В поисках систематической основы для объединения и определения нанонауки

В статье предлагается систематическая основа для объединения и определения нанонауки, разработанная на основе исторических первых принципов и пошаговой логики, которые привели к созданию «центральной парадигмы» (то есть объединяющей основы) традиционной химии элементов и малых молекул. В связи с этим предлагается схема классификации наноматериалов, разделяющая все наноматериалы на категорию I — дискретные, четко определенные наночастицы — и категорию II — статистические, неопределенные наночастицы. Рассматриваются только четко определенные наночастицы категории I, являющиеся более чем на 90% монодисперсными в соответствии с критическими параметрами проектирования на наноуровне (CNDP), определяемыми по следующим характеристикам: (a) размеру, (b) форме, (c) химии поверхности, (d) гибкости и (e) элементному составу. Эти наночастицы классифицируются как твердые (H; на основе неорганических веществ) или мягкие (S; на основе органических веществ). Было установлено, что они повсеместно проявляют свойства, имитирующие атомы, включая: (1) преобладание нульмерных (0D) ядерно-оболочечных наноархитектур, (2) способность к самосборке или химическому связыванию в виде дискретных квантованных наноединиц и (3) наличие четко определенных валентностей и стехиометрий на наноуровне, напоминающих свойства элементов атомной природы. Эти дискретные категории наночастиц обозначаются как наноэлементы твердых или мягких частиц. В научной литературе описано множество примеров химического связывания и сборки таких наноэлементов. Сочетания наноэлементов «твердый:твердый» (H-n:H-n), «мягкий:мягкий» (S-n:S-n) или «твердый:мягкий» (H-n:S-n) мы называем наносоединениями. Благодаря своим квантованным характеристикам многие категории наноэлементов и наносоединений, как сообщается, демонстрируют четко выраженные нанопериодические закономерности свойств. Эти периодические закономерности зависят от их квантованных наноразмерных характеристик (CNDP) и существенно влияют на внутренние физико-химические свойства (то есть температуры плавления, реакционную способность и самосборку, стерические эффекты и наноинкапсуляцию), а также на важные функциональные характеристики и эксплуатационные свойства (то есть магнитные, фотонные, электронные и токсикологические свойства). Мы предлагаем эту ...