Menu

Что такое нанотехнология?

Нанотехнология — это наука и технология маленьких вещей — в частности, вещи размером менее 100 нм. Один нанометр составляет 10-9 метров или около 3 атомов в длину. Для сравнения, человеческий волос имеет ширину около 60-80 000 нанометров.

Ученые обнаружили, что материалы с малыми размерами — маленькие частицы, тонкие пленки и т. Д. — могут иметь значительно отличающиеся свойства, чем те же материалы в более крупном масштабе. Таким образом, существуют бесконечные возможности для усовершенствованных устройств, структур и материалов, если мы можем понять эти различия и научиться управлять сборкой небольших структур.

Существует множество разных взглядов на то, что конкретно входит в нанотехнологию. В целом, однако, большинство согласны с тем, что важны три вещи:
1. Малый размер, измеренный в 100-нанометрах или менее
2. Уникальные свойства из-за небольшого размера
3. Контролируйте структуру и состав по шкале нм, чтобы управлять свойствами.

Наноструктуры — объекты с нанометровыми масштабными особенностями — не являются новыми и не были впервые созданы человеком. Есть много примеров наноструктур в природе в том, как эволюционировали растения и животные. Подобным образом существует много природных наноматериалов … катализаторов, пористых материалов, некоторых минералов, частиц сажи и т. Д., Которые обладают уникальными свойствами, особенно из-за особенностей наномасштаба. Что нового в нанотехнологии, так это то, что мы можем теперь, по крайней мере частично, понять и контролировать эти структуры и свойства, чтобы создавать новые функциональные материалы и устройства. Мы вступили в эру инженерных наноматериалов и приборов.

Одна из областей нанотехнологий развивается в течение последних 40 лет и является источником большой революции в области микроэлектроники — методов микро- и нанолитографии и травления. Это иногда называют «сверху вниз» нанотехнологии. Здесь небольшие функции выполняются, начиная с более крупных материалов и рисунка и «резания вниз», чтобы сделать наносную структуру в точных рисунках. Могут быть созданы сложные структуры, включая микропроцессоры, содержащие 100 миллионов миллионов точно расположенных наноструктур. Из всех форм нанотехнологий это наиболее хорошо известно. Производственные машины для этих технологий могут стоить миллионы долларов, а завод по производству микропроцессоров в полном объеме может стоить один миллиард долларов. В последние годы такие же методы «сверху вниз» нанотехнологий позволили использовать многие неэлектронные приложения, в том числе микромеханические. Микроскопических и микрожидкостных устройств.

Другая принципиально иная область нанотехнологий — это начало в атомном масштабе и создание материалов и структур, атом за атомом. Это по существу молекулярная инженерия, которую часто называют молекулярной или химической нанотехнологией. Здесь мы используем силы природы для сборки наноструктур — часто используется термин «само собрание». Здесь химические силы находятся под контролем, и у нас есть, по крайней мере на сегодняшний день, несколько меньшая гибкость в создании произвольных структур. Однако наноматериалы, созданные таким образом, привели к появлению ряда потребительских продуктов. Существенные достижения ожидаются в следующем десятилетии в этой области, поскольку мы более полно понимаем область химической нанотехнологии.

И есть много захватывающих приложений, которые сочетают обработку «снизу вверх» и «сверху вниз», например, для создания одномолекулярных транзисторов, имеющих большие (макроскопические) выводы, изготовленные сверху вниз и одной молекулой, собранной снизу вверх.

В другом месте на этом сайте освещаются некоторые из текущих приложений нанотехнологий, а также те, которые мы можем разумно прогнозировать.

Из-за их небольших размеров эти материалы обладают уникальными свойствами. На наноуровне свойства материалов ведут себя по-разному и, как говорят, ведут себя по атомным и молекулярным правилам. Исследователи используют эти уникальные свойства материалов в этом небольшом масштабе для создания новых и интересных инструментов и продуктов во всех областях науки и техники.

Нанотехнология объединяет физику твердого тела, химию, электротехнику, химическую инженерию, биохимию и биофизику, а также материаловедение. Это очень междисциплинарная область, означающая, что она включает идеи, интегрированные из многих традиционных дисциплин. Некоторые университеты начали выдавать степени в области нанотехнологий; Другие рассматривают его как часть существующих академических областей. В любом случае потребуется обучить многих ученых, инженеров и техников в этих областях в течение следующих 30 лет.

Федеральное правительство считает, что нанотехнология — одно из важнейших исследований нашей страны. В 2001 году она учредила Национальную инициативу нанотехнологий (NNI) в качестве зонтичной организации для продвижения и организации исследований в области нанотехнологий в рамках правительства. В рамках NNI десять федеральных агентств финансируют исследования в области нанотехнологий с текущим бюджетом около 1 млрд. Долл. США в год. NNI устанавливает агрессивный набор технологических достижений и серьезных задач. В 2004 году президент Буш подписал закон о науке и развитии нанотехнологий 21 века, который в дальнейшем способствовал исследованиям в области нанотехнологий. Другие страны во всем мире следовали за значительными программами в области нанотехнологий.

Этот веб-сайт является частью Национальной сети инфраструктуры нанотехнологий (NNIN). Национальная сеть по нанотехнологической инфраструктуре (NNIN), которая состоит из специализированных нанотехнологических лабораторий в 13 университетах по всей стране, была финансирована в 2004 году Национальным научным фондом в рамках программы NNI. NNIN обеспечивает исследователей со всей страны экономичным доступом к современным нанотехнологическим средствам.

Многие предсказывают, что нанотехнологии — следующая техническая революция, и продукты, полученные в результате этого, повлияют на все сферы нашей экономики и образ жизни. По оценкам, к 2015 году на эту интересную область потребуется 7 миллионов рабочих во всем мире. Рабочая сила будет поступать из всех областей науки и техники и будет включать тех, кто имеет двухгодичные технические степени, до ученых-докторантов в университетах и ​​промышленности.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика