วัสดุมีขนาดเล็กลงจะส่งผลโดยตรงกับสัดส่วนของจำนวนอะตอมที่อยู่บริเวณผิวหน้า และผิวสัมผัสของวัสดุเพิ่มมากขึ้นโดยที่การเพิ่มขึ้นของจำนวนอะตอมที่บริเวณผิวสัมผัสของวัสดุนั้น จะส่งผลให้คุณสมบัติต่างๆ แตกต่างไปจากเดิมและพิเศษแปลกใหม่
ทองคำgold(Au)แบบก้อนจะมีสีเหลือง อันเนื่องมาจากทองคำ ดูดกลืนแสงสีน้ำเงิน ที่อยู่ในช่วงปลายของสเปกตรัมคลื่นแสง ที่มองเห็นได้ แต่ถ้าย่อขนาดทองคำ ให้เล็กลงไปเรื่อยๆ จนมีขนาดอนุภาคเล็กกว่าความยาวคลื่นแสงที่มากระทบมากๆ จะทำให้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “Surface Plasmon Resonance, SPR” (เซอร์เฟจ พลาสมอน เรโซแนนซ์ )ซึ่งจะทำให้อนุภาคทองคำ เปลี่ยนไปดูดกลืนแสงสีเขียว (ความยาวคลื่นประมาณ 520 นาโนเมตร) แทน ซึ่งจะส่งผลให้อนุภาคนาโนของทองคำ มีสีแดงทับทิม (ruby red)ถ้าควบคุมให้อนุภาคนาโนทองคำ กลับมารวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อนที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ก็จะทำให้ทองคำเปลี่ยนไป เป็นสีอื่นได้ตั้งแต่สีชมพูจนถึงสีม่วง ซึ่งปรากฏการณ์นี้เอง สามารถนำทองคำนาโน ไปประยุกต์ใช้ในการเป็นไบโอเซ็นเซอร์ ตรวจจับสารชีวภาพ ชนิดต่างๆ หรือนำไปใช้ทางด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์
Surface Plasmon Resonance เป็นคลื่น ความหนาแน่นของประจุที่เกิดจากการสั่นของอิเล็กตรอนอิสระ ที่มีลักษณะการสั่นพร้อมเพรียงกัน เป็นปรากฏการณ์ ที่เกิดขึ้นบริเวณรอยผิวต่อของโลหะกับสารไดเล็กทริก เช่น ระหว่างทองหรือเงินกับอากาศหรือสารละลาย โดยที่ขนาด ยอดคลื่น และความกว้าง ของสเปกตรัมลาสมอนเรโซแนนต์ของวัสดุต่างๆ จะขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง ประเภทของวัสดุ และสภาพแวดล้อมรอบๆวัสดุนั้น โลหะชนิดอื่น นอกเหนือไปจากทองคำ ก็สามารถแสดงปรากฏการณ์เชิงแสง ในลักษณะเดียวกันนี้ได้เช่นกัน เช่นอนุภาคนาโนของเงิน จะมีสีเหลืองเข้ม แทนที่จะเป็นสีเงินวาว โลหะส่วนใหญ่ จะมีความถี่เรโซแนนต์ อยู่ในช่วงใกล้รังสียูวีซึ่งอยู่นอกสเปกตรัม ของช่วงแสงที่มองเห็น นอกจากนี้อนุภาคนาโน ของโลหะเกือบทุกชนิด ไม่สามารถคงตัวอยู่ในรูปอนุภาคนาโน ได้นานในสภาวะแวดล้อมตามปกติ ทำให้เราไม่ค่อยพบปรากฏการณ์นี้ในโลหะชนิดอื่นๆ
เมื่อวัตถุมีขนาดเกรนของวัตถุอยู่ในระดับนาโนเมตรแล้ว คุณสมบัติอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นผิดแปลกไปจากเดิม ก็คือช่วงสเปกตรัมที่ถูกดูดกลืนของวัตถุนาโน โดยช่วงความยาวคลื่นของแถบดูดกลืนของวัตถุนาโนจะเป็นช่วงความยาวคลื่นที่สั้นลงกว่าเดิม คือมีแนวโน้มไปสู่ช่วงแถบสเปกตรัมสีน้ำเงินและพบว่าช่วงความยาวคลื่น ที่ถูกดูดกลืนนี้แปรผันตรงตามขนาดของวัตถุนาโน ตัวอย่างเช่น อนุภาคนาโนของสารกึ่งตัวนำแคดเมียมเซลิไนด์ (CdSe) จะมีช่วงสเปกตรัมที่ถูกดูดกลืนที่สั้นลงไปเรื่อยๆ ตามขนาดรัศมีของอนุภาคนาโน
http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/nano/Page/Unit2-5.html
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น