ukuran-sifat lainnya

How do properties change at the nanoscale?

Hal hal yang membedakan material nano dengan makro (bulk) Gaya gravitasi dapat diabaikan dan lebih

didominai oleh gaya elekromagnetik Mekanika quantum adalah model yang

digunakan untuk menggambarkan gerakan dan energi dibanding model mekanika klasik.

Rasio pemukaan/ volume lebih besar. Gerakan molekul acak menjadi lebih penting.

http://nanosense.org/activities/sizematters/properties/SM_PropSlides.ppthttp://nanosense.org/activities/sizematters/properties/SM_PropSlides.ppt

Dominasi gaya elektromagnetik Karena massa dari material nanopartikel sangat

kecil maka gaya gravitasi dapat diabaikan. Gaya gravitasi merupakan fungsi

dari massa dan jarak. Gaya elektromagnetik merupakan

fungsi dari muatan dan jarak, sehingga gaya elektromagnetik yang dihasilkan lebih besar pada nanomaterial.

Gaya elektromagnetik antara 2 proton adalah 1036 kali lebih besar dibandingkan gaya gravitasi.


Dominant Forces Interaksi dapat digambarkan dalam

berbagai jens gaya, tetapi gaya tersebut disebabkan oleh perubahan ukuran. Pada skala nanometer maka gaya listrik sangat mendominasi pada material tersebut.

Source: assessment-ws.wikispaces.com/space/showimage/forces.doc

Image Source: www.outreach.psu.edu/programs/highschoolreform/files/Krajcik.ppt

How can a Gecko walk up a wall or walk on a ceiling?

Kellar Autumn & Ed Florance http://www.sciencentral.com/articles/view.php3?article_id=218392449&cat=3_5

Gecko foot-hairs (seta) mempunyai ukuran spatula dalam skala nanometer. Ikatan pada spatula pada permukaan menghasilkan gaya listrik (van der Waals). Dimana gaya-gaya yang dihasilkan oleh setiap rambut spatula tersebut lebih besar dari gaya gravitasi.

Slide adapted from: www.outreach.psu.edu/programs/highschoolreform/files/Krajcik.ppt

Surface to Volume Ratio Increases

Peningkatan rasio permukaan/volume pada nanomaterial Jumalah atom yang

kontak dengan sekitarnya lebih besar

Reaksi/ikatan lebih kuat


Surface/volume ratio

Partikel dengan ukuran kecil kurang stabil dibanding bulk, hal ini disebabkan oleh kontribusi dari energi permukaan:

r 2

r = jari-jari partikel = potensial kimia = energi bebas permukaan = massa jenis

Hal ini mempengaruhi:• temperature leleh• temperatur penguapan• reaktivitas• mobilitas

http://www.chem.uu.nl/edu/inleidingnanotechnologie/2_fysische%20en%20chemische%20eigenschappen.ppt

courtesy Petra de Jongh -Utrecht University

Melting Point Temperatur suatu atom, ion, atau molekul pada

material mempunyai energi ikat antara sesamanya dalam zat padat

In contact with 3 atoms

In contact with 7 atoms

Atom-atom permukaan yang berinteraksi dengan atom-atom permukaan lain menjadi lemah, karena jumlah atom yang lebih sedikit


… is lower for smaller particles

…doesn’t depend on size

The melting point…

…has a big effect on the percentage of atoms on the surface

…has a very small effect on the percentage of atoms on the surface

Changing an object’s size…

…split between the inside and the surface of the object

…almost all on the inside of the object

The majority of the atoms are…

At the nanoscaleAt the macroscale

… is lower for smaller particles

…doesn’t depend on size

The melting point…

…has a big effect on the percentage of atoms on the surface

…has a very small effect on the percentage of atoms on the surface

Changing an object’s size…

…split between the inside and the surface of the object

…almost all on the inside of the object

The majority of the atoms are…

At the nanoscaleAt the macroscale


example: gold nanoparticles

experimental melting temperatures for small gold particles: experiments and theory (solid line)

J.P. Borel, Surf. Sci. 106 (1981) 1-9http://www.chem.uu.nl/edu/inleidingnanotechnologie/2_fysische%20en%20chemische%20eigenschappen.ppt

Is this always true?

Adapted from lecture notes at: http://www.nanoed.org/courses_materials/Mark's%20nano%20unit.pdf

Luas area permukaan sangat penting jika keguanaan dari material tersebut berhubungan dengan permukaan/antar muka:

Misal: partikel katalis biasanya berukuran sangat kecil (= lebih murah)

Reaktvitas

Nanopartikel mempunyai mobilitas yang tinggi -> sintering

http://www.chem.uu.nl/edu/inleidingnanotechnologie/2_fysische%20en%20chemische%20eigenschappen.ppt

courtesy Petra de Jongh -Utrecht University

Random Molecular Motion is Significant Partikel kecil (seperti

debu) bergerak secara acak

Slide adapted from: http://nanosense.org/activities/sizematters/properties/SM_PropSlides.pptSlide adapted from: http://nanosense.org/activities/sizematters/properties/SM_PropSlides.ppt

Surface Treatment and self-cleaning

Lotus effect

The lotus plant (Nelumbo nucifera).

Electron microscope photograph of the surface of a lotus flower leaf. The combination of surface roughness and water-repellent wax cristals gives it superhydrophobic properties.0

The principle of self-cleaning was discovered in 1973 by the botanist Wilhelm Barthlott and his team at the University of Bonn

Wetting-Self Cleaning

Masalah kontaminasi permukaan adalah penyebaran ketika berhadapan pada permukaan yang mempunyai energy yang tinggi seperti gelas dan metal yang mempunyai tendensi untuk menyerap molekul lain. Strategi yang umum digunakan adalah dengan mengurangi energy bebas permukaan tanpa mempengaruhi property material nya. Secara umum tingkat repelancy air dan oli meningkat pada saat sudut kontak air diatas 100o. Fenomena ini bisa ditemui pada Teflon dimana air tidak bisa terikat pada permukaannya. Pendekatan baru adalah dengan menggunakan nanokomposit organic/inorganic yang mempunyai property seperti Teflon.

Superhydrophobic

1.Radiasi matahari menyebabkan kekosongan terhadap atom oksigen, dan menghasilkan perubahan pengisian atom dalam kristal, yaitu Ti4+ menjadi Ti3+ sites, yang menyebabkan penyerapan air.2.Cacat yang terjadi mempengaruhi sifat hidrofilik terhadap air.

TiO2 sebagai fotokatalis-superhidrofilik

Aplikasi self-cleaningSelf-cleaning glass (kaca yg bisa membersihkan sendiri)dengan nano partikel yg memberikan efek photocatalytic dan hydrophilic 1.Photocatalytic =ketika sinar UV menyinari kaca, sinar ini akan memberikan energi bagi nanopartikel untuk break down (melunturkan) molekul organik pada kaca (kotoran).2.Hydrophilic= ketika air mengenai kaca, maka nanopartikel menyebarkan air dseluruh kaca, sehingga otomatis membersihkan kaca tersebut.

Ukuran nanopartikel menurunkan energi permukaan sehingga menurunkan kontak antara air dng permukaan

ukuran-sifat lainnya

Documents