Cât de mare (sau de mic) este un nanometru?
Un nanometru este o miliardime de metru sau o milionime de milimetru, sau trei până la cinci atomi în lățime și aproximativ jumătate din lățimea unei molecule de ADN uman sau de 100.000 de ori mai mic decât diametrul unui fir de păr uman. Aproximativ 40.000 de nanometri ar echivala cu lățimea unui fir de păr uman.
Un pic de istorie
În mod interesant, artefacte antice, cum ar fi Cupa romană Lycurgus și săbiile din oțel de Damasc, foloseau materiale în vrac care sunt cunoscute acum sub numele de nanocompozite. Cuvântul „nano” provine din cuvântul grecesc pentru „pitic”.”
Nanotehnologie
Nanotehnologia este un nou termen generic care include toate domeniile științifice care operează la scară nanometrică. Cei care lucrează cu nanotehnologia se ocupă de materiale și tehnologii la nivel microscopic pentru a profita de proprietățile lor îmbunătățite, cum ar fi rezistența mai mare, greutatea mai mică, conductivitatea electrică și reactivitatea chimică. Utilizarea generală a termenului de nanotehnologie diferă de științele mai specifice care se încadrează sub acest titlu. inginerie nanotehnologică Ingineria nanotehnologică este unul dintre domeniile din nanotehnologie și o ramură a ingineriei care se ocupă de toate aspectele legate de proiectarea, construirea și utilizarea motoarelor, mașinilor și structurilor la scară nanometrică. Este o știință interdisciplinară care se ocupă de manipularea proceselor care au loc la o scară de 1-100 nanometri.
Linia fină de diferență dintre ingineria nanotehnologică și nanotehnologie
În timp ce termenul „inginerie nanotehnologică” este adesea folosit ca sinonim cu cuvântul „nanotehnologie”, primul se concentrează din punct de vedere tehnic mai mult asupra aspectelor inginerești și a aplicațiilor practice specifice decât asupra aspectelor științifice și tehnologice generale mai largi, înglobate de cel de-al doilea.
Prieteni apropiați – Nanofabricarea și nanofabricarea
Alți termeni strâns înrudiți sunt „nanofabricarea” și „nanofabricarea”. O modalitate de a face distincția între ele este utilizarea criteriului viabilității economice. Nanomanufacturarea este o activitate economică cu instalații de producție industrială cu linii de asamblare mai mult sau mai puțin automatizate. În schimb, nanofabricarea este mai degrabă o activitate de cercetare bazată pe dezvoltarea de noi materiale și procese.
Nanomateriale
Părticulele de dimensiuni nanometrice există în natură, dar pot fi, de asemenea, create pentru a forma o subclasă numită nanomateriale fabricate, care capătă proprietăți electrice, optice, magnetice și de altă natură unice.
Materialele care sunt la scară nanometrică pot fi produse într-o singură dimensiune (nanofire, nanoroduri și nanotuburi), în două dimensiuni (forme asemănătoare unor plăci, cum ar fi nanocapacele, nanocapacele și grafenul) sau în toate cele trei dimensiuni (nanoparticule).
Aplicații ale ingineriei nanotehnologice
Prin faptul că lucrează la scara atomilor și a moleculelor, ingineria nanotehnologică exploatează proprietățile unice ale nanomaterialelor (dimensiune, efecte cuantice, interacțiuni pentru a proiecta și fabrica materiale, structuri, dispozitive și sisteme utile) cu funcționalități și capacități complet noi.
Deși nu este chiar o știință nouă, ingineria nanotehnologică are aplicații în mai multe industrii și domenii. Inginerii nanotehnologici caută să învețe lucruri noi și să creeze inovații care pot revoluționa știința, electronica, energia, mediul, sănătatea, medicina și biotehnologia la nivel molecular.
Domeniul medical
În domeniul medical, inginerii nanotehnologi repară daunele la nivel celular, lucrând pentru dezvoltarea unor medicamente mai eficiente și mai puțin toxice, leacuri, tratamente, livrarea de medicamente țintite și dispozitive medicale mai eficiente și ajutoare de diagnosticare, cum ar fi biosenzorii.
Cei care se ocupă de biosisteme creează modalități de a stoca cele mai mici cantități de ADN sau alte fragmente biologice pentru testare și manipulare. Un exemplu de produse naturale îmbogățite cu materiale la scară nanometrică este smalțul de culoarea dinților îmbunătățit la scară nanometrică pe care dentiștii îl folosesc pentru a umple cariile.
Alte domenii
Inginerii din domeniul nanotehnologiei dezvoltă noi modalități de prevenire a pierderilor de recolte și noi metode de detectare a contaminanților și a bolilor pentru a ajuta la producția și prepararea alimentelor. De asemenea, ei încearcă să îmbunătățească calitatea aerului, a solului și a apei prin crearea unor modalități inovatoare de testare a poluanților din mediul înconjurător și de îmbunătățire a metodelor existente de generare a energiei și de dezvoltare a altora noi.
Ei lucrează, de asemenea, în domenii care variază de la arme și comunicații până la dezvoltarea de materiale super-rezistente. Lucrând cu nanoelectronica, ei creează cipuri, carduri și piese de calculator mai mici și mai eficiente pentru a reduce deșeurile electronice.
De ce sunt diferite proprietățile nanomaterialelor?
Proprietățile nanomaterialelor pot fi diferite din două motive principale. În primul rând, nanomaterialele au o suprafață relativ mai mare în comparație cu aceeași masă de material produsă într-o formă mai mare. Acest lucru poate face ca materialele să fie mai reactive din punct de vedere chimic (unele materiale inerte în forma lor mai mare sunt reactive în forma lor nanometrică). În al doilea rând, efectele cuantice pot începe să domine comportamentul materiei la scară nanometrică, afectând comportamentul optic, electric și magnetic al materialelor.
Complexități
În plus față de dimensiunile nanometrice care sunt incompatibile cu capacitățile senzoriale umane, obiectele la scară nanometrică au, de asemenea, adesea suprafețe nepotrivite pentru asamblarea în structuri ordonate. Prin urmare, sunt necesare tehnici sofisticate de inginerie nanotehnologică pentru a fabrica nanoarhitecturi complexe, scopul final fiind aplicațiile industriale.
Ceea ce este necesar pentru a fabrica nanoarhitecturi complexe, scopul final fiind aplicațiile industriale.
Sfat?
Puteți fi chimist, fizician sau biolog și totuși să lucrați în domeniul nanotehnologiei. Ceea ce este important este ca membrii echipei dvs. și dvs. să vă armonizați capacitățile pentru a rezolva problema în cauză. Asigurați-vă că învățați cum să comunicați cu audiențe care nu vă înțeleg jargonul!