Kogu meid ümbritsev aine koosneb aatomitest ja molekulidest. Konkreetse materjali käitumise mõistmiseks kvant otsitakse aatomite omadusi. Kuid teadusuuringute tulekuga leiti, et eksisteerib skaala, mis on molekulaarsest skaalast palju väiksem. Miljardilise meetri mõõdab nanoskaala. Aine aatom on umbes 0,1 nm. Kuna aatomid on asja ehitusmaterjalid, saab nanoskaalas neid aatomeid uute materjalide moodustamiseks paigutada. Kõiki uuringuid ja leiutisi, mis hõlmavad selle nanoskaala elementide omadusi, nimetatakse nanotehnoloogiaks.
Mis on nanotehnoloogia?
Termin nano viitab miljardi meetri skaalale. See on väiksem kui valguse lainepikkus. Nanotehnoloogia viitab kõigile uuringutele, mis on seotud aine manipuleerimisega nanoskaala tasandil. Leiti, et aine kvantomadused nanoskaalas erinevad aatomskaala omadest. Nii on nanotehnoloogiaga seotud teadusuuringud väga laiaulatuslikud, hõlmates paljusid teadusharusid nagu orgaaniline keemia, molekulaarbioloogia, pinnateadus, energiasalvestus, molekulaartehnika, Pooljuht füüsika ja mikrotööstus.
Põhitõed
Aine nanoskaala uurimine on põnev, kuna see on aatomite koos paiknemise põhietapp. Seega võib sellises mastaabis manipuleerides moodustada palju erinevaid materjale. Nanoskaala jääb vahemikku 1-100 nm. See on väiksem kui mikroskaala ja suurem kui aatomiskaala. Kuna selle tehnoloogia uurimine hõlmab aine erinevaid omadusi, on oluline omada tugevat tausta mitmes teaduses.
Nanotehnoloogia
Nanoskaala tasandil erinevad materjali kvantmehaanika reeglid selle aatomi tasemest. Näiteks materjal, mis käitub molekulaarsel kujul isolaatorina, võib käituda kui a pooljuht lagunemisel nanoskaalaks. Sellel tasemel võib pindade suurenemise tõttu muutuda ka ainete sulamistemperatuur. Kõik nanotehnoloogia alased uuringud hõlmavad nende omaduste uurimist nanoskaalas ja teadmisi, kuidas neid uute rakenduste jaoks kasutada.
Tänapäeval viitab nanotehnoloogia ka teadusele, kuidas kõrgelt toimivate toodete moodustamiseks valmistada alt ülespoole tooteid, kasutades tänapäeval saadaolevaid tööriistu ja tehnoloogiat.
Nanotehnoloogia tüübid
Kuna nanotehnoloogia tegeleb aine uurimisega nanoskaalas ja selle ulatusega teadused kuuluvad nanotehnoloogia alla. Teadus, mis tegeleb aine manipuleerimisega suure jõudluse saavutamiseks transistorid ja mikroprotsessorid on tuntud kui nanotehnika. Kui nanotehnoloogiat kasutatakse farmaatsiatoodete tootmiseks, nimetatakse seda nanomeditsiiniks. Nanotehnoloogiat kasutatakse laialdaselt nanoelektroonikana tuntud elektroonikaseadmete valmistamiseks.
Nanotehnoloogial on kahte tüüpi lähenemisviise - alt üles lähenemine ja ülalt alla lähenemine. Alt üles lähenemisel moodustatakse materjalid väikestest komponentidest, mis liiguvad suuremate komponentide suunas. Ülalt-alla lähenemisviisis moodustuvad nanomaterjalid suurematest üksustest.
Aastate jooksul on nanotehnoloogia arenenud ka kui nanomehaanika, nanofotonika ja nanoioonika, mis pakuvad nanotehnoloogiale teaduse põhialuseid.
Nanotehnoloogia kasutusalad
Nanoskaala materjale kasutatakse lahtiselt. Moodustatakse nanotäited, mida kasutatakse päikesepatareides nende tootmiskulude vähendamiseks. Nanotehnoloogia on andnud suure panuse biomeditsiinivaldkonda. Arendatakse selliseid rakendusi nagu koetehnika, ravimite kohaletoimetamine ja biosensorid.
Nanotehnoloogia aitas kaasa kunstliku DNA struktureerimisele ja teiste nukleiinhapete uurimisele. Materjalide sünteesis on see tehnoloogia aidanud kujundada hästi vormitud molekule. Töötati välja uued valmistamismeetodid, nagu nanolitograafia, aatomkihi sadestamine.
Eelised ja puudused
Selle valdkonna areng on aidanud kaasa uute teaduste arengule. Nanotehnoloogia abil saab materjalide omadusi vastavalt meie vajadusele manipuleerida. Materjale saab muuta vastupidavamaks, stabiilsemaks, tugevamaks, kergemaks, reaktiivsemaks, paremateks elektrijuhtmeteks jne.
Nanotehnoloogia puudused on sarnased nendega, mis tavaliselt ilmnevad uue tehnoloogia väljatöötamisel. Kõige rohkem kardetakse nanotehnoloogia mõju keskkonnatingimustele. Muret teeb ka selle tehnoloogia mõju maailmamajandusele.
Tulevased uuringud selles valdkonnas hõlmavad nanorobootika arendamist ja selle rakendamist ravimites. Tulevaste ärirakenduste jaoks pakutakse välja uusi nanotootmisseadmeid. Pakutakse välja nanomasinaid, mis aitavad välja töötada uusi nanomaterjale ja nanosüsteeme. Arendatakse ainet, mille omadusi saab hõlpsasti muuta ja väliselt kontrollida. Selle tehnoloogiaga on loodud uued mõisted nagu biotehnoloogia ja Femto tehnoloogia. Milliseid nanomaterjalide tootmisel kasutatakse kahte lähenemisviisi?
