Przez pojęcie nanotechnologii należy rozumieć zespół dyscyplin naukowych i inżynierskich, badających procesy zachodzące w skali atomowej i molekularnej.
Czym zajmuje się nanotechnologia?
Nanotechnologia – https://cbrtp.pl/ – polega na manipulowaniu najmniejszymi możliwymi materiałami i urządzeniami. Mówiąc o nanocząstkach, zwykle ma się na myśli rozmiary od 0,1 nm do 100 nm. Zauważmy, że rozmiar większości atomów leży w przedziale od 0,1 nm do 0,2 nm, szerokość cząsteczki DNA wynosi około 2 nm, typowy rozmiar komórki krwi wynosi około 7500 nm, ludzkiego włosa — 80 000 nm.
Dlaczego małe obiekty uzyskują tak specyficzne właściwości w nanoskali? Na przykład małe grupy (zwane klastrami) atomów złota i srebra wykazują wyjątkowe właściwości katalityczne, podczas gdy większe próbki są zwykle obojętne. Z kolei nanocząstki srebra wykazują wyraźne właściwości antybakteryjne i dlatego są powszechnie stosowane w nowych rodzajach opatrunków.
Wraz ze zmniejszaniem się wielkości cząstek wzrasta stosunek powierzchni do objętości. Z tego powodu nanocząstki znacznie łatwiej wchodzą w reakcje chemiczne. Dodatkowo na poziomie poniżej 100 nm pojawiają się efekty fizyki kwantowej. Efekty kwantowe mogą wpływać na optyczne, elektryczne lub magnetyczne właściwości materiałów w nieprzewidywalny sposób.
Małe krystaliczne próbki niektórych substancji stają się mocniejsze, ponieważ po prostu osiągają stan, w którym nie mogą się rozszczepić tak, jak robią to duże kryształy pod wpływem siły. Metale stają się pod pewnymi względami podobne do plastiku.
Gdzie obecnie stosuje się nanotechnologię?
Nanotechnologia jest już stosowana w twardych dyskach komputerów osobistych, katalizatorach — elementach silników spalinowych, piłkach tenisowych o dużej trwałości i bardzo wytrzymałych, a jednocześnie lekkich rakietach tenisowych, narzędziach do cięcia metalu, powłokach antystatycznych dla wrażliwego sprzętu elektronicznego, a także specjalnych powłokach na oknach, które powodują ich samoczyszczenie.
Jak powstają nanourządzenia?
Obecnie istnieją dwa podstawowe sposoby wytwarzania nanourządzeń.
Oddolnie. Montaż nanourządzeń w sposób „molekuła do molekuły”, co przypomina montaż domu lub samochodu. Proste nanocząstki, takie jak dwutlenek tytanu czy tlenek żelaza stosowane w kosmetykach, można wytworzyć na drodze syntezy chemicznej.
Nanourządzenia mogą być tworzone poprzez przeciąganie pojedynczych atomów za pomocą tak zwanego mikroskopu sił atomowych (lub skaningowego mikroskopu tunelowego), który jest wystarczająco czuły, aby wykonywać takie zabiegi. Po raz pierwszy technikę tę zademonstrował IBM — za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego umieścili oni odpowiednio 35 atomów ksenonu na powierzchni próbki niklu.
Od góry do dołu. Technika ta zakłada, że używamy próbki makroskopowej i np. za pomocą wytrawiania tworzymy na jej powierzchni popularne elementy mikroelektroniczne o parametrach charakterystycznych dla nanoskali.
