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.

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.

• 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.

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.