Όλο το θέμα γύρω μας αποτελείται από άτομα και μόρια. Για να κατανοήσετε τη συμπεριφορά ενός συγκεκριμένου υλικού το ποσοστό αναζητούνται τα χαρακτηριστικά των ατόμων. Αλλά με την έλευση της έρευνας, διαπιστώθηκε ότι υπάρχει μια κλίμακα που είναι πολύ μικρότερη από τη μοριακή κλίμακα. Είναι η νανοκλίμακα που μετρά το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου. Ένα άτομο μιας ύλης μετρά περίπου 0,1 nm. Καθώς τα άτομα είναι τα δομικά στοιχεία της ύλης, σε νανοκλίμακα μπορεί κανείς να τακτοποιήσει αυτά τα άτομα μαζί για να σχηματίσουν νέα υλικά. Όλη η έρευνα γύρω από τη μελέτη και τις εφευρέσεις που περιλαμβάνουν τις ιδιότητες των στοιχείων σε αυτήν τη νανοκλίμακα ονομάζεται Νανοτεχνολογία.
Τι είναι η νανοτεχνολογία;
Ο όρος nano αναφέρεται στην κλίμακα του ενός δισεκατομμυρίου του μέτρου. Αυτό είναι μικρότερο από το μήκος κύματος του φωτός. Η νανοτεχνολογία αναφέρεται σε όλες τις έρευνες που σχετίζονται με τον χειρισμό της ύλης σε επίπεδο νανοκλίμακας. Διαπιστώθηκε ότι οι κβαντικές ιδιότητες της ύλης σε νανοκλίμακα διαφέρουν από αυτές της ατομικής κλίμακας. Έτσι, η έρευνα που σχετίζεται με τη νανοτεχνολογία είναι πολύ ευρεία, η οποία περιλαμβάνει πολλούς τομείς της επιστήμης, όπως η οργανική χημεία, η μοριακή βιολογία, η επιφανειακή επιστήμη, η αποθήκευση ενέργειας, η μοριακή μηχανική, Ημιαγωγός φυσική και μικροκατασκευή.
Βασικά
Η νανοκλίμακα της ύλης είναι συναρπαστική καθώς είναι το βασικό στάδιο όπου τα άτομα είναι διατεταγμένα μαζί. Έτσι, μπορεί κανείς να σχηματίσει πολλούς διαφορετικούς τύπους υλικών με χειρισμό της ύλης σε αυτήν την κλίμακα. Η νανοκλίμακα κυμαίνεται από 1-100nm. Είναι μικρότερο από τη μικροκλίμακα και μεγαλύτερο από την ατομική κλίμακα. Καθώς η έρευνα γύρω από αυτήν την τεχνολογία περιλαμβάνει διάφορες ιδιότητες του θέματος, είναι σημαντικό να έχουμε ένα ισχυρό υπόβαθρο σε πολλές επιστήμες.
Νανοτεχνολογία
Σε επίπεδο νανοκλίμακας, οι κανόνες της κβαντικής μηχανικής του υλικού είναι πολύ διαφορετικοί από το ατομικό του επίπεδο. Για παράδειγμα, ένα υλικό που συμπεριφέρεται ως μονωτής σε μοριακή μορφή μπορεί να συμπεριφέρεται ως ημιαγωγός κατά την ανάλυση στη νανοκλίμακα. Σε αυτό το επίπεδο, το σημείο τήξης των ουσιών μπορεί επίσης να αλλάξει λόγω της αύξησης της επιφάνειας. Όλη η έρευνα γύρω από τη νανοτεχνολογία περιλαμβάνει σήμερα τη μελέτη αυτών των ιδιοτήτων σε νανοκλίμακα και για να μάθετε πώς να τις χρησιμοποιήσετε για νέες εφαρμογές.
Σήμερα η Νανοτεχνολογία αναφέρεται επίσης στην επιστήμη της κατασκευής αντικειμένων από κάτω προς τα πάνω χρησιμοποιώντας τα εργαλεία και την τεχνολογία που είναι διαθέσιμα σήμερα, για τη δημιουργία προϊόντων υψηλής απόδοσης.
Τύποι νανοτεχνολογίας
Καθώς η νανοτεχνολογία ασχολείται με τη μελέτη της ύλης στη νανοκλίμακα, και οι επιστήμες αυτής της κλίμακας εμπίπτουν στη νανοτεχνολογία. Η επιστήμη που ασχολείται με τη χειραγώγηση της ύλης για τη διαμόρφωση υψηλής απόδοσης τρανζίστορ και μικροεπεξεργαστές είναι γνωστό ως Nanoengineering. Όταν η νανοτεχνολογία χρησιμοποιείται για την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων αναφέρεται ως νανοϊατρική. Η νανοτεχνολογία χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για την κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών γνωστών ως Nanoelectronics.
Η νανοτεχνολογία έχει δύο τύπους προσεγγίσεων - την προσέγγιση από κάτω προς τα πάνω και την προσέγγιση Top-dow. Στην προσέγγιση από κάτω προς τα πάνω, τα υλικά σχηματίζονται από μικρά εξαρτήματα που κινούνται προς μεγαλύτερα εξαρτήματα. Στην προσέγγιση Top-down, τα νανο-υλικά σχηματίζονται από μεγαλύτερες οντότητες.
Με την πάροδο των χρόνων η νανοτεχνολογία αναπτύσσεται επίσης ως νανομηχανική, νανοφωτονική και νανοϊονική παρέχοντας ένα βασικό επιστημονικό θεμέλιο για τη νανοτεχνολογία.
Χρήσεις της νανοτεχνολογίας
Τα υλικά νανοκλίμακας χρησιμοποιούνται για μαζικές εφαρμογές. Οι νανοπληρωτές σχηματίζονται που χρησιμοποιούνται σε ηλιακά κύτταρα για τη μείωση του κόστους παραγωγής τους. Η νανοτεχνολογία έχει συμβάλει σημαντικά στον βιοϊατρικό τομέα. Εξελίγονται εφαρμογές όπως η μηχανική ιστών, η διανομή φαρμάκων και οι βιοαισθητήρες.
Η νανοτεχνολογία βοήθησε στη δομή του τεχνητού DNA και στη μελέτη άλλων νουκλεϊκών οξέων. Στη σύνθεση υλικών, αυτή η τεχνολογία βοήθησε στο σχεδιασμό σωστών μορίων. Αναπτύχθηκαν νέες τεχνικές κατασκευής όπως η νανολιθογραφία, η εναπόθεση Atomic Layer.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Η ανάπτυξη αυτού του πεδίου βοήθησε στην εξέλιξη διαφόρων νέων επιστημών. Χρησιμοποιώντας τη νανοτεχνολογία, οι ιδιότητες των υλικών μπορούν να χειριστούν ανάλογα με τις ανάγκες μας. Τα υλικά μπορούν να γίνουν πιο ανθεκτικά, σταθερά, ισχυρότερα, ελαφρύτερα, πιο αντιδραστικά, καλύτεροι ηλεκτρικοί αγωγοί κ.λπ.
Τα μειονεκτήματα της νανοτεχνολογίας είναι παρόμοια με αυτά που συμβαίνουν συνήθως με την ανάπτυξη της νέας τεχνολογίας. Φοβείται περισσότερο την επίδραση της νανοτεχνολογίας στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Ο αντίκτυπος αυτής της τεχνολογίας στην παγκόσμια οικονομία είναι επίσης ανησυχητικός.
Η μελλοντική έρευνα σε αυτόν τον τομέα περιλαμβάνει την ανάπτυξη των νανοβρωτικών και τις εφαρμογές της στα φάρμακα. Νέες συσκευές νανοκατασκευής προτείνονται για μελλοντικές εμπορικές εφαρμογές. Προτείνονται νανομηχανές που θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη νέων νανοϋλικών και νανοσυστημάτων. Αναπτύσσονται θέματα των οποίων οι ιδιότητες μπορούν εύκολα να αντιστραφούν και να ελεγχθούν εξωτερικά. Νέοι όροι όπως η βιοτεχνολογία και η τεχνολογία Femto έχουν επινοηθεί με αυτήν την τεχνολογία. Ποιες είναι οι δύο προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή νανοϋλικών;
