Visa mus supanti materija susideda iš atomų ir molekulių. Suprasti tam tikros medžiagos elgesį kvantinė ieškoma atomų charakteristikų. Tačiau atsiradus tyrimams nustatyta, kad egzistuoja skalė, kuri yra daug mažesnė už molekulinę. Milijardo metro ilgio matas yra nanometrinė skalė. Dalies atomas siekia apie 0,1 nm. Kadangi atomai yra materijos statybiniai elementai, nanometrinėje skalėje šiuos atomus galima išdėstyti kartu ir sudaryti naujas medžiagas. Visi tyrimai ir išradimai, susiję su elementų savybėmis šioje nanodalelėje, vadinami nanotechnologija.
Kas yra nanotechnologija?
Nano terminas reiškia milijardinės metro skalę. Tai yra mažesnė už šviesos bangos ilgį. Nanotechnologija reiškia visus tyrimus, susijusius su materijos manipuliavimu nanomokų mastu. Nustatyta, kad nanometrinės medžiagos kvantinės savybės skiriasi nuo atominės skalės. Taigi su nanotechnologijomis susijęs tyrimas yra labai platus, apimantis daugelį mokslo sričių, pavyzdžiui, organinę chemiją, molekulinę biologiją, paviršiaus mokslą, energijos kaupimą, molekulinę inžineriją, Puslaidininkis fizika ir mikroprodukcija.
Pagrindai
Medžiagos tyrimas nanometriniu mastu yra įdomus, nes tai yra pagrindinis atomų išdėstymo etapas. Taigi manipuliuojant materija tokiu mastu galima suformuoti daug įvairių medžiagų. Nanoskalė svyruoja nuo 1-100 nm. Jis yra mažesnis nei mikroskalė ir didesnis už atominę skalę. Kadangi šios technologijos tyrimai apima įvairias materijos savybes, svarbu turėti tvirtą išsilavinimą keliuose moksluose.
Nanotechnologijos
Nanomasto mastu medžiagos kvantinės mechanikos taisyklės labai skiriasi nuo jos atominio lygio. Pavyzdžiui, medžiaga, kuri molekulinėje formoje veikia kaip izoliatorius, gali elgtis kaip puslaidininkis suskaidant į nanodalelę. Šiame lygyje medžiagų tirpimo temperatūra taip pat gali kisti dėl padidėjusio paviršiaus ploto. Visi nanotechnologijų tyrimai šiandien apima šių savybių tyrimą nanometriniu mastu ir žinojimą, kaip jas naudoti naujoms programoms.
Šiandien nanotechnologija taip pat nurodo mokslą apie daiktų konstravimą iš apačios į viršų, naudojant šiandien turimus įrankius ir technologijas, kad būtų sukurti aukštos kokybės produktai.
Nanotechnologijų tipai
Kadangi nanotechnologija nagrinėja medžiagą nanodalelėje, o tokio masto mokslai patenka į nanotechnologijų sritį. Mokslas, susijęs su materijos manipuliavimu, kad būtų sukurtas didelis našumas tranzistoriai ir mikroprocesoriai yra žinomas kaip nanoinžinerija. Kai nanotechnologijos naudojamos farmacijos produktams gaminti, jos vadinamos nanomedicina. Nanotechnologija yra labai naudojama gaminant elektroninius prietaisus, vadinamus nanoelektronika.
Nanotechnologija turi dviejų rūšių metodus: „iš apačios į viršų“ ir „iš viršaus į apačią“. Taikant metodą „iš apačios į viršų“, medžiagos formuojamos iš mažų komponentų, judančių link didesnių komponentų. Taikant metodą „iš viršaus į apačią“, nanomedžiagos susidaro iš didesnių esybių.
Bėgant metams nanotechnologijos taip pat buvo kuriamos kaip nanomechanika, nanofotonika ir nanoionika, suteikiančios pagrindinį mokslinį nanotechnologijų pagrindą.
Nanotechnologijų panaudojimas
Nanoskalės medžiagos naudojamos dideliems kiekiams. Susidaro nanopildikliai, kurie naudojami saulės elementuose, siekiant sumažinti jų gamybos sąnaudas. Nanotechnologijos labai prisidėjo prie biomedicinos srities. Kuriamos tokios programos kaip audinių inžinerija, vaistų pristatymas ir biosensoriai.
Nanotechnologijos padėjo struktūrizuoti dirbtinę DNR ir tirti kitas nukleorūgštis. Sintetuojant medžiagas, ši technologija padėjo projektuoti geros formos molekules. Buvo sukurtos naujos gamybos technologijos, tokios kaip nanolitografija, atominio sluoksnio nusodinimas.
Privalumai ir trūkumai
Šios srities plėtra padėjo plėtoti įvairius naujus mokslus. Naudojant nanotechnologijas, medžiagų savybėmis galima manipuliuoti pagal mūsų būtinybę. Medžiagos gali būti patvaresnės, stabilesnės, tvirtesnės, lengvesnės, reaktyvesnės, geresni elektros laidininkai ir kt.
Nanotechnologijų trūkumai yra panašūs į tuos, kurie paprastai atsiranda kuriant naują technologiją. Labiausiai bijoma nanotechnologijų poveikio aplinkos sąlygoms. Šios technologijos poveikis pasaulio ekonomikai taip pat kelia susirūpinimą.
Būsimi šios srities tyrimai apima nanorobotikos kūrimą ir jos taikymą vaistams. Ateityje siūloma naudoti naujus nanodalijimo įtaisus. Siūlomos nano mašinos, kurios padės kurti naujas nano medžiagas ir nanosistemas. Kuriamos medžiagos, kurių savybes galima lengvai pakeisti ir valdyti išorėje. Su šia technologija buvo sukurti nauji terminai, tokie kaip biotechnologija ir „Femto“ technologija. Kokie yra du nanomedžiagų gamybos būdai?
