Die gesamte Materie um uns herum besteht aus Atomen und Molekülen. Um das Verhalten eines bestimmten Materials zu verstehen, müssen die Quantum Eigenschaften der Atome werden gesucht. Mit dem Aufkommen der Forschung wurde jedoch festgestellt, dass es eine Skala gibt, die viel kleiner als die molekulare Skala ist. Es ist die Nanoskala, die einen Milliardstel Meter misst. Ein Atom einer Materie misst ungefähr 0,1 nm. Da Atome die Bausteine der Materie sind, kann man diese Atome im Nanobereich zu neuen Materialien zusammenordnen. Alle Forschungen rund um die Studie und Erfindungen, die die Eigenschaften von Elementen auf dieser Nanoskala betreffen, werden als Nanotechnologie bezeichnet.
Was ist Nanotechnologie?
Der Begriff Nano bezieht sich auf die Skala von einem Milliardstel Meter. Dies ist kleiner als die Wellenlänge des Lichts. Die Nanotechnologie bezieht sich auf alle Forschungsarbeiten zur Manipulation von Materie im Nanobereich. Es wurde festgestellt, dass sich die Quanteneigenschaften von Materie im Nanobereich von denen auf atomarer Ebene unterscheiden. Die mit der Nanotechnologie verbundene Forschung ist daher sehr breit und umfasst viele Wissenschaftsbereiche wie Organische Chemie, Molekularbiologie, Oberflächenwissenschaften, Energiespeicherung, Molekulartechnik, Halbleiter Physik und Mikrofabrikation.
Grundlagen
Die nanoskalige Erforschung der Materie ist faszinierend, da sie die Grundstufe darstellt, in der die Atome zusammen angeordnet sind. Somit kann man viele verschiedene Arten von Materialien bilden, indem man Materie in diesem Maßstab manipuliert. Die Nanoskala reicht von 1 bis 100 nm. Es ist kleiner als die Mikroskala und größer als die atomare Skala. Da die Forschung rund um diese Technologie verschiedene Eigenschaften der Materie umfasst, ist es wichtig, einen starken Hintergrund in mehreren Wissenschaften zu haben.
Nanotechnologie
Auf nanoskaliger Ebene unterscheiden sich die Regeln der Quantenmechanik des Materials stark von seiner atomaren Ebene. Beispielsweise kann sich ein Material, das sich in molekularer Form als Isolator verhält, als Halbleiter beim Abbau in die Nanoskala. Auf diesem Niveau kann sich auch der Schmelzpunkt der Substanzen aufgrund einer Vergrößerung der Oberfläche ändern. Die gesamte Forschung rund um die Nanotechnologie umfasst heute die Untersuchung dieser Eigenschaften im Nanobereich und die Frage, wie sie für neue Anwendungen verwendet werden können.
Heute bezieht sich Nanotechnologie auch auf die Wissenschaft, Gegenstände von unten nach oben unter Verwendung der heute verfügbaren Werkzeuge und Technologien zu Hochleistungsprodukten zu konstruieren.
Arten der Nanotechnologie
Da sich die Nanotechnologie mit dem Studium der Materie im Nanobereich befasst, fallen Wissenschaften in dieser Größenordnung unter die Nanotechnologie. Die Wissenschaft, die sich mit der Manipulation von Materie zur Bildung von Hochleistung befasst Transistoren und Mikroprozessoren ist als Nanoengineering bekannt. Wenn Nanotechnologie zur Herstellung von pharmazeutischen Produkten verwendet wird, wird sie als Nanomedizin bezeichnet. Die Nanotechnologie wird häufig zur Herstellung elektronischer Geräte verwendet, die als Nanoelektronik bekannt sind.
Die Nanotechnologie verfolgt zwei Arten von Ansätzen: den Bottom-up-Ansatz und den Top-dow-Ansatz. Beim Bottom-up-Ansatz werden Materialien aus kleinen Komponenten gebildet, die sich zu größeren Komponenten bewegen. Beim Top-Down-Ansatz werden die Nanomaterialien aus größeren Einheiten gebildet.
Im Laufe der Jahre wurde die Nanotechnologie auch als Nanomechanik, Nanophotonik und Nanoionik entwickelt und bildet eine grundlegende wissenschaftliche Grundlage für die Nanotechnologie.
Verwendung der Nanotechnologie
Nanoskalige Materialien werden für Massenanwendungen verwendet. Es entstehen Nanofüllstoffe, die in Solarzellen eingesetzt werden, um ihre Produktionskosten zu senken. Die Nanotechnologie hat einen großen Beitrag zur biomedizinischen Forschung geleistet. Anwendungen wie Tissue Engineering, Arzneimittelabgabe und Biosensoren werden weiterentwickelt.
Die Nanotechnologie half bei der Strukturierung künstlicher DNA und der Untersuchung anderer Nukleinsäuren. Bei der Synthese von Materialien hat diese Technologie beim Design gut geformter Moleküle geholfen. Neue Herstellungstechniken wie Nanolithographie und Atomic Layer Deposition wurden entwickelt.
Vorteile und Nachteile
Die Entwicklung dieses Gebiets hat zur Entwicklung verschiedener neuer Wissenschaften beigetragen. Mit Hilfe der Nanotechnologie können die Eigenschaften der Materialien entsprechend unserer Notwendigkeit manipuliert werden. Materialien können haltbarer, stabiler, stärker, leichter, reaktiver, besser elektrisch usw. gemacht werden.
Die Nachteile der Nanotechnologie ähneln denen, die normalerweise bei der Entwicklung neuer Technologien auftreten. Die Auswirkungen der Nanotechnologie auf die Umweltbedingungen werden am meisten befürchtet. Die Auswirkungen dieser Technologie auf die Weltwirtschaft sind ebenfalls besorgniserregend.
Zukünftige Forschung auf diesem Gebiet umfasst die Entwicklung von Nanorobotik und deren Anwendungen in der Medizin. Für zukünftige kommerzielle Anwendungen werden neue Nanoproduktionsgeräte vorgeschlagen. Es werden Nanomaschinen vorgeschlagen, die bei der Entwicklung neuer Nanomaterialien und Nanosysteme helfen werden. Materie, deren Eigenschaften leicht reversibel und extern steuerbar sind, wird entwickelt. Mit dieser Technologie wurden neue Begriffe wie Biotechnologie und Femto-Technologie geprägt. Welche beiden Ansätze werden bei der Herstellung von Nanomaterialien verwendet?
