Адсорбция — процесс накопления молекул или атомов на поверхности твердого тела — на наноповерхностях обладает рядом специфических особенностей, обусловленных высокой удельной поверхностью, структурной неоднородностью и химической активностью.
Физическая адсорбция (физадсорбция). Основана на ван-дер-ваальсовых силах, слабо направленная и обратима. Характерна при низких температурах и не приводит к изменению химической структуры адсорбата и адсорбента.
Химическая адсорбция (хемосорбция). Включает образование химических связей между адсорбатом и поверхностью, сопровождается изменением электронных структур и часто необратима при обычных условиях.
Увеличение удельной поверхности. Наночастицы обладают существенно большей площадью поверхности на единицу массы, что повышает общую адсорбционную способность материала.
Наличие активных центров. На наноразмерных объектах больше дефектов, краевых и вершинных атомов с недозаполненными координационными связями, которые служат высокоактивными центрами адсорбции.
Структурная и химическая неоднородность. Локальная изменчивость топологии и состава поверхности влияет на силу и селективность адсорбции.
Модель Лэнгмюра. Применяется для описания равновесной адсорбции, учитывая однородную поверхность и ограниченную площадь для адсорбата.
Модель БЕТ (Брунауэра-Эммета-Теллера). Расширяет Лэнгмюр на многослойную адсорбцию и важна при анализе физических процессов на нанопористых материалах.
Кинетические модели. Описывают скорость адсорбции и десорбции, учитывают диффузионные ограничения и взаимодействия между адсорбатами.
Изменение каталитической активности. Адсорбция реагентов на наночастицах часто является ключевым этапом в гетерогенном каталозе.
Модификация магнитных свойств. Адсорбция на магнитных наночастицах может изменять их магнитный момент и анизотропию за счёт химического взаимодействия с поверхностью.
Электронные эффекты. Адсорбаты могут менять электронное строение поверхности, влияя на проводимость и фотокаталитическую активность.
Изотермы адсорбции. Измерение количества адсорбата при различных давлениях или концентрациях.
Спектроскопические методы (FTIR, XPS). Позволяют идентифицировать химическую природу адсорбата и характер связей с поверхностью.
Термогравиметрический анализ. Оценивает количество адсорбированного вещества и его термическую стабильность.
Микроскопические методы (AFM, TEM). Позволяют визуализировать адсорбированные слои и морфологию поверхности.
Эти фундаментальные знания лежат в основе понимания магнитных процессов и адсорбционных явлений в нанофизике, что открывает возможности для разработки новых материалов и технологий в области катализаторов, магнитных носителей информации, сенсоров и биомедицинских приложений.