Vsa snov okoli nas je sestavljena iz atomov in molekul. Za razumevanje vedenja določenega gradiva kvantna iščejo značilnosti atomov. Toda s prihodom raziskav je bilo ugotovljeno, da obstaja obseg, ki je precej manjši od molekularnega. Nanometra je tista, ki meri milijardo metrov. Atom snovi meri približno 0,1 nm. Ker so atomi gradniki snovi, jih lahko v nanometru razporedimo skupaj, da tvorijo nove materiale. Vse raziskave v zvezi s študijo in izumi, ki vključujejo lastnosti elementov na tem nanometru, se imenujejo nanotehnologija.
Kaj je nanotehnologija?
Izraz nano se nanaša na lestvico milijarde metrov. Ta je manjša od valovne dolžine svetlobe. Nanotehnologija se nanaša na vse raziskave, povezane z manipulacijo s snovjo na nanometrski ravni. Ugotovljeno je bilo, da se kvantne lastnosti snovi v nanometru razlikujejo od lastnosti atomske lestvice. Torej, raziskave, povezane z nanotehnologijo, so zelo široke in vključujejo številna področja znanosti, kot so organska kemija, molekularna biologija, površinske znanosti, shranjevanje energije, molekularno inženirstvo, Polprevodnik fizika in mikroizdelava.
Osnove
Nanoskalne raziskave snovi so fascinantne, saj so osnovna stopnja, kjer so atomi razporejeni skupaj. Tako lahko z manipulacijo snovi v tem merilu oblikujemo veliko različnih vrst materialov. Nanoskala je od 1 do 100 nm. Manjša je od mikro skale in večja od atomske lestvice. Ker raziskave okoli te tehnologije vključujejo različne lastnosti snovi, je pomembno, da imamo močno znanje v številnih znanostih.
Nanotehnologija
Na ravni nanosov se pravila kvantne mehanike materiala zelo razlikujejo od njegove atomske ravni. Na primer, material, ki se v molekularni obliki obnaša kot izolator, se lahko obnaša kot polprevodnik pri razčlenitvi na nanos. Na tej ravni se lahko zaradi povečanja površine spremeni tudi tališče snovi. Vse današnje raziskave nanotehnologije vključujejo preučevanje teh lastnosti v nanometru in znanje, kako jih uporabiti za nove namene.
Danes se nanotehnologija nanaša tudi na znanost konstruiranja predmetov od spodaj navzgor z uporabo danes na voljo orodij in tehnologij za oblikovanje visoko zmogljivih izdelkov.
Vrste nanotehnologije
Ker se nanotehnologija ukvarja s preučevanjem snovi na nanometru, in znanosti v tem obsegu spadajo pod nanotehnologijo. Znanost, ki se ukvarja z manipulacijo s snovjo za oblikovanje visoko zmogljivih tranzistorji in mikroprocesorji je znan kot Nanoengineering. Kadar se nanotehnologija uporablja za proizvodnjo farmacevtskih izdelkov, se imenuje nanomedicina. Nanotehnologija se zelo uporablja za izdelavo elektronskih naprav, znanih kot nanoelektronika.
Nanotehnologija ima dve vrsti pristopov - pristop od spodaj navzgor in pristop od zgoraj navzdol. Pri pristopu od spodaj navzgor so materiali oblikovani iz majhnih komponent, ki se premikajo proti večjim komponentam. Pri pristopu od zgoraj navzdol se nanomateriali tvorijo iz večjih entitet.
Z leti se nanotehnologija razvija tudi kot Nanomehanika, Nanofotonika in Nanoionika, ki zagotavljajo temeljne znanstvene temelje za nanotehnologijo.
Uporaba nanotehnologije
Nanoskalni materiali se uporabljajo v razsutem stanju. Nastanejo nanopolnilci, ki se uporabljajo v sončnih celicah za zmanjšanje njihovih proizvodnih stroškov. Nanotehnologija je močno prispevala k biomedicinskemu področju. Razvijajo se aplikacije, kot so tkivno inženirstvo, dostava zdravil in biosenzorji.
Nanotehnologija je pomagala pri strukturiranju umetne DNA in preučevanju drugih nukleinskih kislin. Pri sintezi materialov je ta tehnologija pomagala pri oblikovanju dobro oblikovanih molekul. Razvite so bile nove tehnike izdelave, kot so nanolitografija, nanašanje atomske plasti.
Prednosti in slabosti
Razvoj tega področja je pomagal pri razvoju različnih novih znanosti. Z uporabo nanotehnologije lahko lastnosti materialov spreminjamo v skladu z našimi potrebami. Materiali so lahko trajnejši, stabilnejši, močnejši, lažji, reaktivnejši, boljši električni vodniki itd.
Pomanjkljivosti nanotehnologije so podobne tistim, ki se običajno pojavijo z razvojem nove tehnologije. Najbolj se bojijo vpliva nanotehnologije na okoljske razmere. Zaskrbljujoč je tudi vpliv te tehnologije na svetovno gospodarstvo.
Prihodnje raziskave na tem področju vključujejo razvoj nanorobotike in njene uporabe v zdravilih. Za prihodnje komercialne aplikacije se predlagajo nove naprave za proizvodnjo nanom. Predlagajo se nanomatine, ki bodo pomagale pri razvoju novih nano materialov in nanosistemov. Razvijajo se snovi, katerih lastnosti je mogoče zlahka odpraviti in nadzorovati od zunaj. S to tehnologijo so nastali novi izrazi, kot sta biotehnologija in tehnologija Femto. Katera pristopa se uporabljata pri izdelavi nanomaterialov?
