Cała materia wokół nas składa się z atomów i cząsteczek. Aby zrozumieć zachowanie określonego materiału, plik kwant poszukuje się cech atomów. Jednak wraz z pojawieniem się badań odkryto, że istnieje skala o wiele mniejsza niż skala molekularna. To nanoskala, która mierzy jedną miliardową metra. Atom materii ma około 0,1 nm. Ponieważ atomy są elementami budulcowymi materii, w nanoskali można je układać razem, tworząc nowe materiały. Wszystkie badania związane z badaniami i wynalazkami dotyczącymi właściwości pierwiastków w tej nanoskali nazywane są nanotechnologią.
Co to jest nanotechnologia?
Termin nano odnosi się do skali jednej miliardowej części metra. To jest mniejsze niż długość fali światła. Nanotechnologia odnosi się do wszystkich badań związanych z manipulacją materią na poziomie nanoskali. Stwierdzono, że właściwości kwantowe materii w nanoskali różnią się od właściwości w skali atomowej. Tak więc badania związane z nanotechnologią są bardzo szerokie i obejmują wiele dziedzin nauki, takich jak chemia organiczna, biologia molekularna, nauki o powierzchni, magazynowanie energii, inżynieria molekularna, Półprzewodnik fizyka i mikrofabrykacja.
Podstawy
Badania materii w nanoskali są fascynujące, ponieważ jest to podstawowy etap, na którym atomy układają się razem. W ten sposób można tworzyć wiele różnych rodzajów materiałów, manipulując materią w tej skali. Zakres nanoskali od 1 do 100 nm. Jest mniejsza niż mikroskala i większa niż skala atomowa. Ponieważ badania nad tą technologią obejmują różne właściwości materii, ważne jest, aby mieć solidne doświadczenie w wielu naukach.
Nanotechnologia
Na poziomie nanoskali zasady mechaniki kwantowej materiału znacznie różnią się od jego poziomu atomowego. Na przykład materiał, który zachowuje się jak izolator w postaci molekularnej, może zachowywać się jak półprzewodnik po rozbiciu do nanoskali. Na tym poziomie temperatura topnienia substancji może również ulec zmianie w wyniku zwiększenia powierzchni. Wszystkie dzisiejsze badania nad nanotechnologią obejmują badanie tych właściwości w nanoskali i wiedzę, jak wykorzystać je w nowych zastosowaniach.
Dzisiaj termin „nanotechnologia” odnosi się również do nauki konstruowania przedmiotów oddolnie przy użyciu dostępnych obecnie narzędzi i technologii, w celu wytworzenia produktów o wysokiej wydajności.
Rodzaje nanotechnologii
Ponieważ nanotechnologia zajmuje się badaniem materii w nanoskali, a nauki w tej skali podlegają nanotechnologii. Nauka zajmująca się manipulowaniem materią w celu wytworzenia wysokiej wydajności tranzystory i mikroprocesory znana jest jako nanoinżynieria. Gdy nanotechnologia jest wykorzystywana do wytwarzania produktów farmaceutycznych, nazywa się ją nanomedycyną. Nanotechnologia jest szeroko wykorzystywana do wytwarzania urządzeń elektronicznych znanych jako nanoelektronika.
Nanotechnologia ma dwa rodzaje podejść - podejście oddolne i podejście odgórne. W podejściu oddolnym materiały są tworzone z małych elementów przesuwających się w kierunku większych elementów. W podejściu odgórnym nanomateriały są tworzone z większych jednostek.
Z biegiem lat nanotechnologia jest również rozwijana jako nanomechanika, nanofotonika i nanojonika, zapewniając podstawowe naukowe podstawy nanotechnologii.
Zastosowania nanotechnologii
Materiały w nanoskali są używane do zastosowań masowych. Powstają nanonapełniacze, które są wykorzystywane w ogniwach słonecznych w celu obniżenia kosztów ich produkcji. Nanotechnologia wniosła wielki wkład w dziedzinę biomedyczną. Ewoluują zastosowania takie jak inżynieria tkankowa, dostarczanie leków i bioczujniki.
Nanotechnologia pomogła w tworzeniu struktury sztucznego DNA i badaniu innych kwasów nukleinowych. W syntezie materiałów technologia ta pomogła w projektowaniu dobrze ukształtowanych cząsteczek. Opracowano nowe techniki produkcji, takie jak nanolitografia, osadzanie warstw atomowych.
Zalety i wady
Rozwój tej dziedziny pomógł w ewolucji różnych nowych nauk. Za pomocą nanotechnologii można manipulować właściwościami materiałów w zależności od naszych potrzeb. Materiały mogą być trwalsze, stabilniejsze, mocniejsze, lżejsze, bardziej reaktywne, lepsze przewodniki elektryczne itp.
Wady nanotechnologii są podobne do tych, które zwykle pojawiają się przy opracowywaniu nowych technologii. Najbardziej obawia się wpływu nanotechnologii na warunki środowiskowe. Niepokojący jest również wpływ tej technologii na gospodarkę światową.
Przyszłe badania w tej dziedzinie obejmują rozwój nanorobotyków i ich zastosowań w medycynie. Proponuje się nowe urządzenia do nanoprodukcji do przyszłych zastosowań komercyjnych. Proponowane są nanomaszyny, które pomogą w opracowywaniu nowych nanomateriałów i nanosystemów. Opracowywane są materie, których właściwości można łatwo odwracać i kontrolować z zewnątrz. W ramach tej technologii powstały nowe terminy, takie jak biotechnologia i technologia Femto. Jakie są dwa podejścia stosowane w produkcji nanomateriałów?
