Celá hmota kolem nás se skládá z atomů a molekul. Pochopit chování konkrétního materiálu kvantová hledají se charakteristiky atomů. Ale s příchodem výzkumu bylo zjištěno, že existuje měřítko, které je mnohem menší než molekulární měřítko. Je to nanoměřítko, které měří miliardtinu metru. Atom hmoty měří asi 0,1 nm. Protože atomy jsou stavebními kameny hmoty, v nanoměřítku lze tyto atomy uspořádat dohromady a vytvořit nové materiály. Veškerý výzkum kolem studie a vynálezů zahrnujících vlastnosti prvků v této nanoměřítku se nazývá Nanotechnologie.
Co je nanotechnologie?
Termín nano označuje stupnici jedné miliardtiny metru. To je menší než vlnová délka světla. Nanotechnologie označuje veškerý výzkum zabývající se manipulací s hmotou na úrovni nanoměřítků. Bylo zjištěno, že kvantové vlastnosti hmoty v nanoměřítku se liší od vlastností atomového měřítka. Výzkum spojený s nanotechnologiemi je tedy velmi široký a zahrnuje mnoho oblastí vědy, jako je organická chemie, molekulární biologie, věda o povrchu, skladování energie, molekulární inženýrství, Polovodič fyzika a mikrofabrikace.
Základy
Výzkum hmoty v nanoměřítku je fascinující, protože jde o základní fázi, kde jsou atomy uspořádány společně. Manipulací s hmotou v tomto měřítku tedy lze formovat mnoho různých typů materiálů. Nanoscale se pohybuje od 1 do 100 nm. Je menší než mikroškála a větší než atomová stupnice. Vzhledem k tomu, že výzkum této technologie zahrnuje různé vlastnosti hmoty, je důležité mít silné zázemí ve více vědách.
Nanotechnologie
Na úrovni nanoměřítka se pravidla kvantové mechaniky materiálu velmi liší od jeho atomové úrovně. Například materiál, který se chová jako izolátor v molekulární formě, se může chovat jako polovodič při rozpadu do nanoměřítka. Na této úrovni se může teplota tání látek také měnit v důsledku zvětšení povrchové plochy. Veškerý výzkum týkající se nanotechnologií dnes zahrnuje studium těchto vlastností v nanoměřítku a znalost toho, jak je používat pro nové aplikace.
Dnes se odkazuje na Nanotechnologie také na vědu o konstrukci předmětů zdola nahoru pomocí dnes dostupných nástrojů a technologií za účelem vytvoření vysoce výkonných produktů.
Druhy nanotechnologií
Protože se nanotechnologie zabývá studiem hmoty v nanoměřítku, vědy v tomto měřítku spadají pod nanotechnologie. Věda, která se zabývá manipulací s hmotou za účelem dosažení vysokého výkonu tranzistory a mikroprocesory je známá jako Nanoengineering. Pokud se nanotechnologie používá k výrobě farmaceutických produktů, označuje se jako Nanomedicine. Nanotechnologie se velmi používá k výrobě elektronických zařízení známých jako nanoelektronika.
Nanotechnologie má dva typy přístupů - přístup zdola nahoru a přístup Top-dow. V přístupu zdola nahoru se materiály formují z malých komponent směrem k větším komponentám. V přístupu shora dolů jsou nano materiály tvořeny z větších entit.
V průběhu let se nanotechnologie vyvíjí také jako nanomechanika, nanofotonika a nanoionika, které poskytují základní vědecký základ pro nanotechnologie.
Využití nanotechnologie
Materiály v nanoměřítku se používají pro hromadné aplikace. Tvoří se nanofilery, které se používají v solárních článcích ke snížení jejich výrobních nákladů. Nanotechnologie významně přispěla k biomedicínské oblasti. Vyvíjejí se aplikace jako tkáňové inženýrství, podávání léků a biosenzory.
Nanotechnologie pomohla při strukturování umělé DNA a studiu dalších nukleových kyselin. Při syntéze materiálů tato technologie pomohla při navrhování dobře tvarovaných molekul. Byly vyvinuty nové výrobní techniky, jako je nanolitografie, depozice atomové vrstvy.
Výhody a nevýhody
Rozvoj tohoto oboru pomohl při vývoji různých nových věd. Pomocí nanotechnologie lze s vlastnostmi materiálů manipulovat podle naší potřeby. Materiály mohou být vyrobeny odolnější, stabilnější, pevnější, lehčí, reaktivnější, lepší elektrické vodiče atd.
Nevýhody nanotechnologie jsou podobné těm, které se běžně vyskytují při vývoji nových technologií. Nejobávanější je účinek nanotechnologie na podmínky prostředí. Dopad této technologie na globální ekonomiku je také znepokojivý.
Budoucí výzkum v této oblasti zahrnuje vývoj nanorobotiky a její aplikace v léčivech. Pro budoucí komerční aplikace jsou navrhována nová zařízení pro nanovýrobu. Navrhují se nanomachiny, které pomohou při vývoji nových nanomateriálů a nanosystémů. Probíhá vývoj hmoty, jejíž vlastnosti mohou být snadno reverzibilní a externě řízené. S touto technologií byly vytvořeny nové pojmy jako biotechnologie a technologie Femto. Jaké jsou dva přístupy používané při výrobě nanomateriálů?
