Нанотехнології: відмінності між версіями
| [неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
мНемає опису редагування |
м →Молекулярна нанотехнологія: посилання на джерела |
||
Рядок 105:
Кілька явищ стають явними, якщо розмір системи зменшується. До них відносяться статистичні механічні ефекти, а також, [[Квантова система|квантово-механічні]] ефекти, наприклад, "квантовий розмірний ефект", де електронні властивості твердих тіл, змінюються разом зі значним зменшенням розміру частинок. Проте, квантові ефекти можуть стати істотними, лише коли досягається межа нанометрових розмірів, як правило, 100 нм або менше, у так званій квантовій області. Крім того, змінюється низка [[Фізичні властивості|фізичних властивостей]] (механічних, [[Електричний струм|електричних]], [[Оптика|оптичних]] та інше), порівняно з макроскопічними системами. Одним із прикладів, є збільшення площі поверхні, до обсягу зміни механічних, термічних і [[Каталітичний крекінг|каталітичних]] властивостей матеріалів. [[Дифузія|Дифузію]] та реакції на нанорівні, наноструктури матеріалів і нанопристроїв зі швидким переносом [[Іонізація|іонів]], як правило, називають [[Наноіоніка|наноіонікою]]. Механічні властивості наносистем являють інтерес у дослідженнях наномеханіки. Каталітична активність наноматеріалів, також відкриває потенційні ризики у їх взаємодії з [[Біоматеріали|біоматеріалами]].
Матеріали, зменшені до нанорівня, можуть показувати різні властивості порівняно з тими, які вони мають на макрорівні, і це уможливлює унікальні програми. Наприклад, непрозорі речовини, можуть стати прозорими (мідь); сталі матеріали, можуть перетворитися на горючі [[Алюміній|(алюміній]]); нерозчинні матеріали, можуть стати розчинними ([[золото]]). Такий матеріал, як золото, який є хімічно інертним за нормальних масштабів, може служити як потужний хімічний каталізатор у нанорозмірах.<ref>{{Cite news|url=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotechnology&oldid=767258157|title=Nanotechnology|date=2017-02-24|language=en|work=Wikipedia|accessdate=2017-03-07}}</ref>
=== ''Молекулярна самозбірка'' ===
Рядок 113:
Молекулярна нанотехнологія, іноді звана молекулярним виробництвом, змальовує сконструйовані наносистеми (нанорозмірні машини), що працюють на молекулярному рівні. Молекулярну нанотехнологію особливо пов'язано з молекулярним асемблером (монтажником), машиною, яка може виробляти бажану структуру, або атом за зразком атому пристрою, використовуючи принципи механосинтезу. Виробництво у сенсі виробничих [[Наносистема|наносистем]] не пов'язано і їх слід чітко відрізняти від звичайних технологій, що використовуються для виробництва наноматеріалів, таких як вуглецеві [[нанотрубки]] і наночастки.
Хотілося-б сподіватися, що розвиток нанотехнологій уможливить їх будівництво будь-яким іншим способом, можливо, з використанням принципів [[Біоніка|біоміметики]]. Проте, Дрекслер та інші дослідники припускали, що хоча, можливо, передові нанотехнології, спочатку здійснюватимуться біоміметичними засобами, у кінцевому підсумку, їх може бути засновано на механічних інженерних принципах, а саме, технологіях виробництва,
Загалом, дуже важко зібрати пристрої на атомному рівні, оскільки потрібно розташувати окремі атоми на інші атоми, приблизно такого самого розміру, та через липкість. Іншою точкою зору, висунутою Carlo Montemagno, є те, що майбутні наносистеми, будуть [[Гібрид|гібридами]] кремнієвих технологій та біологічних молекулярних машин. Річард Смолл стверджував, що механосинтез неможливий через труднощі, пов'язані з механічними маніпуляціями окремими молекулами.
Рядок 119:
Це призвело до обміну листами у виданні ACS Chemical & Engineering News 2003 року. Хоча [[біологія]] ясно демонструє, що системи молекулярних машин можливі, небіологічні молекулярні машини на сьогоднішній день, є лише у зародковому стані. Лідерами в області досліджень щодо небіологічних молекулярних машин, є Доктор Алекс Зеттл і його колеги Lawrence Berkeley Laboratories і UC Berkeley. Ними побудовано щонайменше три різні молекулярні [[Механізм|механізми]], рух яких керується з робочого столу зміною напруги : нанотрубка наномотор, молекулярний [[привід]], і наноелектромеханічний релаксаційний генератор.
Експеримент, який вказує, що позиційна молекулярна збірка можлива, було здійснено Хо і Лі у Корнельському університеті 1999 року. Вони використовували [[тунельний мікроскоп]], щоби перемістити окрему молекулу окису вуглецю (СО) до атому [[Залізо|заліза]] (Fe), який містився на пласкому кристалі [[Срібло|срібла]], і [[Хімія|хімічно]] прив'язали СО до Fe за допомогою [[Електрична напруга|напруги]].<ref>{{Cite news|url=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotechnology&oldid=767258157|title=Nanotechnology|date=2017-02-24|language=en|work=Wikipedia|accessdate=2017-03-07}}</ref>
=== Сканувальна зондова мікроскопія ===
Рядок 132:
=== Наночастки ===
Сучасна тенденція до мініатюризації показала, що речовина може мати зовсім нові властивості, якщо взяти дуже маленьку частинку цієї речовини. Частинки розмірами від 1 до 100 нанометрів зазвичай називають «[[наночастинка]]ми». Так, наприклад, виявилося, що наночастки деяких матеріалів мають дуже хороші каталітичні і адсорбційні властивості. Інші матеріали показують дивовижні [[Оптична ілюзія|оптичні]] властивості, наприклад, надтонкі плівки органічних матеріалів застосовують для виробництва сонячних батарей. Такі батареї, хоч і мають порівняно низьку квантову ефективність, зате більш дешеві і можуть бути механічно гнучкими. Вдається домогтися взаємодії штучних
== Поточні дослідження ==
Рядок 148:
=== Спадні підходи ===
Багато технологій, які походять від традиційних методів [[Твердотільність|твердотільного]] [[Кремній|кремнію]] для виготовлення [[Мікропроцесор|мікропроцесорів]], тепер здатні створювати їх з розмірною характеристикою менше, ніж 100 нм, що підпадає під визначення нанотехнологій. [[Петер Грюнберг]] і [[Альбер Ферт|Альберт Ферт]] отримали [[Нобелівська премія|Нобелівську премію]] з фізики 2007 року за відкриття гігантського [[Магнетоопір|магнітоопору]] і внесок в області [[Спінтроніка|спінтроніки]].
Твердотільні методи також може бути використано для створення пристроїв, відомих як наноелектромеханічні або NEMS системи.
Рядок 162:
=== Біоміметичні підходи ===
Біоніка або біомімікрія, докладає зусиль для реалізації біологічних методів та систем, що існують у [[Природа|природі]], до дослідження й проектування інженерних систем і сучасних [[Технологія|технологій]]. Біомінералізація є одним із прикладів досліджених систем.
Біонанотехнологія є використанням [[Біомолекули|біомолекул]] для застосування в області нанотехнологій, у тому числі використання вірусів і [[Ліпідний бішар|ліпідних агрегатів]]. Nanocellulose є представником потенційного застосування насипних додатків.
=== Умоглядні підходи ===
Ці підполя прагнуть передбачити, які винаходи можуть принести нанотехнології, або намагаються запропонувати порядок денний, тобто, якій запит може мати поступ. Вони часто беруть вигляд великої картини нанотехнологій, з більшим упором на її [[Соціальні зміни|соціальні наслідки]], ніж на деталі того, як насправді, можна було-б створити такі [[Винахід|винаходи]].
Молекулярна нанотехнологія є пропонованим підходом, який включає у себе, маніпулювання окремими молекулами, тонко контрольованими, [[Детермінований хаос|детермінованими]] способами. Це скоріше, теоретичний підхід, ніж інші подполя, і багато із запропонованих методів, виходять за рамки поточних можливостей.
Рядок 175:
=== Розмірність в наноматеріалах ===
Наноматеріали може бути класифіковано в: 0D, 1D, 2D і 3D наноматеріали. Розмірність грає важливу роль у визначенні характеристик наноматеріалів, включно з фізичними, хімічними та [[Біологічний прогрес|біологічними]] властивостями. Зі зменшенням розмірності, спостерігається збільшення відношення поверхні до [[Обсяг|обсягу]]. Це вказує, що менш розмірні наноматеріали, мають більшу площу поверхні порівняно з 3D наноматеріалами.<ref>{{Cite news|url=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotechnology&oldid=767258157|title=Nanotechnology|date=2017-02-24|language=en|work=Wikipedia|accessdate=2017-03-07}}</ref>
== Новітні досягнення ==
Рядок 212:
Підхід зверху донизу, передбачає нанопристрої, які повинно бути побудовано частинами у кілька етапів, так само, як зроблено виготовлені деталі. [[Сканувальний електронний мікроскоп|Сканувальна]] зондова мікроскопія, є важливим методом як для визначення характеристик і [[Синтез|синтезу]] наноматеріалів. [[Атомно-силовий мікроскоп|Атомні силові мікроскопи]] та тунельні мікроскопи, можна використовувати, щоби подивитися на поверхні та задля переміщення атомів навколо. Під час проектування різних типів цих мікроскопів, їх може бути використано для вирізання структур на поверхні та задля допомоги структурам, що самоорганізовуються. Використовуючи, наприклад, підхід функціонально-орієнтованого сканування, [[Атом|атоми]] або [[Молекула|молекули]] може бути переміщено на поверхні за допомогою методів сканувальної зондової мікроскопії. На початку [[XXI століття]], це ще дорого і забирає багато часу для масового виробництва, але дуже підходить для лабораторних [[Експеримент|експериментів]].
На відміну від цього, метод від низу до верху дозволяє побудувати або виростити більшу атомну будову або молекулу за молекулою. До цих методів стосуються: хімічний синтез, самозбирання та позиційні збірки. Подвійна поляризація [[Інтерферометрія|інтерферометрії]], є одним інструментом, придатним для характеристики самостійно зібраних тонких плівок. Інший варіант підходу знизу догори, є [[молекулярно-променева епітаксія]] або MBE. Дослідники Bell Telephone Laboratories like John R. Arthur. Alfred Y. Cho, and Art C. Gossard developed and implemented MBE as Bell Telephone Laboratories, як [[Джон Артур|Джон Р. Артур]], розробили та впровадили MBE у якості дослідницького інструменту наприкінці 1960-х і 1970-х років. Зразки, виготовлені методом МВЕ, були ключем до відкриття [[Дробовий квантовий ефект Холла|дробового квантового ефекту Холла]], якому було присуджено 1998 року, [[Нобелівська премія|Нобелівську]] премію з [[Фізика|фізики]]. MBE дозволяє вченим, скласти атомарно-точні шари атомів і, у процесі, будувати складні структури. MBE також має важливе значення для [[Дослідження|досліджень]] в області напівпровідників, широко використовується для виготовлення зразків і пристроїв для області спінтроніки.<ref>{{Cite news|url=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotechnology&oldid=767258157|title=Nanotechnology|date=2017-02-24|language=en|work=Wikipedia|accessdate=2017-03-07}}</ref>
== Інвестиційна діяльність ==
| |||