற்றியுள்ள ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் குறியீட்டை மேற்பரப்பு பிளாஸ்மன் அதிர்வெண்ணின் அதிர்வெண்ணை மாற்றியமைக்க அல்லது மாற்ற பயன்படுத்தலாம் என்று கூறுகிறது. இரண்டு பண்புகளையும் தொடர்புபடுத்தும் சமன்பாடு பின்வருமாறுஃ இதில் பிளாஸ்மன் அதிர்வு அதிர்வெண் உச்சத்தில் இருக்கும் அலைநீளம், சூழலின் ஒளிவிலகல் குறியீடாகும், இது நடுத்தரத்தின் மின்கடத்தா மாறிலியுடன் பின்வருமாறு தொடர்புடையதுஃ மேலும் இது பிளாஸ்மன் அதிர்வுகளின் அதிர்வெண் மற்றும் வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் ஆகும். சூழலின் அலைநீளத்திற்கும் ஒளிவிலகல் குறியீட்டிற்கும் இடையிலான உறவு கண்டிப்பாக நேரியல் அல்ல, ஆனால் கோட்பாட்டு கணிப்புகளின் சிறிய மதிப்புகளுக்கு சோதனை முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. இந்த தொடர்பை நானோ துகள்களின் சூழலை பகுப்பாய்வு செய்ய பயன்படுத்தலாம், அதாவது. பிளாஸ்மன் அதிர்வுகளின் அலைநீளத்தை அளவிடுவதன் மூலம் இடைமுக அடுக்கு. வெப்ப கடத்துத்திறன் என்பது ஒரு பொருளின் வெப்பத்தை கடத்தும் திறனின் அளவீடு ஆகும். ஒரு நானோ திரவத்தில் இந்த கடத்துத்திறன் கரைசலில் தொங்கவிடப்பட்ட நானோ துகள்களால் பாதிக்கப்படுகிறது. ஒரு எளிய மாதிரி திரவத்தின் வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் இடைநீக்கம் செய்யப்பட்ட திடப்பொருட்களை மட்டுமே கருதுகிறது. இது மேக்ஸ்வெல்-கார்னெட் மாதிரி (1891) என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் இது பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறதுஃ இதில், முறையே பயனுள்ள வெப்ப கடத்துத்திறன், திரவத்தின் வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் துகள்களின் வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் துகள்களின் பொதி செய்யும் பகுதியாகும். இந்த மாதிரி நானோ துகள்களுக்கு மிகவும் துல்லியமானது அல்ல, ஏனெனில் இது ஒரு நானோ துகள்களைச் சுற்றியுள்ள திரவத்தால் உருவாக்கப்பட்ட இடைமுக அடுக்கை கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளாது. 2006 ஆம் ஆண்டில் கே. சி. லியோங் மற்றும் பலர் ஒரு புதிய மாதிரியை முன்மொழிந்தனர், இது ஒரு இடைமுக அடுக்கு இருப்பதை கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டது. ஒரு நானோ துகள்களைச் சுற்றியுள்ள பகுதியைக் கருத்தில் கொண்டு, அது மூன்று தனித்தனி பகுதிகளைக் கொண்டிருப்பதாகக் கூறி அவர்கள் அவ்வாறு செய்தனர். அவை ஒவ்வொன்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆனால் வேறுபட்ட வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன. இதன் விளைவாக பின்வரும் மாதிரி உருவானதுஃ இதில் பயனுள்ள வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் முறையே துகள், திரவம் மற்றும் இடைமுக அடுக்கின் வெப்ப கடத்துத்திறன் ஆகும். திரவத்தின் பொதி செய்யும் பகுதியாகும் அல்லது. மற்றும் முறையே மற்றும், இடைமுக அடுக்கின் தடிமன் மற்றும் துகள் அளவின் விகிதத்துடன். இந்த மாதிரி சோதனை முடிவுகளுடன் மிகவும் உடன்படுவதாகக் காட்டப்பட்டது, ஆனால் வெப்ப கடத்துத்திறன் அல்லது இந்த அடுக்கின் தடிமனை நிறுவுவதற்கான ஒரு தத்துவார்த்த வழி இன்னும் இல்லாததால் அதன் பயன்பாட்டில் மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. நானோ துகள்களின் மற்றொரு பண்பு நானோ துகள்களின் கரைதிறன் ஆகும், இது மேற்பரப்புத் துகள்களால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. ஒரு உலோக நானோ துகள்கள் கரிம கரைப்பான்களில் நன்கு கரைவதில்லை என்று ஒருவர் கற்பனை செய்யலாம். சர்ஃபாக்டன்ட்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் நானோ துகள்கள் கரைப்பான் முழுவதும் சமமாக சிதறடிக்கப்படும். இது பெரும்பாலும் சர்ஃபாக்டண்டுகளின் ஆம்பிஃபிலிக் தன்மை காரணமாகும். வெவ்வேறு ஊடகங்களில் நானோ துகள்களின் கரைதிறனை அடிப்படையில் சரிசெய்ய இடைமுக அடுக்கு பயன்படுத்தப்படலாம், இது மிகவும் ஹைட்ரோஃபிலிக் முதல் ஹைட்ரோபோபிக் வரை இருக்கலாம். நிலைத்தன்மை ஒரு நானோ துகள்களின் நிலைத்தன்மை என்பது துகள்களின் ஒரு குறிப்பிட்ட, பொதுவாக அளவு சார்ந்த, பண்பைப் பாதுகாப்பதை விவரிக்க பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு சொல். இது எ. கா. என்பதைக் குறிக்கலாம். : அதன் அளவு, வடிவம், கலவை, படிக அமைப்பு, மேற்பரப்பு பண்புகள் அல்லது ஒரு கரைசலில் சிதறல். ஒரு நானோ துகள்களின் இடைமுக அடுக்கு இந்த வகையான நிலைத்தன்மைக்கு பல்வேறு வழிகளில் உதவும். ஈந்தணைவிகள் ஒரு நானோ துகள்களின் வெவ்வேறு அம்சங்களுடன் பிணைக்கப்படலாம், அவற்றின் அளவு மற்றும் வகை ஈந்தணைவிகள் எவ்வாறு வரிசைப்படுத்தப்படும் என்பதை தீர்மானிக்கும். துகள்களுடன் ஈந்தணைவிகள் இணைக்கப்பட்டிருக்கும் விதம், ஒழுங்கற்றதாகவோ அல்லது இடையில் எங்காவது வரிசைப்படுத்தப்பட்டோ, வெவ்வேறு துகள்கள் தொடர்பு கொள்ளும் விதத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. இது நானோ துகள்களின் வினைத்திறனை பாதிக்கிறது, இது துகள்களின் நிலைத்தன்மையைப் பார்ப்பதற்கான மற்றொரு வழியாகும். இடைமுக அடுக்கை பகுப்பாய்வு செய்ய பல்வேறு வகையான நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தலாம், பெரும்பாலும் எஸ்ஏஎக்ஸ்எஸ், என்எம்ஆர், ஏஎஃப்எம், எஸ்டிஎம் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் ஒளிவிலகல் குறியீட்டை அளவிடுவது போன்ற பிற முறைகளும் தகவல்களை வெளிப்படுத்தலாம். சிறிய-கோண எக்ஸ்-ரே விவரக்குறிப்பு நானோ துகள்களின் அளவு மற்றும் சிதறல் பற்றிய தரவை வழங்குகிறது, மேலும் இடைமுக அடுக்கின் அடர்த்தி பற்றிய தகவல்களை வழங்குகிறது. ஏனெனில் சிதறலின் அளவு அடர்த்தியுடன் விகிதாசாரமாக உள்ளது. இதற்கு மேல் அடுக்கின் தடிமன் மதிப்பிடப்படலாம். இருப்பினும் ஒரு குறைபாடு என்னவென்றால், SAXS அழிவுகரமானது. ஏ. எஃப். எம் மற்றும் எஸ். டி. எம் அளவீடுகள் அணுத் தெளிவுத்திறனில் இடைமுக அடுக்கின் அமைப்பு மற்றும் வடிவம் பற்றிய தகவல்களை வெளிப்படுத்தலாம். இந்த தகவல் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்புக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் நீங்கள் மேற்பரப்பை மட்டுமே ஆராய முடியும். எஸ். டி. எம் இன் மற்றொரு குறைபாடு என்னவென்றால், இடைமுக அடுக்கு கடத்தியால் மட்டுமே இது பொருந்தும். இடைமுக அடுக்கில் உள்ள கலவை, குறுகிய தூர வரிசை மற்றும் இயக்கவியல் ஆகியவற்றைப் படிக்க (திட நிலை) என். எம். ஆர் பயன்படுத்தப்படலாம். இயக்கவியலை பரந்த அளவிலான கால அளவுகளில் ஆய்வு செய்யலாம், இது மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான தொடர்புகள், வேதியியல் எதிர்வினைகள் மற்றும் போக்குவரத்து நிகழ்வுகளை பகுப்பாய்வு செய்ய அனுமதிக்கிறது. குறிப்புகள் நானோ துகள்கள்