Nanotechnologie

Nanotechnologie is een onderdeel van wetenschap en technologie over de beheersing van materie op atomaire en moleculaire schaal - dit betekent dingen die ongeveer 100 nanometer over de hele wereld liggen.

Nanotechnologie omvat het maken van producten die gebruik maken van onderdelen die zo klein zijn, zoals elektronische apparaten, katalysatoren, sensoren, enz. Om u een idee te geven van hoe klein dat is, zijn er meer nanometers in een inch dan inches in 400 mijl.

Om een internationaal idee te geven van hoe klein dat is, zijn er evenveel nanometers in een centimeter, als er centimeters in 100 kilometer zijn.

Nanotechnologie brengt wetenschappers en ingenieurs uit vele verschillende disciplines samen, zoals toegepaste fysica, materiaalkunde, interface- en colloïdwetenschap, apparaatfysica, chemie, supramoleculaire chemie (die verwijst naar het gebied van de chemie dat zich richt op de niet-covalente bindingsinteracties van moleculen), zelfreplicerende machines en robotica, chemische techniek, werktuigbouwkunde, biologie, biologische techniek, en elektrotechniek.

Over het algemeen bedoelen ze met nanotechnologie structuren van 100 nanometer of kleiner. Er zijn een miljoen nanometer in een millimeter. Nanotechnologie probeert materialen of machines van die grootte te maken.

Mensen doen veel verschillende soorten werk op het gebied van nanotechnologie. Bij het meeste huidige werk wordt gekeken naar het maken van nanodeeltjes (deeltjes met nanometer grootte) die speciale eigenschappen hebben, zoals de manier waarop ze licht verstrooien, röntgenstraling absorberen, elektrische stromen of warmte transporteren, etc. Aan de meer "science fiction" kant van het veld zijn er pogingen om kleine kopieën te maken van grotere machines of echt nieuwe ideeën voor structuren die zichzelf maken. Nieuwe materialen zijn mogelijk met nano-formaat structuren. Het is zelfs mogelijk om met enkelvoudige atomen te werken.

Er is veel discussie geweest over de toekomst van de nanotechnologie en de gevaren ervan. Nanotechnologie kan wellicht nieuwe materialen en instrumenten uitvinden die zeer nuttig zouden zijn, zoals in de geneeskunde, computers, en het maken van schone elektriciteit (nanoelektronische systemen) helpt bij het ontwerpen van de volgende generatie zonnepanelen, en efficiënte energiezuinige verlichting). Aan de andere kant is nanotechnologie nieuw en kunnen er onbekende problemen zijn. Bijvoorbeeld als de materialen slecht zijn voor de gezondheid van mensen of voor de natuur. Ze kunnen een slecht effect hebben op de economie of zelfs op grote natuurlijke systemen zoals de aarde zelf. Sommige groepen stellen dat er regels moeten zijn over het gebruik van nanotechnologie.


Typische nanostructuurgeometrieën.
Typische nanostructuurgeometrieën.

Het begin van de nanotechnologie

Ideeën over nanotechnologie werden voor het eerst gebruikt in een toespraak "There's Plenty of Room at the Bottom", een toespraak van de wetenschapper Richard Feynman op een bijeenkomst van de American Physical Society in Caltech op 29 december 1959. Feynman beschreef een manier om individuele atomen te verplaatsen naar kleinere instrumenten te bouwen en te werken op die schaal. Eigenschappen zoals oppervlaktespanning en Van der Muurkracht zouden erg belangrijk worden.

Feynman's eenvoudige idee leek mogelijk. Het woord "nanotechnologie" werd uitgelegd door Tokyo Science University professor Norio Taniguchi in een document van 1974. Hij zei dat nanotechnologie het werk was van het veranderen van materialen door een atoom of door een molecuul. In de jaren tachtig werd dit idee bestudeerd door Dr. K. Eric Drexler, die sprak en schreef over het belang van gebeurtenissen op nanoschaal. "Motoren van de Schepping. The Coming Era of Nanotechnology" (1986) wordt beschouwd als het moedwillige boek over nanotechnologie. Nanotechnologie en nanowetenschap begon met twee belangrijke ontwikkelingen: de start van de clusterwetenschap en de uitvinding van de scanning tunneling microscoop (STM). Al snel daarna werden nieuwe moleculen met koolstof ontdekt - eerste fullerenen in 1986 en koolstofnanobuizen enkele jaren later. In een andere ontwikkeling bestudeerde men hoe men halfgeleidernanokristallen kon maken. Veel metaaloxide nanodeeltjes worden nu gebruikt als kwantumstippen (nanodeeltjes waarbij het gedrag van enkele elektronen belangrijk wordt). In 2000 is het Amerikaanse National Nanotechnology Initiative begonnen met de ontwikkeling van wetenschap op dit gebied.


Classificatie van nanomaterialen

Nanotechnologie heeft nanomaterialen die kunnen worden ingedeeld in één-, twee- en driedimensionale nanodeeltjes. Deze classificatie is gebaseerd op verschillende eigenschappen zoals verstrooiing van licht, absorptie van x-stralen, transport van elektrische stroom of warmte. Nanotechnologie heeft een multidisciplinair karakter, dat van invloed is op meerdere traditionele technologieën en verschillende wetenschappelijke disciplines. Nieuwe materialen die zelfs op atomaire grootte kunnen worden geschaald, kunnen worden vervaardigd.


Feiten

  • Een nanometer (nm) is 10-9 of 0.000.000.001 meter.
  • Wanneer twee koolstofatomen samenkomen om een molecuul te maken, ligt de afstand tussen de twee atomen in het bereik van 0,12-0,15 nm.
  • DNA dubbele helix is ongeveer 2 nm van de ene kant naar de andere. Het ontwikkelt zich tot een nieuw gebied van DNA-nanotechnologie. In de toekomst kan het DNA gemanipuleerd worden, wat tot een nieuwe revolutie kan leiden. Het menselijk genoom kan gemanipuleerd worden naar behoefte.
  • Een nanometer en een meter kunnen worden opgevat als hetzelfde grootteverschil als tussen de golfbal en de aarde.
  • Een nanometer is ongeveer een vijfentwintigduizendste van de diameter van een mensenhaar.
  • Vingernagels groeien één nanometer per seconde.

Fysieke kenmerken van nanomateriaal

Op nanoschaal veranderen de fysische eigenschappen van het systeem of van de deeltjes aanzienlijk. Fysische eigenschappen zoals quantumgrootte-effecten waarbij elektronen verschillend bewegen voor zeer kleine deeltjesgroottes. Eigenschappen zoals mechanische, elektrische en optische veranderingen wanneer het macroscopische systeem verandert in een microscopisch systeem dat van het grootste belang is.

Nanomaterialen en -deeltjes kunnen als katalysator fungeren om de reactiesnelheid te verhogen, samen met een betere opbrengst in vergelijking met andere katalysatoren. Enkele van de meest interessante eigenschappen wanneer deeltjes worden omgezet in nanoschaal zijn stoffen die meestal licht tegenhouden en transparant worden (koper); het wordt mogelijk om sommige materialen te verbranden (aluminium); vaste stoffen veranderen in vloeistoffen bij kamertemperatuur (goud); isolatoren worden geleiders (silicium). Een materiaal als goud, dat op normale schaal niet reageert met andere chemicaliën, kan een krachtige chemische katalysator zijn op nanoschaal. Deze bijzondere eigenschappen, die we alleen op nanoschaal kunnen zien, zijn een van de meest interessante dingen van de nanotechnologie.


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3