Классификация наночастиц, физико-химические свойства, методы характеристики и применение: всесторонний обзор для биологов

В последние десятилетия интерес к наноматериалам, особенно к наночастицам, резко возрос главным образом благодаря их новым или усиленным физическим и химическим свойствам по сравнению с объёмными материалами. Эти необычные свойства обусловили множество инновационных применений в медицине и фармацевтике, электронике, сельском хозяйстве, химическом катализе, пищевой промышленности и других областях. В последнее время наночастицы также синтезируют «биологическим» способом — с использованием растений или микроорганизмов, что служит экологически безопасной альтернативой дорогостоящим, энергоёмким и потенциально токсичным физическим и химическим методам синтеза. Такой междисциплинарный подход к синтезу наночастиц требует от биологов и биотехнологов понимания сложной методологии, необходимой для корректной характеристики этих процессов. Этот обзор предназначен для биологов и обобщает сведения о физико-химических свойствах наночастиц и методах их характеристики. В нём объясняется, почему наноматериалы отличаются от микроразмерных и объёмных материалов. Представлен всесторонний обзор различных классов наночастиц и их новых или усиленных физико-химических свойств, включая механические, тепловые, магнитные, электронные, оптические и каталитические свойства. Приведён подробный перечень распространённых методов и методик, применяемых для характеристики и анализа этих свойств, а также многочисленные примеры ранее синтезированных и охарактеризованных биогенных наночастиц и их применения в медицине, электронике, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Мы надеемся, что это поможет сделать разнообразные методы более доступными для читателей и выбрать подходящую методологию для решения конкретной задачи в области нанонауки.