Forskare som arbetar på atomär och molekylär nivå - nanoskala - måste tänka stort. Trots allt, det är på den här nivån allt händer.

Alexandra Navrotsky, Erkänd professor vid University of California, Davis, och chef för dess Nanomaterials in the Environment, Lantbruk, and Technology Organized Research Unit, har under hela sin karriär studerat nanopartiklars egenskaper. Hon presenterade sina fynd idag i Knoxville, Tenn., vid Goldschmidt-konferensen, värd av University of Tennessee, Knoxville, och Oak Ridge National Laboratory.

"Nanopartiklar finns överallt. Du äter dem, drick dem, andas dem, betala för att ha dem, och betala ännu mer för att bli av med dem, " sa Navrotsky. Nanomaterialvetenskap handlar om partiklar som är ungefär en miljarddels meter långa.

Under konferensen, Navrotsky talade om de senaste upptäckterna som hon och Ph.D. student Chengcheng Ma gjort på de termodynamiska egenskaperna hos övergångsmetalloxider som isolatorer och supraledare.

Navrotskys forskargrupp fann att den termodynamiska drivkraften - den energi som behövs för oxiderade reaktioner - beror starkt på partikelstorleken. Lättheten med vilken dessa material ändrar sitt oxidationstillstånd är viktigt i alla typer av applikationer, till exempel, katalytisk spjälkning av vatten för produktion av väte och syre, metabolismen av mikroorganismer och utvecklingen av mineralfyndigheter.

Eftersom kemiska och biologiska reaktioner sker på ytan av en partikel, dessa aktiviteter förbättras på nanopartikelskalan. En förståelse för hur nanopartiklar reagerar under vissa temperaturer och andra förhållanden kan tillämpas på många vetenskapsområden, inklusive kommunikationsteknik; jordbruksteknik; miljösanering; interaktioner i haven, atmosfär, och biosfär; och bioteknik för medicin och hälsa.

Till exempel, termodynamiken på nanoskala i ett batteri påverkar dess utspänning, så att förstå denna princip kan hjälpa forskare att göra ett mer effektivt batteri.