All materia omkring oss består av atomer och molekyler. För att förstå beteendet hos ett visst material kvant man letar efter atomernas egenskaper. Men med forskningen kom det fram att det finns en skala som är mycket mindre än molekylskalan. Det är nanoskalan som mäter en miljarddels meter. En materiens atom mäter ungefär 0,1 nm. Eftersom atomer är materiens byggstenar kan man i nanoskala ordna dessa atomer tillsammans för att bilda nya material. All forskning kring studien och uppfinningar som involverar elementens egenskaper i denna nanoskala kallas nanoteknik.
Vad är nanoteknik?
Uttrycket nano avser skalan på en miljarddel meter. Detta är mindre än ljusets våglängd. Nanoteknik hänvisar till all forskning som är involverad i manipulering av materia på nanoskala nivå. Man fann att kvantegenskaperna hos materia i nanoskala skiljer sig från atomskalans egenskaper. Så forskningen associerad med nanoteknik är mycket bred och omfattar många vetenskapsområden som organisk kemi, molekylärbiologi, ytvetenskap, energilagring, molekylär teknik, Halvledare fysik och mikrofabricering.
Grunderna
Forskning i materiell nanoskala är fascinerande eftersom det är grundstadiet där atomerna är ordnade tillsammans. Således kan man bilda många olika typer av material genom att manipulera material i denna skala. Nanoskala sträcker sig från 1-100 nm. Det är mindre än mikroskalan och större än atomskalan. Eftersom forskningen kring denna teknik involverar olika egenskaper hos saken, är det viktigt att ha en stark bakgrund inom flera vetenskaper.
Nanoteknik
På nanoskalanivå skiljer sig reglerna för materialets kvantmekanik mycket från dess atomnivå. Till exempel kan ett material som beter sig som en isolator i molekylär form bete sig som en halvledare vid uppdelning i nanoskala. Vid denna nivå kan ämnens smältpunkt också förändras på grund av en ökning av ytan. All forskning kring nanoteknik idag handlar om att studera dessa egenskaper i nanoskala och att veta hur man använder dem för nya applikationer.
Idag hänvisar Nanoteknik också till vetenskapen om att konstruera objekt från botten upp och med de verktyg och teknik som finns idag för att bilda högpresterande produkter.
Typer av nanoteknik
Eftersom nanoteknik handlar om studier av materia i nanoskala, och vetenskap i denna skala omfattas av nanoteknik. Vetenskapen som handlar om manipulering av materia för att bilda högpresterande transistorer och mikroprocessorer är känd som Nanoengineering. När nanoteknik används för att producera farmaceutiska produkter kallas det nanomedicin. Nanoteknik används mycket för tillverkning av elektroniska enheter som kallas nanoelektronik.
Nanoteknik har två typer av tillvägagångssätt - bottom-up-metoden och Top-dow-metoden. I nedifrån och upp-tillvägagångssättet bildas material från små komponenter som rör sig mot större komponenter. I Top-down-metoden bildas nanomaterialen från större enheter.
Under åren har nanoteknik också utvecklats som nanomekanik, nanofotonik och nanojonik som ger en grundläggande vetenskaplig grund för nanoteknik.
Användning av nanoteknik
Material i nanoskala används för bulkapplikationer. Nanofyllmedel bildas som används i solceller för att minska deras produktionskostnad. Nanoteknik har bidragit mycket till det biomedicinska området. Applikationer som vävnadsteknik, läkemedelsleverans och biosensorer utvecklas.
Nanoteknik hjälpte till med struktureringen av artificiellt DNA och studien av andra nukleinsyror. Vid syntesen av material har denna teknik hjälpt till att designa välformade molekyler. Nya tillverkningstekniker som nanolitografi, Atomic Layer deposition utvecklades.
Fördelar och nackdelar
Utvecklingen av detta område har bidragit till utvecklingen av olika nya vetenskaper. Med hjälp av nanoteknik kan materialens egenskaper manipuleras enligt vår nödvändighet. Material kan göras mer hållbara, stabila, starkare, lättare, mer reaktiva, bättre elektriska ledare, etc.
Nackdelarna med nanoteknik liknar de som normalt uppstår vid utvecklingen av ny teknik. Effekten av nanoteknik på miljöförhållanden är mest fruktad. Effekten av denna teknik på den globala ekonomin är också oroande.
Framtida forskning inom detta område involverar utveckling av nanorobotics och dess tillämpningar inom läkemedel. Nya nanotillverkningsenheter föreslås för framtida kommersiella applikationer. Nanomaskiner föreslås som hjälper till att utveckla nya nanomaterial och nanosystem. Materia vars egenskaper lätt kan vara reversibla och externt styrda utvecklas. Nya termer som bioteknik och Femto-teknik har myntats med denna teknik. Vilka är de två metoderna som används vid tillverkning av nanomaterial?
