Nanoparticles: Workhorses of Nanoscience

این کتاب را می توان به طور تقریبی به سه بخش تقسیم کرد: اصول بنیادی فیزیکوشیمیایی و فیزیکی علم نانو، شیمی و سنتز نانوذرات، و تکنیک های مطالعه نانوذرات. فصل اول به منشأ وابستگی اندازه خواص نانومواد می پردازد و آن را برحسب دو اثر اساسی در مقیاس نانو توضیح می دهد. این فصل همچنین به عنوان یک مقدمه کلی برای کتاب عمل می کند و به طور خلاصه به تعریف و طبقه بندی نانومواد و تکنیک های مورد استفاده برای ساخت و مطالعه آنها می پردازد. فصل 2 چارچوب نظری را ارائه می‌کند که در آن می‌توان اثرات اندازه بر خواص نانوبلورهای نیمه‌رسانا را با تأکید ویژه بر اثر محصور شدن کوانتومی درک کرد. خواص نوری نانوذرات فلزی و نانوساختارهای فلزی (شبکه های تناوبی) در فصل 3 مورد بحث قرار گرفته است. فصل 4 به مواد نانو متخلخل اختصاص دارد و به طور مفصل به سنتز، ساختار و خواص عملکردی آنها و همچنین خواص فیزیکی مایعات محصور در نانوحفره ها می پردازد. روش‌های آماده‌سازی، تکنیک‌های مشخص‌سازی و کاربردهای نانوذرات پشتیبانی‌شده در فصل 5 پوشش داده شده‌اند. فصل ششم مفاهیم فیزیکی-شیمیایی ضروری مورد نیاز برای درک آماده‌سازی نانوذرات معدنی کلوئیدی و درجه کنترل قابل‌توجهی که بر روی آنها به دست آمده است را ارائه می‌کند. ترکیب، اندازه، شکل و سطح. چهار فصل آخر به چند تکنیک منتخب خصوصیات اختصاص داده شده است که ابزار بسیار ارزشمندی برای مطالعه نانوذرات هستند. فصل 7 بر روی تکنیک های میکروسکوپ الکترونی متمرکز است، در حالی که فصل 8 بر میکروسکوپ پروب روبشی و طیف سنجی تمرکز دارد. تکنیک‌های طیف‌سنجی مبتنی بر تشدید پارامغناطیسی الکترونی (EPR) و کاربرد آن‌ها برای نانوذرات در فصل 9 مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در نهایت، فصل 10 نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از روش‌های طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) محلول برای کشف شیمی سطح نانوذرات کلوئیدی استفاده کرد.

This book can be roughly divided into three parts: fundamental physico-chemical and physical principles of Nanoscience, chemistry and synthesis of nanoparticles, and techniques to study nanoparticles. The first chapter is concerned with the origin of the size dependence of the properties of nanomaterials, explaining it in terms of two fundamental nanoscale effects. This chapter also serves as a general introduction to the book, briefly addressing the definition and classification of nanomaterials and the techniques used to fabricate and study them. Chapter 2 lays out the theoretical framework within which to understand size effects on the properties of semiconductor nanocrystals, with particular emphasis on the quantum confinement effect. The optical properties of metal nanoparticles and metal nanostructures (periodic lattices) are discussed in Chapter 3. Chapter 4 is devoted to nanoporous materials, treating in detail their synthesis, structure and functional properties, as well as the physical properties of liquids confined in nanopores. The preparation methods, characterization techniques, and applications of supported nanoparticles are covered in Chapter 5. The sixth Chapter presents the essential physical-chemical concepts needed to understand the preparation of colloidal inorganic nanoparticles, and the remarkable degree of control that has been achieved over their composition, size, shape and surface. The last four Chapters are dedicated to a few selected characterization techniques that are very valuable tools to study nanoparticles. Chapter 7 concentrates on electron microscopy techniques, while Chapter 8 focuses on scanning probe microscopy and spectroscopy. Electron paramagnetic resonance (EPR) based spectroscopic techniques and their application to nanoparticles are explored in Chapter 9. Finally, Chapter 10 shows how solution Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopic techniques can be used to unravel the surface chemistry of colloidal nanoparticles.