Tutta la materia che ci circonda è composta da atomi e molecole. Per comprendere il comportamento di un particolare materiale il quantistico le caratteristiche degli atomi vengono ricercate. Ma con l'avvento della ricerca, si è scoperto che esiste una scala molto più piccola della scala molecolare. È la nanoscala che misura un miliardesimo di metro. Un atomo di materia misura circa 0,1 nm. Poiché gli atomi sono gli elementi costitutivi della materia, su scala nanometrica è possibile disporre questi atomi insieme per formare nuovi materiali. Tutta la ricerca intorno allo studio e alle invenzioni che coinvolgono le proprietà degli elementi su questa nanoscala è definita nanotecnologia.
Cos'è la nanotecnologia?
Il termine nano si riferisce alla scala di un miliardesimo di metro. Questo è più piccolo della lunghezza d'onda della luce. La nanotecnologia si riferisce a tutta la ricerca coinvolta nella manipolazione della materia a livello di nanoscala. Si è scoperto che le proprietà quantistiche della materia su scala nanometrica differiscono da quelle su scala atomica. Quindi, la ricerca associata alla nanotecnologia è molto ampia e comprende molti campi della scienza come chimica organica, biologia molecolare, scienza delle superfici, stoccaggio di energia, ingegneria molecolare, Semiconduttore fisica e microfabbricazione.
Nozioni di base
La ricerca su nanoscala della materia è affascinante in quanto è la fase di base in cui gli atomi sono disposti insieme. Pertanto, si possono formare molti diversi tipi di materiali manipolando la materia su questa scala. La nanoscala varia da 1-100 nm. È più piccolo della microscala e più grande della scala atomica. Poiché la ricerca su questa tecnologia coinvolge varie proprietà della materia, è importante avere un forte background in più scienze.
Nanotecnologia
A livello di nanoscala, le regole della meccanica quantistica del materiale sono molto diverse dal suo livello atomico. Ad esempio, un materiale che si comporta come un isolante in forma molecolare può comportarsi come un semiconduttore quando la ripartizione in nanoscala. A questo livello, anche il punto di fusione delle sostanze può cambiare a causa di un aumento della superficie. Tutta la ricerca intorno alle nanotecnologie oggi coinvolge lo studio di queste proprietà su scala nanometrica e il saperle utilizzare per nuove applicazioni.
Oggi la nanotecnologia si riferisce anche alla scienza della costruzione di oggetti dal basso verso l'alto utilizzando gli strumenti e la tecnologia disponibili oggi, per formare prodotti ad alte prestazioni.
Tipi di nanotecnologia
Poiché la nanotecnologia si occupa dello studio della materia su scala nanometrica, e le scienze su questa scala rientrano nella nanotecnologia. La scienza che si occupa della manipolazione della materia per formare ad alte prestazioni transistor e microprocessori è noto come Nanoengineering. Quando la nanotecnologia viene utilizzata per la produzione di prodotti farmaceutici, viene definita nanomedicina. La nanotecnologia è molto utilizzata per la fabbricazione di dispositivi elettronici noti come nanoelettronica.
La nanotecnologia ha due tipi di approcci: l'approccio dal basso verso l'alto e l'approccio dall'alto verso il basso. Nell'approccio dal basso verso l'alto, i materiali sono formati da piccoli componenti che si spostano verso componenti più grandi. Nell'approccio top-down, i nanomateriali sono formati da entità più grandi.
Nel corso degli anni la nanotecnologia è stata sviluppata anche come nanomeccanica, nanofotonica e nanoionica fornendo una base scientifica di base per la nanotecnologia.
Usi della nanotecnologia
I materiali su scala nanometrica vengono utilizzati per applicazioni di massa. Si formano nanoriempitivi che vengono utilizzati nelle celle solari per ridurre i costi di produzione. La nanotecnologia ha dato un grande contributo al campo biomedico. Applicazioni come l'ingegneria dei tessuti, la somministrazione di farmaci e i biosensori sono evolute.
La nanotecnologia ha contribuito alla strutturazione del DNA artificiale e allo studio di altri acidi nucleici. Nella sintesi dei materiali, questa tecnologia ha contribuito alla progettazione di molecole ben sagomate. Sono state sviluppate nuove tecniche di fabbricazione come la nanolitografia e la deposizione dello strato atomico.
Vantaggi e svantaggi
Lo sviluppo di questo campo ha contribuito all'evoluzione di varie nuove scienze. Utilizzando la nanotecnologia, le proprietà dei materiali possono essere manipolate secondo le nostre necessità. I materiali possono essere resi più resistenti, stabili, più resistenti, più leggeri, più reattivi, migliori conduttori elettrici, ecc.
Gli svantaggi legati alla nanotecnologia sono simili a quelli che normalmente si verificano con lo sviluppo di nuove tecnologie. L'effetto della nanotecnologia sulle condizioni ambientali è molto temuto. Anche l'impatto di questa tecnologia sull'economia globale è motivo di preoccupazione.
La ricerca futura in questo campo prevede lo sviluppo di nanorobotici e le sue applicazioni nei farmaci. Vengono proposti nuovi dispositivi di nanofabbricazione per future applicazioni commerciali. Sono state proposte nanomacchine che aiuteranno lo sviluppo di nuovi nanomateriali e nanosistemi. Si stanno sviluppando materie le cui proprietà possono essere facilmente reversibili e controllate esternamente. Con questa tecnologia sono stati coniati nuovi termini come biotecnologia e tecnologia Femto. Quali sono i due approcci utilizzati nella produzione di nanomateriali?
