Čo je nanotechnológia: typy a ich použitie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Celá hmota okolo nás sa skladá z atómov a molekúl. Pochopiť správanie konkrétneho materiálu kvantová charakteristiky atómov sú vyhľadávané. Ale s príchodom výskumu sa zistilo, že existuje mierka, ktorá je oveľa menšia ako molekulárna. Práve nanomierka meria miliardtinu metra. Atóm látky meria asi 0,1 nm. Pretože atómy sú stavebnými kameňmi hmoty, môže ich v nanomery usporiadať dohromady a vytvoriť tak nové materiály. Celý výskum zameraný na štúdium a vynálezy zahŕňajúci vlastnosti prvkov v tejto nanomere sa nazýva Nanotechnológia.

Čo je to nanotechnológia?

Pojem nano označuje stupnicu jednej miliardtiny metra. To je menšie ako vlnová dĺžka svetla. Nanotechnológia predstavuje všetok výskum spojený s manipuláciou hmoty na úrovni nanorozmerov. Zistilo sa, že kvantové vlastnosti hmoty v nanomere sa líšia od vlastností v atómovom meradle. Takže výskum spojený s nanotechnológiou je veľmi široký a zahŕňa mnoho vedných oblastí, ako napríklad organická chémia, molekulárna biológia, povrchová veda, skladovanie energie, molekulárne inžinierstvo, Polovodič fyzika a mikrofabrikacia.




Základy

Výskum hmoty v nanoúrovni je fascinujúci, pretože predstavuje základné štádium, v ktorom sú atómy usporiadané dohromady. Manipuláciou s hmotou v tejto mierke teda možno vytvoriť veľa rôznych druhov materiálov. Nanorozsahy sa pohybujú od 1 do 100 nm. Je menšia ako mikroškála a väčšia ako atómová stupnica. Pretože výskum tejto technológie zahŕňa rôzne vlastnosti látky, je dôležité mať silné zázemie vo viacerých vedách.



Nanotechnológia

Nanotechnológia

Na úrovni nanorozmerov sa pravidlá kvantovej mechaniky materiálu veľmi líšia od jeho atómovej úrovne. Napríklad materiál, ktorý sa chová ako izolátor v molekulárnej forme, sa môže správať ako a polovodič pri rozpade na nanomerku. Na tejto úrovni sa môže teplota topenia látok meniť aj v dôsledku zväčšenia povrchu. Celý výskum zameraný na nanotechnológie v súčasnosti zahŕňa štúdium týchto vlastností v nanorozmeroch a znalosť ich použitia pre nové aplikácie.

Dnes sa pod pojmom nanotechnológia rozumie aj veda o konštrukcii výrobkov zdola nahor pomocou dnes dostupných nástrojov a technológií na výrobu vysoko výkonných výrobkov.


Druhy nanotechnológií

Pretože sa nanotechnológia zaoberá štúdiom hmoty v nanomierke, vedy v tomto rozsahu spadajú pod nanotechnológiu. Veda, ktorá sa zaoberá manipuláciou hmoty s cieľom dosiahnuť vysoký výkon tranzistory a mikroprocesory je známa ako Nanoengineering. Ak sa na výrobu farmaceutických výrobkov používa nanotechnológia, označuje sa to ako nanomedicína. Nanotechnológia sa veľmi používa na výrobu elektronických zariadení známych ako nanoelektronika.

Nanotechnológia má dva typy prístupov - prístup zdola nahor a prístup Top-dow. Pri prístupe zdola nahor sa materiály formujú z malých komponentov, ktoré sa pohybujú smerom k väčším komponentom. Pri prístupe zhora nadol sú nanomateriály tvorené z väčších celkov.

V priebehu rokov sa nanotechnológia vyvinula aj ako nanomechanika, nanofotonika a nanoionika, ktoré poskytujú základný vedecký základ pre nanotechnológie.

Využitie nanotechnológie

Na hromadné aplikácie sa používajú materiály v mierke nanometrov. Vznikajú nanoplnivá, ktoré sa používajú v solárnych článkoch na zníženie ich výrobných nákladov. Nanotechnológia významne prispela k biomedicínskej oblasti. Vyvinuli sa aplikácie ako tkanivové inžinierstvo, dodávka liekov a biosenzory.

Nanotechnológia pomohla pri štruktúrovaní umelej DNA a štúdiu ďalších nukleových kyselín. Pri syntéze materiálov táto technológia pomohla pri navrhovaní dobre tvarovaných molekúl. Boli vyvinuté nové výrobné techniky, ako je nanolitografia, depozícia atómovej vrstvy.

Výhody a nevýhody

Rozvoj tejto oblasti pomohol pri vývoji rôznych nových vied. Pomocou nanotechnológie je možné s materiálmi manipulovať podľa našej potreby. Materiály môžu byť vyrobené tak, aby boli odolnejšie, stabilnejšie, pevnejšie, ľahšie, reaktívnejšie, lepšie elektrické vodiče atď.

Nevýhody nanotechnológie sú podobné tým, ktoré sa bežne vyskytujú pri vývoji nových technológií. Najobávanejší je vplyv nanotechnológie na podmienky prostredia. Znepokojivý je aj vplyv tejto technológie na globálne hospodárstvo.

Budúci výskum v tejto oblasti bude zahŕňať vývoj nanorobotiky a jej aplikácií v liečivách. Pre budúce komerčné aplikácie sa navrhujú nové zariadenia na nanovýrobu. Navrhujú sa nanomachiny, ktoré pomôžu pri vývoji nových nanomateriálov a nanosystémov. Vyvíjajú sa látky, ktorých vlastnosti môžu byť ľahko reverzibilné a externe kontrolované. S touto technológiou sa vytvorili nové pojmy ako biotechnológia a technológia Femto. Aké sú dva prístupy používané pri výrobe nanomateriálov?