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나노입자의 특성화

Characterization of nanoparticles
A greyscale electron micrograph of nanoparticles of different sizes and shapes
나노입자는 크기, 형태, 산포 등 물리적 성질이 다르므로 이를 충분히 설명하기 위해 측정해야 한다.

나노입자의 특성화는 나노입자의 물리적, 화학적 성질의 특성화, 즉 측정을 다루는 나노측정학의 한 분야다.나노입자는 최소 외부 치수 중 하나에서 100나노미터 미만이며, 종종 고유한 특성에 맞게 설계된다.나노입자는 크기, 형태, 표면 특성, 결정성, 분산 상태 등 다른 물리적 특성이 다양하기 때문에 화학적 구성과 농도가 완전한 설명을 위한 충분한 지표가 아니라는 점에서 기존의 화학 물질과 다르다.

나노입자는 나노물리학 연구와 작업장의 건강 및 안전 위해성을 평가하기 위한 노출평가, 제조공정관리 등 다양한 용도로 특징지어진다.입자 계수기는 물론 현미경 및 분광학 방법 등 이러한 특성을 측정할 수 있는 계측기 범위가 넓다.나노기술에 대한 계량학 표준과 참고자료는 여전히 새로운 분야임에도 불구하고 많은 기관에서 이용할 수 있다.

배경

나노기술은 원자 규모로 물질을 조작하여 새로운 성질이나 기능을 가진 물질, 장치 또는 시스템을 만드는 것이다.에너지, 의료, 산업, 통신, 농업, 소비자 제품 및 기타 분야에서 잠재적 응용 분야를 보유하고 있다.나노입자는 외부 치수 중 최소 1개에서 100나노미터 미만으로 측정되며, 부품 재료의 대량 버전과 다른 특성을 갖는 경우가 많아 기술적으로 유용하다.[1]이 글에서는 원형 나노 물체만을 지칭하는 보다 제한적인 ISO/TS 80004 정의보다는 형태나 그 치수 중 몇 개가 나노 크기인지에 관계없이 모든 자유 나노 물질을 포함하는 나노 입자의 광범위한 정의를 사용한다.[2][3]

나노입자는 화학적 구성과 농도가 충분한 지표인 기존 화학 물질과 다른 분석 요건을 가지고 있다.나노입자는 크기, 형태, 표면 특성, 결정성, 분산 상태 등 완전한 설명을 위해 측정해야 하는 다른 물리적 특성을 가지고 있다.[4][5]나노입자의 대량 성질은 이러한 성질의 작은 변화에 민감하며, 이는 산업용에서의 공정 제어에 영향을 미친다.[6][7]이러한 성질은 또한 주어진 구성의 나노입자에 노출되는 건강 영향에도 영향을 미친다.[4][5]

또 다른 도전은 샘플링과 실험실 절차가 나노입자의 분산 상태를 교란시키거나 다른 성질의 분포를 편향시킬 수 있다는 것이다.[4][5]환경적 맥락에서, 많은 방법들은 여전히 역효과를 낼 수 있는 낮은 농도의 나노입자를 감지할 수 없다.[4]자연 나노입자와 부수 나노입자의 높은 배경은 둘을 구별하기 어렵기 때문에 대상 공학적 나노입자의 검출에 방해가 될 수 있다.[4][8]나노입자는 더 큰 입자와 혼합될 수도 있다.[8]나노입자는 물, 토양, 식품, 폴리머, 잉크, 화장품과 같은 유기 액체의 복합 혼합물 또는 혈액과 같은 복잡한 매트릭스에서 특성화할 수 있다.[8][9]

방법의 종류

A photograph of an electron microscope consisting of three white modules sitting on a desk
이 스캐닝 전자현미경과 같은 현미경은 각각의 나노입자를 이미지화하여 그 모양, 크기, 위치를 특징 지을 수 있다.
Photograph of a UV-vis spetrophotometer consisting of two white boxes and a computer monitor on a desk
자외선이 보이는 분광도계는 농도, 크기, 모양에 대한 정보를 제공할 수 있다.

현미경 검사법은 각각의 나노 입자의 모양, 크기, 위치를 특징 짓기 위해 이미지를 생성한다.전자현미경 검사와 탐침 현미경 검사가 지배적인 방법이다.나노입자는 가시광선의 회절 한계 이하 크기 때문에 기존의 광학 현미경 검사는 유용하지 않다.전자현미경은 원소 분석을 수행할 수 있는 분광학적 방법과 결합될 수 있다.현미경 검사 방법은 파괴적이며, 일부 방법에 필요한 건조 또는 진공 조건과 같은 검체 준비 또는 탐침 현미경 검사 시 탐침 팁 기하학에서 원하지 않는 유물이 발생할 수 있다.또한 현미경 검사는 단일 입자 측정에 기초하며, 이는 많은 수의 개별 입자가 그 부피 특성을 추정하기 위해 특성화되어야 함을 의미한다.[4][8]새로운 방법인 초경량 이미징과 함께 강화된 암장 현미경 검사는 대조도와 처리량이 더 높은 생물 조직과 같은 복잡한 매트릭스에서 나노입자를 이미징할 가능성을 보여준다.[10]

파장의 함수로 전자기 방사선과 입자의 상호작용을 측정하는 분광학(spectroscopy)은 일부 나노입자의 부류가 농도, 크기, 형태를 특성화하는 데 유용하다.반도체 퀀텀닷은 형광, 금속 나노입자는 표면 플라스몬 흡광도를 나타내며 두 가지 모두 자외선이 보이는 분광법에 적합하다.[4]적외선, 핵자기 공명, X선 분광법도 나노입자와 함께 사용된다.[8]레이저 광선, X선 또는 중성자 산란을 이용한 빛 산란 방법을 사용하여 입자 크기를 결정하는데, 각 방법은 크기 범위와 입자 구성에 따라 적합하다.[4][8]

몇몇 잡다한 방법들은 표면전하를 위한 전기영양법이다, 브루나우어-엠메트–표면적을 위한 텔러 방법과 결정 구조를 위한 X선 회절, 입자 질량을 위한 질량 분석 및 입자 번호의 입자 계수기.[4][8]크로마토그래피, 원심분리, 여과 기법을 사용하여 크기별 나노입자를 분리하거나 특성화 이전이나 도중에 다른 물리적 성질을 분리할 수 있다.[4]

측정지표

크기 및 분산

A photograph of five vials of liquid, each a different shade of red. Beneath each vial is a schematic showing the size of the particles in the vial, arranged from smallest to largest.
입자 크기가 다른 나노입자는 물리적 특성이 다를 수 있다.예를 들어 크기가 다른 금 나노입자는 다른 색깔로 나타난다.
An electron micrograph of spherical nanoparticles clumped together
분산은 입자가 약하게 결합된 응집체(사진) 또는 강하게 결합된 집적체로 뭉치는 정도를 말한다.

입자 크기는 입자의 외부 차원이며, 분산은 표본의 입자 크기 범위를 측정하는 척도다.입자가 길거나 불규칙한 형태인 경우 치수마다 크기가 달라지지만, 많은 측정 기법이 측정되는 대리물성에 기초하여 등가 구면 직경을 산출한다.크기는 안착 속도, 확산 속도 또는 계수, 전기 이동성 등의 물리적 특성에서 계산할 수 있다.크기는 또한 페레트 지름, 마틴 지름, 투사 영역 지름과 같은 측정된 파라미터를 사용하여 현미경 영상에서 계산할 수 있다. 전자 현미경 검사는 나노 입자에 종종 사용된다.크기 측정은 입자 치수의 다른 측면을 측정하기 때문에 방법마다 다를 수 있으며, 앙상블에 대한 평균 분포를 다르게 측정하거나, 방법의 준비 또는 작동으로 인해 유효 입자 크기가 변경될 수 있다.[7]

공기 중 나노입자의 경우 크기 측정 기법에는 캐스케이드 임팩터, 전기 저압 임팩터, 이동성 분석기, 비행시간 질량 분광기가 포함된다.보류 중인 나노입자의 경우 동적 광 산란, 레이저 회절, 필드 흐름 분율, 나노입자 추적 분석, 입자 추적 벨로시미터리, 크기 제외 크로마토그래피, 원심 침전, 원자력 현미경 검사가 기법이다.건재료의 경우 크기를 측정하는 기법으로는 전자현미경, 원자력현미경, X선 회절 등이 있다.표면적 측정에 의한 역산정은 일반적으로 이용되지만 다공성 물질에 대해서는 오차가 발생한다.[7]추가 방법 유체 크로마토 그래피, 정적 광산란,multiangle 빛 산란, 혼탁 법, laser-induced 붕괴 검지 및ultraviolet–visible 분광 법;[4]뿐만 아니라 근거 리장 광학 주사 현미경, 공초점 레이저 주사 현미경, 모세관 전기 영동, 초원심 분리, 직교류 filt을 포함한다.r아티온, 소각 X선 산란 및 미분 이동성 분석.[8]환경 스캐닝 전자 현미경을 사용하면 분해능 비용으로 표준 스캐닝 전자 현미경 검사에 필요한 진공에 의해 발생하는 형태학적 변화를 피할 수 있다.[4][8]

밀접하게 연관된 특성은 분산으로, 입자가 뭉치거나 집적되는 정도를 측정하는 것이다.두 용어는 ISO 나노기술의 정의에 따라 서로 교환하여 사용하는 경우가 많지만, 응집물은 반데르발스 힘이나 물리적 얽힘에 의해 약하게 결합된 입자의 가역 가능한 집합체인 반면, 골재는 예를 들어 공동 결합을 통해 불가역적으로 결합되거나 융합된 입자로 구성된다.분산은 크기 분포를 결정하기 위해 채택된 동일한 기법을 사용하여 평가되는 경우가 많으며, 입자 크기 분포의 폭은 분산에 대한 대리물로 사용되는 경우가 많다.[7]분산은 입자 자체의 특성뿐만 아니라 pH, 이온 강도와 같은 입자의 환경에도 강하게 영향을 받는 동적 과정이다.어떤 방법은 하나의 큰 입자와 작은 응집 또는 집적 입자의 집합을 구별하는 데 어려움을 겪는다. 이 경우 다중 크기 조정 방법을 사용하면 모호성을 해결하는 데 도움이 될 수 있으며, 특히 현미경이 유용하다.[11]

모양

An electron micrograph of a star-shaped nanoparticle
나노입자는 이 별 모양의 금 나노입자와 같이 비구형 형태를 취할 수 있다.

형태학은 입자의 물리적 형태와 그 표면 지형, 예를 들어 균열, 굴곡, 또는 모공의 유무를 말한다.형태학은 분산, 기능 및 독성에 영향을 미치며 크기 측정과 유사한 고려사항을 갖는다.형태학의 평가는 전자현미경 검사, 전송전자현미경 검사, 원자현미경 검사 등의 기법을 통해 입자를 직접 시각화할 필요가 있다.[7]sphericity 또는 circularity, 가로 세로 비율, 신장, 볼록성, 프랙탈 치수 등과 같은 몇 가지 지표를 사용할 수 있다.[5]현미경 검사에는 단일 입자의 측정이 수반되기 때문에 대표적인 샘플을 확보하기 위해서는 큰 표본 크기가 필요하며 방향과 표본 준비 효과가 설명되어야 한다.[11]

화학구성 및 결정구조

Top, schematic of a crystalline solid showing circular particles in a regular hexagonal lattice. Bottom, schematic of an amorphous solid showing circular particles in a disordered arrangement.
나노입자의 원자는 결정 구조로 배열되거나, 비정형일 수도 있고, 둘 사이에 중간일 수도 있다.

벌크 화학적 구성은 나노입자가 구성되는 원자 원소를 말하며 앙상블이나 단분자 원소 분석법으로 측정할 수 있다.앙상블 기법으로는 원자 흡수 분광법, 유도 결합 플라즈마 광학 방출 분광법 또는 유도 결합 플라즈마 질량 분광법, 핵 자기 공명 분광법, 중성자 활성화 분석, X선 회절법, X선 흡수 분광법, X선 형광법, 열가비법 분석이 있다.단일 입자 기법에는 비행시간 질량 분광법뿐 아니라 전자현미경이나 전송전자현미경 검사법을 사용하는 동안 에너지 분산 X선 분석이나 전자 에너지 손실 분광법 같은 원소 검출기를 활용하는 것이 포함된다.[7]

나노입자의 원소 원자의 배열은 결정 구조로 구성되거나 비정형일 수 있다.결정성은 결정체와 비정형 구조의 비율이다.결정 단위 셀의 크기인 결정체 크기는 스크러 방정식을 통해 계산할 수 있다.일반적으로 결정구조는 라만 분광학 등 다른 것이 존재하지만, 분말 X선 회절이나 전송 전자현미경을 이용하여 선택된 면적 전자 회절 등을 이용하여 결정된다.X선 회절은 1그램의 물질의 순서에 따라 필요한 반면, 전자 회절은 단일 입자에 대해 이루어질 수 있다.[7]

표면적

표면적은 리간드와의 반응성과 표면 상호작용에 영향을 미치기 때문에 공학적 나노입자에 중요한 측정기준이다.특정 표면적은 질량이나 부피에 평준화된 분말의 표면적을 말한다.다른 방법들은 표면적의 다른 측면들을 측정한다.[7]

나노입자 표면적의 직접 측정은 다양한 압력 조건에서 질소나 크립톤과 같은 불활성 기체를 흡착하여 기체 커버리지의 단열재를 형성한다.단열재를 형성하는 데 필요한 가스 분자의 수와 흡착 가스 분자의 단면적은 브루나우어-에메트–을 이용하여 내부 모공과 틈새를 포함한 입자의 "전체 표면적"과 관련이 있다.텔러 방정식.[7]유기 분자는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르와 같은 가스 대신 사용될 수 있다.[4]

공기 중 나노입자에 대한 몇 가지 간접 측정 기법이 있는데, 다공성 및 기타 표면 불규칙성을 설명하지 않기 때문에 부정확할 수 있다.실시간 확산충전기는 주변 가스나 이온과 상호작용하는 입자 영역인 '능동 표면적'을 측정해 외부에서만 접근이 가능하다.전기 이동성 분석기는 기하학적 관계를 이용하여 변환할 수 있는 구형 등가 직경을 계산한다.이 방법들은 관심 있는 나노입자와 직장 대기 등 복잡한 환경에서 발생할 수 있는 부수적인 나노입자를 구별할 수 없다.나노입자는 기질에 채취할 수 있고, 그 외부 치수는 전자 현미경을 이용하여 측정한 다음 기하학적 관계를 이용하여 표면 영역으로 변환할 수 있다.[7]

표면 화학 및 전하

A 3D computer-generated atomic model of a spherical nanoparticle with long-chain molecules attached to its surface
나노입자의 표면은 입자의 나머지 부분과 다른 구성을 가질 수 있는데, 예를 들어 유기적 리간드가 붙어 있다.

표면 화학은 입자 표면의 원소 화학 또는 분자 화학을 말한다.표면층을 구성하는 것에 대한 공식적인 정의는 존재하지 않으며, 일반적으로 사용되는 측정 기법에 의해 정의된다.나노입자의 경우 미크론 크기의 입자에 비해 원자의 비율이 더 높으며, 표면 원자는 용제와 직접 접촉하여 다른 분자와의 상호작용에 영향을 미친다.양자점과 같은 일부 나노입자는 외부 표면 원자가 내부 중심과 다른 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.[7]

나노입자 표면 화학의 특성화를 위해 다양한 기법을 이용할 수 있다.X선 광전자 분광법과 오거 전자 분광법은 1 ~ 5 nm의 두꺼운 표면층을 특징짓는 데 적합하다.2차 이온질량 분광법은 상위 몇 안 되는 앙스트롬(10앵스트롬 = 1nm)만 특성화하는 데 더 유용하며, 스퍼터링 기법으로 화학을 깊이 함수로 분석할 수 있다.표면 화학 측정은 입자 표면의 오염에 특히 민감하여 정량적 분석이 어렵고 공간 분해능이 저하될 수 있다.[7]흡착된 단백질에는 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화(MALDI)와 같은 방사선이나 질량 분광법을 사용할 수 있다.[11]

표면 전하란 일반적으로 나노입자 표면의 히드록실화 부위에서 양성자를 흡착 또는 탈착하여 발생하는 전하( charge下)를 말한다.[7]표면 전하를 직접 측정하기 어렵기 때문에 관련 제타 전위를 대신 측정하는 경우가 많은데, 이는 표면에 부착된 용매 분자와 이동식 용매 분자를 분리하는 이중층의 미끄러짐 평면의 잠재력이다.[4]제타 전위는 측정된 속성보다는 계산된 것으로, 관심 나노입자와 그 주변 매체의 함수로서 측정 온도의 설명, 매질의 성분, pH, 점성, 유전 상수, 헨리 함수에 사용되는 값 등이 필요하다.제타 전위는 콜로이드 안정성의 지표로 사용되며, 세포에 의한 나노입자 흡수를 예측하는 것으로 나타났다.[7]제타 전위는 등전점을 찾기 위해 적정을 통해 [11]측정하거나 레이저 도플러 전기영상을 포함한 전기영상을[4] 통해 측정할 수 있다.[7]

나노입자 집적, 분해, 생체적응에도 표면 에너지나 습윤성이 중요하다.그것들은 몰입 마이크로칼로리미터 연구 또는 접촉 각도 측정을 통해 측정될 수 있다.표면 반응도 측정 가능한 변화를 겪는 탐촉자 분자를 사용하여 마이크로칼로리메트릭을 통해 직접 모니터링할 수 있다.[11]

용해성

용해도는 나노입자로부터 물질이 용해되어 용해로 들어가는 정도를 측정하는 것이다.용해성 시험의 일부로 용해된 물질은 원자 흡수 분광법, 유도 결합 플라즈마 광학 방출 분광법, 유도 결합 플라즈마 질량 분광법을 사용하여 정량화할 수 있으며, 마지막은 일반적으로 가장 민감하다.두 가지 관련 개념은 생물 분해성, 생물학적 액체나 대리석의 용해율, 물리적 및 화학적 용해과정에 의해 폐와 같은 기관에서 물질이 제거되는 비율인 생물퍼시스트성이다.[7]

용해성에 대한 해석 기법은 표본의 총 원소 농도를 정량적으로 측정하며 용해 형태와 고체 형태를 구별하지 않는다.따라서 분리 과정을 통해 남은 입자를 제거해야 한다.물리적 분리 기법에는 크기 제외 크로마토그래피, 유체역학 크로마토그래피 및 필드 흐름 분리가 포함된다.기계적 분리 기법은 막 및/또는 원심분리기를 활용한다.화학 분리 기법은 액체-액체 추출, 고체-액체 추출, 구름 점 추출, 자기 나노 입자 사용이다.[7]

적용들

제품검증

서로 다른 공급업체의 산화아연 나노입자 4개의 샘플의 전자 현미경 이미지를 스캔하여 크기와 모양이 다른 것을 보여준다.제조자와 사용자에 의한 나노물질의 특성화는 그 성질의 통일성과 재현성을 평가하는 데 중요하다.

나노입자의 제조자와 사용자는 공정관리 또는 검증과 유효성검사를 위해 제품의 특성화를 수행할 수 있다.[7]나노입자의 성질은 나노입자를 합성하고 가공하는데 사용되는 공정의 작은 변화에 민감하다.따라서 겉보기에는 동일해 보이는 공정에 의해 준비된 나노입자가 실제로 동등한지를 판단하기 위해 특성을 갖춰야 한다.나노물질의 물질 또는 치수 특성은 이질적일 수 있으며, 이러한 특성은 기능적 특성에 이질성을 초래할 수 있다.일반적으로 획일적인 수집이 바람직하다.수율을 낮추는 다운스트림 정화 단계보다는 초기 합성, 안정화, 기능화 과정에서 이질성을 최소화하는 것이 유리하다.일괄 처리 대 일괄 처리 재현성도 바람직하다.[6]연구 지향적인 나노측정학과는 달리 산업측정은 시간, 비용, 측정지표의 수 절감을 강조하고 있으며, 생산과정 중 주변조건에서 수행되어야 한다.[12]

응용 프로그램마다 균일성과 재현성에 대한 허용오차가 다르며, 특성화에 대한 접근방식이 달라야 한다.예를 들어 나노섬유의 재료는 나노입자 성질의 광범위한 분포에 내성이 있을 수 있다.[6]이와는 대조적으로 나노의 경우 그 효능과 안전성은 입자 크기 분포, 화학적 조성, 약물 적재 및 방출의 운동성 등 중요한 성질에 크게 좌우되기 때문에 특성화가 특히 중요하다.나노의약품에 대한 표준화된 분석 방법의 개발은 초기 단계에 있다.[13]그러나 "어세이 계단식"이라고 불리는 권장 시험의 표준화된 목록은 이를 지원하기 위해 개발되었다.[14][15][16]

독성학

나노물리학은 나노입자가 생물체에 미치는 독성 영향에 대한 연구다.나노입자의 물리적, 화학적 성질의 특성화는 독성학 연구의 재현성을 보장하는 데 중요하며, 나노입자의 물리적, 화학적 성질이 생물학적 영향을 어떻게 결정하는지를 연구하는 데도 필수적이다.[11]

크기 분포와 응집 상태와 같은 나노입자의 성질은 물질이 준비되고 독성학 연구에 사용됨에 따라 변할 수 있다.이것은 실험의 다른 지점에서 그것들을 측정하는 것을 중요하게 만든다."수신된" 또는 "생성된" 속성은 제조자로부터 받거나 실험실에서 합성되었을 때 물질의 상태를 말한다."사용 후" 또는 "노출 후" 특성은 생물학적 시스템에 투여했을 때의 상태를 말한다.이는 재료가 분말 형태인 경우 골재 및 응집체의 형성, 더 큰 골재 및 응집체의 안착 또는 표면과의 접착에 의한 손실 때문에 "수신된" 상태와 다를 수 있다.생물분포와 생리적 간격 메커니즘으로 인해 유기체의 조직과 상호작용하는 시점에서 그 성질은 다시 다를 수 있다.현 단계에서는 나노입자 성질을 시스템을 교란하지 않고서는 현장에서 측정하기 어렵다.비록 조직 자체가 측정을 방해할 수 있지만 사후 박격포나 조직학적 검사는 물질의 이러한 변화를 측정하는 방법을 제공한다.[5]

노출평가

A photograph of four small pieces of machinery connected by clear tubes sitting on a table
공기 중 나노입자의 영역 샘플링에 사용되는 장비.여기에 표시된 계측기는 응축 입자 계수기(왼쪽), 에어로졸 광도계(상단의 파란색 장치), 필터 기반 분석을 위한 공기 샘플링 펌프 2개를 포함한다.

노출 평가는 작업자에 대한 오염물질 방출 및 노출을 모니터링하고 나노물질 취급 사업장의 보건 및 안전 위험을 완화하기 위해 사용되는 일련의 방법이다.공학적 나노입자의 경우, 평가에는 공기 중의 총 입자 수(관심 나노입자와 기타 배경입자 모두를 포함)를 모니터링하는 입자 계수기와 같은 실시간 계측기와 전자 현미경 및 원소를 사용하는 필터 기반 직업위생 샘플링 방법 두 가지를 모두 사용하는 경우가 많다.나노 입자 식별을 위한 분석개인 표본 추출은 작업자의 개인 호흡 구역에 있는 샘플러를 가능한 코와 입에 가깝게 배치하고 보통 셔츠 깃에 부착한다.영역 샘플링은 샘플러가 정적 위치에 배치되는 곳이다.[17]

미국 국립산업안전보건원 나노물질 노출평가기법(NEAT) 2.0은 공학적 나노입자의 노출 가능성을 판단하는 데 사용할 수 있는 샘플링 전략이다.NEAT 2.0 접근방식은 작업자의 개인 호흡 구역 및 면적 샘플 모두에 필터 샘플을 사용한다.원소 분석 및 전자 현미경 검사에서 형태학적 데이터를 수집하기 위해 별도의 필터 샘플이 사용된다.후자는 원소 질량하중에 대한 관심 나노입자의 기여에 대한 크기 평가와 더불어 입자 크기, 응집 정도, 나노입자가 자유롭거나 행렬 내에 포함되어 있는지 여부에 대한 정성적 평가를 제공할 수 있다.그런 다음 통합 필터 샘플의 전체적 평가에 기초하여 위험 식별 및 특성화를 수행할 수 있다.또한 필드 포터블 직접 판독 기구를 사용하여 입자수, 크기 분포, 질량의 정상 변동을 연속적으로 기록할 수 있다.작업자의 활동을 문서화함으로써, 데이터 로그 결과를 사용하여 카운트의 증가나 급상승에 기여하는 작업장의 작업이나 관행을 식별할 수 있다.직접 판독 기구는 모터 배기가스, 펌프 배기가스, 가열 용기 및 기타 공급원에서 발생할 수 있는 부수적인 배경 입자를 포함하여 모든 나노 입자의 실시간 양을 식별하기 때문에 데이터를 주의 깊게 해석할 필요가 있다.작업자 관행, 환기 효율 및 기타 엔지니어링 노출 제어 시스템과 위험 관리 전략의 평가는 종합적인 노출 평가를 가능하게 한다.[17][18][19]

나노입자가 공기 중에 집적될 수 있기 때문에 효과적이려면 실시간 입자 계수기는 광범위한 입자 크기를 감지할 수 있어야 한다.인접 작업 영역은 동시에 테스트하여 배경 농도를 설정할 수 있다.[1]에어로졸 검출에 사용되는 모든 계측기가 작업용 나노입자 방출 감시에 적합한 것은 아니다. 이는 작은 입자를 검출할 수 없거나 너무 크거나 어려워 작업장에 출하하기 어려울 수 있기 때문이다.[1][20]다른 화학물질에 대해 개발된 일부 NIOSH 방법은 나노입자의 형태학 및 기하학, 원소 탄소함량(탄소 기반 나노입자의 관련성), 여러 금속의 원소 분석을 포함한 나노입자의 오프라인 분석에 사용할 수 있다.[1][21]

작업 노출 한계는 현재 생산되고 사용되는 많은 수의 공학적 나노입자에 대해 아직 개발되지 않았다. 나노입자의 위험이 완전히 알려져 있지 않기 때문이다.[17]질량 기반 측정 기준은 전통적으로 공기 오염 물질에 대한 노출의 독성학적 영향을 특성화하는 데 사용되지만, 공학적 나노 입자와 관련하여 어떤 측정 기준이 가장 중요한지는 여전히 불분명하다.동물과 세포 문화 연구는 크기와 모양이 독성학적 효과의 두 가지 주요 요인이 될 수 있다는 것을 보여주었다.[1]표면적과 표면적 화학 또한 질량 농도보다 더 중요한 것으로 보인다.[20]NIOSH초미세 티타늄 탄소에 대해서는 TWA농도 최대 10hr/day에 대한 주 40시간 wo하는 동안 8-hourtime-weighted 평균(TWA)호흡할 수 있는 질량 concentration,[22]과 300μg/m3 1.0μg/m3의background-corrected 소자 탄소 탄소 나노 튜브와 탄소 nanofibers에non-regulatory 권장 노출 제한(RELs)을 결정했다.wrk악취가 [23]진동하다

표준

나노 기술에 대한 계측학 표준은 민간 기관과 정부 기관 모두에서 이용할 수 있다.[24][25]이 국제 표준 기구(ISO)[26][27]ASTMInternational,[28][29]는 IEEE표준 협회(IEC)[31일][32]은 국제 순수 및 응용 Chemistry,[33]미국 국립 표준 연구소와 기술의 미국(NIST)[34]국제 전자 기술 위원회(IEEE)[30]에 해당한다 N.ational 암 연구소의 Nanotechnology 특성화 실험실 [15]및 유럽 표준화 위원회.[35]미국 국립표준원은 나노기술 표준의 데이터베이스를 유지한다.[36]

참고자료

An electron micrograph of nanoparticles, all about the same size
NISTtandard Reference Material 1898에서 이산화티타늄 나노입자의 전송전자 마이크로그래프

기준 물질은 제어 측정을 제공하기 위해 최소한 하나의 측정 가능한 물리적 속성에서 균질하고 안정적이도록 확립되거나 생산되는 물질이다.나노입자를 위한 참고자료는 위험 평가에서 위험 속성의 불확실성에 기여할 수 있는 측정 오차를 줄일 수 있다.[37]나노입자 특성화에 사용되는 장비의 교정, 통계적 품질관리 및 다른 실험실에서 시행되는 실험 비교에도 참고자료를 사용할 수 있다.[9]

많은 나노입자는 아직 사용할 수 있는 기준물질을 가지고 있지 않다.[4]나노입자는 측정방법 자체가 해당 물리적 성질을 정밀하고 재현할 수 있는 측정치를 생산할 수 있을 때만 기준물질을 생성할 수 있다는 난제를 안고 있다.[37]특히 미립자와 용존 물질 사이에 열역학적 평형이 있는 경우 크기 및 분산 상태와 같은 특성이 이를 기반으로 변화할 수 있기 때문에 측정 조건도 지정해야 한다.[9]나노입자의 기준물질은 다른 물질에 비해 유효기간이 짧은 경우가 많다.분말 형태의 분말 형태는 정지로 제공되는 분말 형태보다 안정적이지만 분말을 분산시키는 과정은 분말 지표의 불확실성을 증가시킨다.[4]

참조 나노 입자 미국 국립 표준 연구소와 Technology,[38]은 물론 유럽 연합 연구소의 측정 일본 일본 산업 기술 총합 연구소, 캐나다 국립 연구 협의회, 중국 국립 연구소 계량읬고 생산되고 있다.그rmo 피셔 사이언티픽.[37]독일연방재료연구시험연구소는 나노 크기의 표준물질 목록을 유지하고 있다.[39]

참조

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