물질은 체적, 즉 물체의 크기가 참 중요하다.
약 20~30년 전부터 나노구조나 나노물질이라는 말이 유행하는데, 이는 나노미터(10-9 m)의 크기에서만 생기는 독특한 현상들 때문이다.
보통 흔히 보는 일반적인 물질이라도 나노미터 크기로 작아지면 물리적 또는 화학적으로 전혀 다른 아주 독특한 성질들을 가진다.
예를 들어 일반적인 금(Au)은 보통 우리가 생각하는 것처럼 노란색으로 보이지만, 그 크기가 20nm 이하가 되면 빨간색을 나타낸다.
또한 일반적으로 하얀색의 은(Ag)도 나노크기가 되면 노란색을 띠게 된다.
이와 더불어, 나노물질의 크기가 조금만 변해도 그 색깔이 급격히 변한다.
물질의 색깔과 같은 물리적 특성 뿐만 아니라 화학적 특성도 나노크기에서는 크게 달라지게 된다.
즉, 매우 안정하여 화학 반응에 잘 참여하지 않던 금(Au)은 나노크기가 되면 매우 강한 촉매 작용을 한다.
이것은 나노 크기로 점점 작아지면 개체의 전체 체적에 대한 외부 표면적의 비율이 점점 커지게 되기 때문이라고 한다.
즉, 그 크기가 나노미터 이하가 되면 그 체적에 비해서 외부 표면적의 비율이 커지게 된다. 따라서 그 물질의 물성은 체적과 표면적의 비율에 따라서 심하게 변하게 된다고 한다.
이와 달리, 그 크기가 마이크로미터(10-6 m) 이상인 물질은 이 표면적 효과가 점점 작아져서 우리가 일반적으로 보는 물체와 같은 체적효과만이 나타난다고 한다.
현재 우리가 보는 금(Au)의 노란색은 이 체적효과에 의해서 주로 나타나는 특성이다.
따라서, 현재 우리가 물리적으로 경험하는 것은 단지 그 크기가 마이크로미터(10-6 m) 이상에서만 나타나는 제한된 현상일 수 있다.
이전까지 당연하게 여기던 금의 색깔이 나노미터에서 그 크기에 따라서 급격히 변하는 것을 처음 알았을 때 이 사실은 큰 충격이었다.
(제가 예전에 쓴 글입니다.)