Visu apkārtējo matēriju veido atomi un molekulas. Lai saprastu konkrēta materiāla uzvedību, kvants tiek meklētas atomu īpašības. Bet ar pētījumu parādīšanos tika atklāts, ka pastāv skala, kas ir daudz mazāka par molekulāro skalu. Tieši nanoskaļai ir viena metra miljardā daļa. Lietas atoms ir aptuveni 0,1 nm. Tā kā atomi ir vielas pamatelementi, nanoskaļā šos atomus var sakārtot kopā, veidojot jaunus materiālus. Visi pētījumi par pētījumu un izgudrojumi, kas saistīti ar elementu īpašībām šajā nanoskaļā, tiek saukti par nanotehnoloģiju.
Kas ir nanotehnoloģija?
Termins nano attiecas uz metra miljardās daļas mērogu. Tas ir mazāks par gaismas viļņa garumu. Nanotehnoloģija attiecas uz visiem pētījumiem, kas saistīti ar vielas manipulēšanu nanoskaņu līmenī. Tika konstatēts, ka vielas kvantu īpašības nanoskaļās atšķiras no atomu skalas īpašībām. Tātad ar nanotehnoloģiju saistītie pētījumi ir ļoti plaši, kas ietver daudzas zinātnes jomas, piemēram, organisko ķīmiju, molekulāro bioloģiju, virsmas zinātni, enerģijas uzkrāšanu, molekulāro inženieriju, Pusvadītājs fizika un mikrofabrikācija.
Pamati
Materiāla izpēte nanoskaļās ir aizraujoša, jo tā ir pamata pakāpe, kurā atomi tiek sakārtoti kopā. Tādējādi var veidot daudz dažādu materiālu veidu, manipulējot ar vielu šajā mērogā. Nanoskaļļa diapazons ir no 1 līdz 100 nm. Tas ir mazāks par mikroskaalu un lielāks par atomu skalu. Tā kā pētījumi par šo tehnoloģiju ietver dažādas jautājuma īpašības, ir svarīgi, lai būtu spēcīgs fons vairākās zinātnēs.
Nanotehnoloģija
Nanomēra līmenī materiāla kvantu mehānikas likumi ļoti atšķiras no tā atomu līmeņa. Piemēram, materiāls, kas molekulārā formā darbojas kā izolators, var izturēties kā a pusvadītājs sadalot nanoskaļās. Šajā līmenī vielu kušanas temperatūra var mainīties arī virsmas laukuma palielināšanās dēļ. Visi pētījumi par nanotehnoloģiju šodien ietver šo īpašību izpēti nanoskaļā un zināt, kā tās izmantot jaunām vajadzībām.
Mūsdienās nanotehnoloģija attiecas arī uz zinātni par priekšmetu konstruēšanu no apakšas uz augšu, izmantojot mūsdienās pieejamos rīkus un tehnoloģijas, lai izveidotu augstas veiktspējas produktus.
Nanotehnoloģijas veidi
Tā kā nanotehnoloģija nodarbojas ar vielas izpēti nanoskaļā, un zinātnes šajā mērogā ietilpst nanotehnoloģijā. Zinātne, kas nodarbojas ar matērijas manipulācijām, lai veidotu augstas veiktspējas tranzistori un mikroprocesori ir pazīstams kā nanoinženierija. Ja nanotehnoloģiju izmanto farmaceitisko produktu ražošanai, to sauc par nanomedicīnu. Nanotehnoloģija tiek plaši izmantota tādu elektronisko ierīču ražošanai, kas pazīstamas kā Nanoelektronika.
Nanotehnoloģijai ir divu veidu pieejas - augšupēja pieeja un augšupvērsta pieeja. Izmantojot augšupēju pieeju, materiāli tiek veidoti no maziem komponentiem, kas virzās uz lielākiem komponentiem. Izmantojot pieeju 'no augšas uz leju', nanomateriāli tiek veidoti no lielākām vienībām.
Gadu gaitā nanotehnoloģija ir attīstīta arī kā nanomehānika, nanofotonika un nanoionika, kas nodrošina nanotehnoloģijas pamatzinātnes pamatu.
Nanotehnoloģijas izmantošana
Nanoskaļru materiāli tiek izmantoti lielapjoma lietojumiem. Tiek veidoti nanopildītāji, kurus izmanto saules baterijās, lai samazinātu to ražošanas izmaksas. Nanotehnoloģija ir devusi lielu ieguldījumu biomedicīnas jomā. Tiek attīstītas tādas lietojumprogrammas kā audu inženierija, zāļu piegāde un biosensori.
Nanotehnoloģija palīdzēja mākslīgās DNS strukturēšanā un citu nukleīnskābju izpētē. Materiālu sintēzē šī tehnoloģija ir palīdzējusi veidot labi veidotas molekulas. Tika izstrādātas jaunas ražošanas metodes, piemēram, nanolitogrāfija, atomu slāņa nogulsnēšanās.
Priekšrocības un trūkumi
Šīs jomas attīstība ir palīdzējusi dažādu jaunu zinātņu attīstībā. Izmantojot nanotehnoloģijas, materiālu īpašības var manipulēt atbilstoši mūsu nepieciešamībai. Materiālus var padarīt izturīgākus, stabilākus, stiprākus, vieglākus, reaktīvākus, labākus elektrovadītājus utt.
Nanotehnoloģiju trūkumi ir līdzīgi tiem, kas parasti rodas, attīstot jaunu tehnoloģiju. Visvairāk baidās nanotehnoloģiju ietekme uz vides apstākļiem. Uztrauc arī šīs tehnoloģijas ietekme uz pasaules ekonomiku.
Turpmākie pētījumi šajā jomā ietver nanorobotikas izstrādi un tās pielietojumu medikamentos. Turpmākai komerciālai lietošanai tiek piedāvātas jaunas nanodaļas ierīces. Tiek piedāvātas nanommašīnas, kas palīdzēs jaunu nano materiālu un nanosistēmu attīstībā. Tiek izstrādātas vielas, kuru īpašības var viegli mainīt un kontrolēt no ārpuses. Ar šo tehnoloģiju ir izveidoti jauni termini, piemēram, biotehnoloģija un Femto tehnoloģija. Kādas ir divas pieejas, ko izmanto nanomateriālu ražošanā?
