Alt sagen omkring os er sammensat af atomer og molekyler. For at forstå opførslen af et bestemt materiale kvante man kigger efter atomernes egenskaber. Men med fremkomsten af forskning blev det fundet, at der findes en skala, der er langt mindre end den molekylære skala. Det er nanoskalaen, der måler en milliarddel meter. Et atom af et spørgsmål måler ca. 0,1 nm. Da atomer er byggestenene i sagen, kan man i nanoskala arrangere disse atomer sammen for at danne nye materialer. Al forskning omkring undersøgelsen og opfindelser, der involverer egenskaberne ved elementer i denne nanoskala, kaldes nanoteknologi.
Hvad er nanoteknologi?
Udtrykket nano henviser til skalaen på en milliarddel meter. Dette er mindre end lysets bølgelængde. Nanoteknologi henviser til al forskning involveret i manipulation af stof på nanoskala niveau. Det blev fundet, at kvanteegenskaberne for stof i nanoskala adskiller sig fra atomskalaens egenskaber. Så forskningen forbundet med nanoteknologi er meget bred, som inkluderer mange videnskabelige områder såsom organisk kemi, molekylærbiologi, overfladevidenskab, energilagring, molekylær teknik, Halvleder fysik og mikrofabrikation.
Grundlæggende
Nanoskalaundersøgelse af stof er fascinerende, da det er den grundlæggende fase, hvor atomerne er arrangeret sammen. Man kan således danne mange forskellige typer materialer ved at manipulere stof i denne skala. Nanoskala varierer fra 1-100 nm. Det er mindre end mikroskalaen og større end atomskalaen. Da forskningen omkring denne teknologi involverer forskellige egenskaber ved sagen, er det vigtigt at have en stærk baggrund inden for flere videnskaber.
Nanoteknologi
På nanoskala niveau er reglerne for materialets kvantemekanik meget forskellige fra dets atomare niveau. For eksempel kan et materiale, der opfører sig som en isolator i molekylær form, opføre sig som en halvleder ved opdeling i nanoskalaen. På dette niveau kan stoffernes smeltepunkt også ændre sig på grund af en stigning i overfladearealet. Al forskning omkring nanoteknologi i dag involverer undersøgelse af disse egenskaber på nanoskala og at vide, hvordan man bruger dem til nye applikationer.
I dag henviser nanoteknologi også til videnskaben om at konstruere genstande nedenfra og op ved hjælp af de værktøjer og teknologi, der er tilgængelige i dag, til dannelse af højtydende produkter.
Typer af nanoteknologi
Da nanoteknologi beskæftiger sig med undersøgelse af stof på nanoskala, og videnskaber på denne skala kommer under nanoteknologi. Den videnskab, der beskæftiger sig med manipulation af stof til dannelse af højtydende transistorer og mikroprocessorer er kendt som nanoteknologi. Når nanoteknologi anvendes til fremstilling af farmaceutiske produkter, kaldes det nanomedicin. Nanoteknologi bruges meget til fremstilling af elektroniske enheder kendt som nanoelektronik.
Nanoteknologi har to typer tilgange - bottom-up-tilgangen og Top-dow-tilgangen. I bottom-up tilgangen dannes materialer fra små komponenter, der bevæger sig mod større komponenter. I Top-down-tilgangen dannes nanomaterialerne fra større enheder.
I årenes løb er nanoteknologi også udviklet som nanomekanik, nanofotonik og nanoionik, der giver et grundlæggende videnskabeligt fundament for nanoteknologi.
Anvendelse af nanoteknologi
Materialer i nanoskala bruges til bulkapplikationer. Der dannes nanofyldstoffer, som bruges i solceller for at reducere deres produktionsomkostninger. Nanoteknologi har ydet et stort bidrag til det biomedicinske felt. Applikationer såsom vævsteknik, lægemiddelafgivelse og biosensorer udvikles.
Nanoteknologi hjalp med strukturering af kunstigt DNA og undersøgelse af andre nukleinsyrer. I syntesen af materialer har denne teknologi hjulpet med at designe velformede molekyler. Nye fabrikationsteknikker såsom nanolithografi, Atomic Layer deposition blev udviklet.
Fordele og ulemper
Udviklingen af dette felt har hjulpet med udviklingen af forskellige nye videnskaber. Ved hjælp af nanoteknologi kan materialernes egenskaber manipuleres efter vores behov. Materialer kan gøres mere holdbare, stabile, stærkere, lettere, mere reaktive, bedre elektriske ledere osv.
Ulemperne med nanoteknologi svarer til dem, der normalt opstår med udviklingen af ny teknologi. Virkningen af nanoteknologi på miljøforholdene frygtes mest. Virkningen af denne teknologi på den globale økonomi er også bekymrende.
Fremtidig forskning på dette område involverer udvikling af nanorobotics og dets anvendelser i medicin. Der foreslås nye nanoproducerende enheder til fremtidige kommercielle applikationer. Der foreslås nanomaskiner, som vil hjælpe med udviklingen af nye nanomaterialer og nanosystemer. Materiale, hvis egenskaber let kan reverseres og styres eksternt, udvikles. Nye udtryk som bioteknologi og Femto-teknologi er blevet opfundet med denne teknologi. Hvad er de to fremgangsmåder, der anvendes til fremstilling af nanomaterialer?
