Вся окружающая нас материя состоит из атомов и молекул. Чтобы понять поведение конкретного материала, квант ищутся характеристики атомов. Но с появлением исследований было обнаружено, что существует масштаб, который намного меньше молекулярного. Это наномасштаб, который измеряет одну миллиардную метра. Размер атома материи составляет около 0,1 нм. Поскольку атомы являются строительными блоками материи, в наномасштабе можно расположить эти атомы вместе, чтобы сформировать новые материалы. Все исследования, связанные с изучением и изобретениями свойств элементов в этом наномасштабе, называются нанотехнологиями.
Что такое нанотехнологии?
Термин нано относится к масштабу одной миллиардной метра. Это меньше длины волны света. Под нанотехнологиями понимаются все исследования, связанные с манипулированием материей на наномасштабном уровне. Было обнаружено, что квантовые свойства вещества на наномасштабе отличаются от свойств атомного масштаба. Итак, исследования, связанные с нанотехнологиями, очень широки и включают в себя многие области науки, такие как органическая химия, молекулярная биология, наука о поверхности, накопление энергии, молекулярная инженерия, Полупроводник физика и микротехнология.
Основы
Наноразмерные исследования материи увлекательны, так как это основная стадия, на которой атомы располагаются вместе. Таким образом, можно образовывать много разных типов материалов, манипулируя материей в этом масштабе. Наноразмеры колеблются от 1 до 100 нм. Он меньше микромасштаба и больше атомного. Поскольку исследования, связанные с этой технологией, затрагивают различные свойства материи, важно иметь большой опыт в различных науках.
Нанотехнологии
На наномасштабном уровне правила квантовой механики материала сильно отличаются от его атомного уровня. Например, материал, который в молекулярной форме ведет себя как изолятор, может вести себя как полупроводник при разбивке на наномасштаб. На этом уровне температура плавления веществ также может измениться из-за увеличения площади поверхности. Все исследования в области нанотехнологий сегодня включают изучение этих свойств в наномасштабе и умение использовать их в новых приложениях.
Сегодня под нанотехнологиями понимается также наука о конструировании элементов снизу вверх с использованием инструментов и технологий, доступных сегодня, для создания высокопроизводительных продуктов.
Типы нанотехнологий
Поскольку нанотехнология занимается изучением материи в наномасштабе, а науки в этом масштабе относятся к нанотехнологиям. Наука, которая занимается манипуляциями с материей для создания высокопроизводительных транзисторы и микропроцессоры известен как наноинженерия. Когда нанотехнологии используются для производства фармацевтических продуктов, это называется наномедициной. Нанотехнологии широко используются для изготовления электронных устройств, известных как наноэлектроника.
В нанотехнологиях есть два типа подходов - подход снизу вверх и подход сверху вниз. При восходящем подходе материалы формируются из небольших компонентов, движущихся к более крупным компонентам. При подходе «сверху вниз» наноматериалы формируются из более крупных объектов.
На протяжении многих лет нанотехнология также развивалась как наномеханика, нанофотоника и наноионика, обеспечивая фундаментальную научную основу для нанотехнологий.
Использование нанотехнологий
Наноразмерные материалы используются для объемных применений. Формируются нанонаполнители, которые используются в солнечных элементах для снижения стоимости их производства. Нанотехнологии внесли большой вклад в биомедицинскую сферу. Развиваются такие приложения, как тканевая инженерия, доставка лекарств и биосенсоры.
Нанотехнологии помогли в структурировании искусственной ДНК и изучении других нуклеиновых кислот. При синтезе материалов эта технология помогла создать молекулы правильной формы. Были разработаны новые технологии изготовления, такие как нанолитография, осаждение атомных слоев.
Преимущества и недостатки
Развитие этой области помогло в развитии различных новых наук. Используя нанотехнологии, можно управлять свойствами материалов в соответствии с нашими потребностями. Материалы можно сделать более прочными, стабильными, прочными, легкими, более реактивными, с лучшими электрическими проводниками и т. Д.
Недостатки, связанные с нанотехнологиями, аналогичны тем, которые обычно возникают при разработке новых технологий. Больше всего опасаются воздействия нанотехнологий на условия окружающей среды. Также вызывает озабоченность влияние этой технологии на мировую экономику.
Будущие исследования в этой области связаны с разработкой нанороботов и их применения в медицине. Новые устройства для нанопроизводства предлагаются для будущих коммерческих приложений. Предлагаются наномашины, которые помогут в разработке новых наноматериалов и наносистем. Разрабатываются вещества, свойства которых можно легко обратить и контролировать извне. С этой технологией были придуманы новые термины, такие как биотехнология и фемто-технология. Какие два подхода используются при производстве наноматериалов?
