Alt saken rundt oss består av atomer og molekyler. For å forstå oppførselen til et bestemt materiale kvante atomene kjennetegnes etter. Men med fremkomsten av forskning ble det funnet at det eksisterer en skala som er mye mindre enn molekylær skala. Det er nanoskalaen som måler en milliarddel meter. Et atom av en sak måler omtrent 0,1 nm. Ettersom atomer er byggesteinene i saken, kan man i nanoskala ordne disse atomene sammen for å danne nye materialer. All forskning rundt studien og oppfinnelser som involverer egenskapene til elementene i denne nanoskalaen, kalles nanoteknologi.
Hva er nanoteknologi?
Begrepet nano refererer til skalaen på en milliarddel meter. Dette er mindre enn lysets bølgelengde. Nanoteknologi refererer til all forskning involvert i manipulering av materie på nanoskala nivå. Det ble funnet at de kvanteegenskapene til materie i nanoskala avviker fra atomskalaen. Så forskningen assosiert med nanoteknologi er veldig bred som inkluderer mange vitenskapsfelt som organisk kjemi, molekylærbiologi, overflatevitenskap, energilagring, molekylærteknikk, Halvleder fysikk og mikrofabrikasjon.
Grunnleggende
Nanoskala forskning på materie er fascinerende ettersom det er det grunnleggende stadiet der atomene er ordnet sammen. Dermed kan man danne mange forskjellige typer materialer ved å manipulere materie i denne skalaen. Nanoskala varierer fra 1-100 nm. Det er mindre enn mikroskalaen og større enn atomskalaen. Ettersom forskningen rundt denne teknologien involverer ulike egenskaper ved saken, er det viktig å ha en sterk bakgrunn innen flere vitenskaper.
Nanoteknologi
På nanoskala nivå er reglene for kvantemekanikken til materialet veldig forskjellige fra dets atomnivå. For eksempel kan et materiale som oppfører seg som en isolator i molekylær form oppføre seg som en halvleder når sammenbrudd i nanoskala. På dette nivået kan stoffenes smeltepunkt også endre seg på grunn av en økning i overflatearealet. All forskning rundt nanoteknologi i dag involverer studiet av disse egenskapene i nanoskala og å vite hvordan de kan brukes til nye applikasjoner.
I dag refererer nanoteknologi også til vitenskapen om å konstruere gjenstander nedenfra og opp ved hjelp av verktøyene og teknologien som er tilgjengelig i dag, for å danne produkter med høy ytelse.
Typer av nanoteknologi
Ettersom nanoteknologi omhandler studiet av materie på nanoskala, og vitenskap i denne skalaen kommer inn under nanoteknologi. Vitenskapen som omhandler manipulering av materie for å danne høy ytelse transistorer og mikroprosessorer er kjent som nanoingeniør. Når nanoteknologi brukes til å produsere farmasøytiske produkter, blir det referert til som nanomedisin. Nanoteknologi brukes sterkt til fremstilling av elektroniske enheter kjent som nanoelektronikk.
Nanoteknologi har to typer tilnærminger - bunn-opp-tilnærmingen og Top-dow-tilnærmingen. I bottom-up-tilnærmingen dannes materialer fra små komponenter som beveger seg mot større komponenter. I Top-down-tilnærmingen er nano-materialene dannet fra større enheter.
Gjennom årene er nanoteknologi også utviklet som nanomekanikk, nanofotonikk og nanoionikk som gir et grunnleggende vitenskapelig grunnlag for nanoteknologi.
Bruk av nanoteknologi
Materialer i nanoskala brukes til bulkapplikasjoner. Det dannes nanofyllstoffer som brukes i solceller for å redusere produksjonskostnadene. Nanoteknologi har gitt et stort bidrag til det biomedisinske feltet. Applikasjoner som vevsteknikk, medikamentlevering og biosensorer utvikles.
Nanoteknologi hjalp til med å strukturere kunstig DNA og studere andre nukleinsyrer. I syntesen av materialer har denne teknologien hjulpet til med å designe velformede molekyler. Nye fabrikasjonsteknikker som nanolithography, Atomic Layer deposition ble utviklet.
Fordeler og ulemper
Utviklingen av dette feltet har hjulpet i utviklingen av ulike nye vitenskaper. Ved hjelp av nanoteknologi kan egenskapene til materialene manipuleres i henhold til vår nødvendighet. Materialer kan gjøres mer holdbare, stabile, sterkere, lettere, mer reaktive, bedre elektriske ledere osv.
Ulempene med nanoteknologi er lik de som normalt oppstår ved utvikling av ny teknologi. Effekten av nanoteknologi på miljøforholdene fryktes mest. Virkningen av denne teknologien på den globale økonomien er også bekymringsfull.
Fremtidig forskning på dette feltet innebærer utvikling av nanorobotics og dets anvendelser i medisiner. Nye nanoproduserende enheter foreslås for fremtidige kommersielle applikasjoner. Det foreslås nanomaskiner som vil hjelpe i utviklingen av nye nanomaterialer og nanosystemer. Saker hvis egenskaper lett kan reverseres og styres eksternt blir utviklet. Nye begreper som bioteknologi og Femto-teknologi er blitt laget med denne teknologien. Hva er de to tilnærmingene som brukes i produksjonen av nanomaterialer?
