Nanogeoscience
நானோ புவியியல் என்பது புவியியல் அமைப்புகள் தொடர்பான நானோ அளவிலான நிகழ்வுகளைப் பற்றிய ஆய்வு ஆகும். முக்கியமாக, இது 1-100 நானோமீட்டர்களுக்கு இடையிலான சுற்றுச்சூழல் நானோ துகள்களைப் படிப்பதன் மூலம் ஆராயப்படுகிறது. நானோ அளவுகோலுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்ட குறைந்தபட்சம் ஒரு பரிமாணத்துடன் (எ. கா. மெல்லிய படலங்கள், வரையறுக்கப்பட்ட திரவங்கள்) மற்றும் ஆற்றல், எலக்ட்ரான்கள், புரோட்டான்கள் மற்றும் பொருளின் பரிமாற்றம் சுற்றுச்சூழல் இடைமுகங்கள் முழுவதும். மனித செயல்பாட்டின் விளைவுகளால் (நிலத்தை அகற்றுவது மற்றும் பாலைவனமாக்குதல் போன்ற நேரடி விளைவுகளிலிருந்து, புவி வெப்பமடைதல் போன்ற மறைமுக விளைவுகளிலிருந்து) அதிக தூசி வளிமண்டலத்திற்குள் நுழையும்போது, கனிம தூசியின் விளைவுகளைப் புரிந்துகொள்வது மிகவும் முக்கியமானது வளிமண்டலத்தின் வாயு கலவை, மேக உருவாக்கம் நிலைமைகள் மற்றும் உலகளாவிய கதிர்வீச்சு வற்புறுத்தல் (அதாவது, வெப்பம் அல்லது குளிரூட்டும் விளைவுகள்). கடலியல் வல்லுநர்கள் பொதுவாக 0.2 மைக்ரோமீட்டர் மற்றும் பெரிய அளவிலான துகள்களை ஆய்வு செய்கிறார்கள், அதாவது நிறைய நானோ அளவிலான துகள்கள் பரிசோதிக்கப்படுவதில்லை, குறிப்பாக உருவாக்கம் வழிமுறைகளைப் பொறுத்தவரை. மண் நீர்-பாறை-பாக்டீரியா நானோ அறிவியல் எந்த வகையிலும் வளர்ச்சியடையவில்லை என்றாலும், வானிலை, மண் மற்றும் நீர்-பாறை தொடர்பு அறிவியலின் கிட்டத்தட்ட அனைத்து அம்சங்களும் (புவி மற்றும் உயிரியல் செயல்முறைகள் இரண்டும்) நானோ அறிவியலுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. பூமியின் மேற்பரப்புக்கு அருகில், உடைக்கப்பட்ட பொருட்களும், உற்பத்தி செய்யப்படும் பொருட்களும் பெரும்பாலும் நானோ அளவிலான நிலையில் உள்ளன. மேலும், எளிய மற்றும் சிக்கலான கரிம மூலக்கூறுகள், அதே போல் பாக்டீரியா மற்றும் மண் மற்றும் பாறைகளில் உள்ள அனைத்து தாவரங்கள் மற்றும் விலங்கினங்கள் கனிம கூறுகளுடன் தொடர்பு கொள்வதால், நானோ பரிமாணங்கள் மற்றும் நானோ அளவிலான செயல்முறைகள் நாளின் வரிசையாகும். உலோகப் போக்குவரத்து நானோ அறிவியல் நிலத்தில், நானோ செறிவூட்டப்பட்ட தாதுக்கள் மண்ணிலிருந்து ஆர்சனிக், செம்பு மற்றும் ஈயம் போன்ற நச்சுகளை எவ்வாறு பிடிக்கின்றன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்கிறார்கள். மண் சரிசெய்தல் என்று அழைக்கப்படும் இந்த செயல்முறையை எளிதாக்குவது ஒரு தந்திரமான வணிகமாகும். நானோ ஜியோசயின்ஸ் ஒப்பீட்டளவில் வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளது. புவி அறிவியலில் நானோ அறிவியலின் எதிர்கால திசைகளில், பெருங்கடல்கள், கண்டங்கள் மற்றும் வளிமண்டலத்தில் நானோ அளவிலான துகள்கள் மற்றும்/அல்லது படலங்களின் அடையாளம், விநியோகம் மற்றும் அசாதாரண வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் அவை பூமியின் செயல்முறைகளை எதிர்பாராத வழிகளில் எவ்வாறு இயக்குகின்றன என்பதை தீர்மானிப்பது அடங்கும். மேலும், நானோ தொழில்நுட்பம் அடுத்த தலைமுறை பூமி மற்றும் சுற்றுச்சூழல் உணர்திறன் அமைப்புகளை உருவாக்குவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும். நானோ துகள்களின் அளவு சார்ந்த நிலைத்தன்மை மற்றும் வினைத்திறன் நானோ ஜியோ சயின்ஸ் மண், நீர் அமைப்புகள் மற்றும் வளிமண்டலங்களில் நானோ துகள்களின் கட்டமைப்புகள், பண்புகள் மற்றும் நடத்தைகள் ஆகியவற்றைக் கையாள்கிறது. நானோ துகள்களின் முக்கிய அம்சங்களில் ஒன்று நானோ துகள்களின் நிலைத்தன்மை மற்றும் வினைத்திறனின் அளவு சார்ந்துள்ளது. இது பெரிய குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பரப்பளவு மற்றும் சிறிய துகள் அளவுகளில் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பு அணு கட்டமைப்பில் உள்ள வேறுபாடுகளிலிருந்து எழுகிறது. பொதுவாக, நானோ துகள்களின் இலவச ஆற்றல் அவற்றின் துகள் அளவிற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரத்தில் இருக்கும். இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கட்டமைப்புகளைத் தழுவிக்கொள்ளக்கூடிய பொருட்களுக்கு, அளவு சார்ந்த இலவச ஆற்றல் சில அளவுகளில் கட்ட நிலைத்தன்மை குறுக்குவெட்டுக்கு வழிவகுக்கும். இலவச ஆற்றல் குறைப்பு படிக வளர்ச்சியை (அணு-மூலம்-அணு அல்லது சார்ந்த இணைப்பு மூலம்) இயக்குகிறது, இது அதிகரிக்கும் அளவுகளில் தொடர்புடைய கட்ட ஸ்திரத்தன்மையின் மாற்றத்தின் காரணமாக கட்ட மாற்றத்தை மீண்டும் இயக்கலாம். இந்த செயல்முறைகள் இயற்கையான அமைப்புகளில் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பு வினைத்திறன் மற்றும் இயக்கத்தை பாதிக்கின்றன. நானோ துகள்களின் நன்கு அடையாளம் காணப்பட்ட அளவு சார்ந்த நிகழ்வுகளில் பின்வருவன அடங்கும்ஃ சிறிய அளவுகளில் மொத்த (மேக்ரோஸ்கோபிக்) துகள்களின் கட்ட நிலைத்தன்மை தலைகீழ். பொதுவாக, குறைந்த வெப்பநிலையில் (மற்றும்/அல்லது குறைந்த அழுத்தத்தில்) குறைவான நிலையான மொத்த-கட்டம் மொத்த-நிலையான கட்டத்தை விட மிகவும் நிலையானதாக மாறும், ஏனெனில் துகள் அளவு ஒரு குறிப்பிட்ட முக்கியமான அளவிற்குக் குறைவாகக் குறைகிறது. உதாரணமாக, மொத்த அனடேஸ் (TiO2) என்பது மொத்த ரூட்டைல் (TiO2) ஐப் பொறுத்தவரை மெட்டாஸ்டபிள் ஆகும். இருப்பினும், காற்றில், 14 nm க்கும் குறைவான துகள் அளவுகளில் ரூட்டைலை விட அனடேஸ் மிகவும் நிலையானதாகிறது. இதேபோல், 1293 K க்கு கீழே, வுர்ட்ஸைட் (ZnS) ஸ்பாலரைட்டை (ZnS) விட குறைவான நிலைத்தன்மை கொண்டது. வெற்றிடத்தில், 300 K இல் துகள் அளவு 7 நானோ மீட்டருக்கும் குறைவாக இருக்கும்போது ஸ்ஃபாலரைட்டை விட வுர்ட்ஸைட் மிகவும் நிலையானதாகிறது. மிகச் சிறிய துகள் அளவுகளில், ZnS நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் தண்ணீரைச் சேர்ப்பது நானோ துகள்களின் கட்டமைப்பில் மாற்றத்தைத் தூண்டும் மற்றும் மேற்பரப்பு-மேற்பரப்பு தொடர்புகள் திரட்டல்/பிரித்தல் மீது ஒரு தலைகீழ் கட்டமைப்பு மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும். அளவு சார்ந்த கட்ட நிலைத்தன்மையின் பிற எடுத்துக்காட்டுகளில் Al2O3, ZrO2, C, CdS, BATiO3, Fe2O3, CR2O3, Mn2O3, Nb2O3, Y2O3 மற்றும் Au-Sb ஆகியவற்றின் அமைப்புகள் அடங்கும். கட்ட மாற்ற இயக்கவியல் அளவு சார்ந்ததாகும் மற்றும் மாற்றங்கள் பொதுவாக குறைந்த வெப்பநிலையில் (பல நூறு டிகிரிக்கு குறைவாக) நிகழ்கின்றன. இத்தகைய நிலைமைகளின் கீழ், மேற்பரப்பு நியூக்ளியேஷன் மற்றும் மொத்த நியூக்ளியேஷன் விகிதங்கள் அவற்றின் அதிக செயல்பாட்டு ஆற்றல்கள் காரணமாக குறைவாக உள்ளன. எனவே, நானோ துகள்களுக்கு இடையிலான தொடர்பைப் பொறுத்து இடைமுக நியூக்ளியேஷன் மூலம் கட்ட மாற்றம் முக்கியமாக நிகழ்கிறது. இதன் விளைவாக, உருமாற்ற விகிதம் துகள் எண்ணை (அளவு) சார்ந்துள்ளது, மேலும் இது தளர்வாக நிரம்பிய நானோ துகள்களை விட அடர்த்தியாக நிரம்பிய (அல்லது அதிக அளவில் திரட்டப்பட்ட) துகள்களில் வேகமாக முன்னேறுகிறது. சிக்கலான ஒருங்கிணைந்த கட்ட மாற்றம் மற்றும் துகள் கரடுமுரடாக்கம் பெரும்பாலும் நானோ துகள்களில் நிகழ்கின்றன. நானோ துகள்களில் அளவு சார்ந்த உறிஞ்சுதல் மற்றும் நானோமினரல்களின் ஆக்சிஜனேற்றம். இந்த அளவு சார்ந்த பண்புகள் நானோ துகள்களின் நிலைத்தன்மை மற்றும் வினைத்திறனில் துகள் அளவின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகின்றன. குறிப்புகள் மேலும் வாசிப்பு வெளிப்புற இணைப்புகள் நானோ ஜியோசைன்ஸ் (எலிமென்ட்ஸ் இதழ்) நானோ ஜியோசைன்ஸ் ஆராய்ச்சி குழுக்கள் குறித்த சிறப்பு வெளியீட்டின் உள்ளடக்கங்களின் அட்டவணைஃ பெர்க்லி நானோ ஜியோசைன்ஸ் குரூப் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் கலிபோர்னியா-பெர்க்லி வர்ஜீனியா டெக் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் புளோரிடா யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் விஸ்கான்சின்-மாடிசன் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் மினசோட்டா யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் கோபன்ஹேகன் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் வியன்னா நானோ துகள்கள் புவி அறிவியல்