Нанотехнологии — Википедия

Нанотехнологии Определение нанотехнологий Нанотехнологии манипулируют материей в диапазоне от 1 до 100 нанометров.   Включают исследования и технологии, связанные с особыми […]

Нанотехнологии

  • Определение нанотехнологий

    • Нанотехнологии манипулируют материей в диапазоне от 1 до 100 нанометров.  
    • Включают исследования и технологии, связанные с особыми свойствами на наноуровне.  
    • Включают изучение поверхности, органическую химию, молекулярную биологию и другие области.  
  • История и развитие

    • Концепции нанотехнологий впервые обсуждены Ричардом Фейнманом в 1959 году.  
    • Термин «нанотехнология» введен Норио Танигути в 1974 году.  
    • Эрик Дрекслер популяризировал термин в 1986 году.  
    • В 1980-х годах изобретения сканирующего туннельного микроскопа и фуллеренов способствовали росту нанотехнологий.  
  • Основные концепции

    • Нанотехнологии создают функциональные системы на молекулярном уровне.  
    • Используются два подхода: «снизу вверх» и «сверху вниз».  
    • Нанотехнологии включают наноэлектронику, наномеханику, нанофотонику и наноионику.  
  • Материалы и свойства

    • С уменьшением размера системы проявляются квантово-механические эффекты.  
    • Физические свойства изменяются в зависимости от макроскопических систем.  
    • Наноионические системы характеризуются быстрым переносом ионов.  
  • Молекулярная перспектива

    • Современная синтетическая химия позволяет создавать молекулы любой структуры.  
    • Молекулярная само сборка и супрамолекулярная химия используются для создания полезных структур.  
    • Концепция молекулярного распознавания важна для конструирования сложных молекул.  
  • Восходящие и нисходящие подходы

    • Восходящие подходы позволяют производить устройства параллельно и дешевле, но могут быть неэффективны при увеличении размера и сложности сборки.  
    • Нисходящие методы используют более крупные устройства для управления сборкой.  
  • Молекулярная нанотехнология

    • Молекулярная нанотехнология касается инженерных наносистем, работающих на молекулярном уровне.  
    • Включает молекулярные ассемблеры, создающие структуры атом за атомом.  
    • Производство не связано с традиционными технологиями наноматериалов.  
  • История и перспективы

    • Дрекслер ввел термин «нанотехнология» и предположил, что передовые нанотехнологии будут основаны на принципах машиностроения.  
    • Монтеманьо считает, что наносистемы будущего будут гибридами кремниевой технологии и биологических молекулярных машин.  
    • Смолли утверждает, что механосинтез невозможен из-за трудностей в манипулировании молекулами.  
  • Текущие исследования

    • Зеттл и коллеги сконструировали молекулярные устройства, контролируемые напряжением.  
    • Хо и Ли использовали сканирующий туннельный микроскоп для перемещения молекулы CO к атому железа.  
  • Наноматериалы и их применение

    • Наноматериалы обладают уникальными свойствами благодаря наноразмерным размерам.  
    • Используются в медицине, солнечных элементах, полупроводниковых наночастицах и других областях.  
  • Подходы «снизу вверх»

    • ДНК-нанотехнологии используют комбинацию оснований Уотсона-Крика для создания структур.  
    • Молекулярная самосборка использует концепции супрамолекулярной химии.  
    • Молекулярно-лучевая эпитаксия позволяет создавать полупроводниковые материалы.  
  • Подходы «сверху вниз»

    • Используют более крупные устройства для управления сборкой.  
    • Включают гигантские жесткие диски и методы осаждения атомного слоя.  
    • Сфокусированные ионные пучки удаляют или осаждают материал.  
  • Функциональные и биомиметические подходы

    • Функциональные подходы разрабатывают полезные компоненты без учета сборки.  
    • Бионика применяет биологические методы для инженерных систем.  
    • Бионанотехнология использует биомолекулы в нанотехнологиях.  
  • Спекулятивные и производительные подходы

    • Спекулятивные подходы предсказывают будущие изобретения.  
    • Производительные наносистемы могут стать основой новой промышленной революции.  
    • Programmable matter стремится создавать материалы с управляемыми свойствами.  
  • Размерность наноматериалов

    • Наноматериалы делятся на 0D, 1D, 2D и 3D.  
    • Размерность влияет на физические, химические и биологические характеристики.  
    • Двумерные наноматериалы широко исследуются для электроники, биомедицины и биосенсоров.  
  • Атомно-силовой микроскоп и сканирующий туннельный микроскоп

    • Используются для наблюдения в наноразмерных масштабах  
    • Обладают высоким разрешением, не ограничены длинами волн звука или света  
    • Наконечник зонда можно использовать для манипулирования наноструктурами  
  • Функциональное сканирование

    • Многообещающий способ реализации наноразмерных манипуляций  
    • Медленный процесс из-за низкой скорости работы микроскопа  
  • Нисходящий подход

    • Создание наноустройств поэтапно, подобно промышленным изделиям  
    • Важен для определения характеристик и синтеза  
  • Литография

    • Методы «сверху вниз» измельчают объемный материал до наноразмерного рисунка  
    • Методы «снизу вверх» строят структуры атом за атомом  
  • Молекулярно-лучевая эпитаксия

    • Создает атомарно точные слои атомов  
    • Важна для исследований в полупроводниках и спинтронике  
  • Терапевтические препараты

    • Одобрены для использования человеком в некоторых странах  
  • Приложения

    • Более 800 нанотехнологических продуктов на рынке  
    • Пассивные наноматериалы в косметике, продуктах питания, упаковке  
    • Одностенные углеродные нанотрубки в электромобилях  
    • Нанотехнологии в медицине, тканевой инженерии, наноинкапсулировании  
  • Последствия

    • Влияние на здоровье человека и окружающую среду  
    • Регулирование может затормозить научные исследования  
    • Бактериостатические наночастицы серебра могут уничтожать бактерии в экосистемах  
  • Проблемы охраны здоровья и окружающей среды

    • Вдыхание наночастиц может вызывать легочные заболевания  
    • Наночастицы вызывают старение кожи и повреждения ДНК  
    • Некоторые формы углеродных нанотрубок могут быть вредны, как асбест  
  • Регулирование

    • Призывы к ужесточению регулирования  
    • Некоторые регулирующие органы регулируют нанотехнологии, оставляя пробелы  
  • Недостаточное финансирование исследований

    • Эндрю Мейнард отметил недостаточное финансирование исследований в области охраны здоровья и безопасности человека.  
    • Это приводит к недостаточному пониманию рисков для здоровья и безопасности.  
  • Призыв к более строгому принципу предосторожности

    • Ученые призвали к более строгому применению принципа предосторожности.  
    • Это включает замедление процесса утверждения на рынке и улучшение маркировки.  
    • Необходимо предоставлять дополнительные данные о безопасности.  
  • Риск высвобождения наночастиц

    • Королевское общество выявило риск высвобождения наночастиц при утилизации, уничтожении и вторичной переработке.  
    • Рекомендовано, чтобы производители продуктов публиковали процедуры обращения с этими материалами.  
  • Рекомендации по минимизации воздействия

    • Производители должны минимизировать возможное воздействие на человека и окружающую среду.  
    • Это включает публикацию процедур обращения с материалами.  

Полный текст статьи:

Нанотехнологии — Википедия

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх