Una nanopartícula o nanopolvo o nanoaglomerado o nanocristal es una partícula microscópica con al menos una dimensión menor a 100 nm.
La investigación de nanopartículas es actualmente un área de intensa investigación científica, debido a una amplia variedad de aplicaciones potenciales en los campos biomédico, óptico y electrónico.
Las nanopartículas son de gran interés científico, ya que son un puente entre materiales a granel y estructuras atómicas o moleculares.
Un material a granel debe tener propiedades físicas constantes independientemente de su tamaño, pero a nanoescala, este no suele ser el caso.
Se observan propiedades dependientes del tamaño, como el confinamiento cuántico en partículas semiconductoras, la resonancia de plasmón superficial en algunas partículas metálicas y el superparamagnetismo en materiales magnéticos.
Las propiedades de los materiales cambian a medida que su tamaño se acerca a la nanoescala y cuando el porcentaje de átomos en la superficie de un material se vuelve significativo.
Para materiales a granel de más de un micrómetro, el porcentaje de átomos en la superficie es minúsculo en relación con el número total de átomos del material.
Las propiedades interesantes y a veces inesperadas de las nanopartículas no se deben en parte a los aspectos de la superficie del material que dominan las propiedades en lugar de las propiedades a granel.
Las nanopartículas exhiben una serie de propiedades especiales en relación con el material a granel.
Por ejemplo, la flexión de cobre a granel alambre, cinta, etc. ocurre con el movimiento de átomos / grupos de cobre a una escala de aproximadamente 50 nm.
Las nanopartículas de cobre de menos de 50 nm se consideran materiales súper duros que no exhiben la misma maleabilidad y ductilidad que el cobre a granel.
El cambio de propiedades no siempre es deseable.
Los materiales ferroeléctricos de menos de 10 nm pueden cambiar su dirección de magnetización utilizando energía térmica a temperatura ambiente, lo que los hace inútiles para el almacenamiento de memoria.
Las suspensiones de nanopartículas son posibles porque la interacción de la superficie de la partícula con el solvente es lo suficientemente fuerte como para superar las diferencias de densidad, que generalmente resultan en un material que se hunde o flota en un líquido.
Las nanopartículas a menudo tienen propiedades visibles inesperadas porque son lo suficientemente pequeñas como para confinar sus electrones y producir efectos cuánticos.
Por ejemplo, las nanopartículas de oro aparecen de color rojo oscuro a negro en la solución.
Las nanopartículas tienen una relación de superficie a volumen muy alta.
Esto proporciona una tremenda fuerza impulsora para la difusión, especialmente a temperaturas elevadas.
La sinterización puede tener lugar a temperaturas más bajas, en escalas de tiempo más cortas que para partículas más grandes.
En teoría, esto no afecta la densidad del producto final, aunque las dificultades de flujo y la tendencia de las nanopartículas a aglomerarse complican las cosas.
La gran relación de área de superficie a volumen también reduce la temperatura de fusión incipiente de las nanopartículas.