Nanotehnologie

Ideile legate de nanotehnologie au fost folosite pentru prima dată în discursul "There's Plenty of Room at the Bottom", un discurs ținut de omul de știință Richard Feynman la o reuniune a Societății Americane de Fizică la Caltech, la 29 decembrie 1959. Feynman a descris o modalitate de a muta atomii individuali pentru a construi instrumente mai mici și a opera la această scară. Proprietăți precum tensiunea superficială și forța Van der Wall ar deveni foarte importante.

Ideea simplă a lui Feynman părea posibilă. Cuvântul "nanotehnologie" a fost explicat de profesorul Norio Taniguchi, de la Universitatea de Științe din Tokyo, într-o lucrare din 1974. Acesta a spus că nanotehnologia constă în modificarea materialelor cu un atom sau cu o moleculă. În anii 1980, această idee a fost studiată de Dr. K. Eric Drexler, care a vorbit și a scris despre importanța evenimentelor la scară nanometrică . "Motoare ale creației: The Coming Era of Nanotechnology" (1986) este considerată a fi cartea de răsunet despre nanotehnologie. Nanotehnologia și nanoștiința au început cu două evoluții cheie: începutul științei clusterelor și inventarea microscopului cu tunelare prin scanare (STM). La scurt timp după aceea, au fost descoperite noi molecule cu carbon - mai întâi fullereni în 1986 și nanotuburi de carbon câțiva ani mai târziu. Într-o altă evoluție, oamenii au studiat cum să facă nanocristale semiconductoare. Multe nanoparticule de oxizi metalici sunt acum folosite ca puncte cuantice (nanoparticule în care comportamentul electronilor unici devine important). În anul 2000, Inițiativa națională pentru nanotehnologie din Statele Unite a început să dezvolte știința în acest domeniu.

Nanotehnologia dispune de nanomateriale care pot fi clasificate în nanoparticule cu una, două și trei dimensiuni. Această clasificare se bazează pe diferitele proprietăți pe care le deține, cum ar fi împrăștierea luminii, absorbția razelor X, transportul curentului electric sau al căldurii. Nanotehnologia are un caracter multidisciplinar care afectează mai multe tehnologii tradiționale și diferite discipline științifice. Pot fi fabricate noi materiale care pot fi scalate chiar și la dimensiuni atomice.

• Un nanometru (nm) reprezintă 10-9 sau 0,000.000.000.001 metri.
• Atunci când doi atomi de carbon se unesc pentru a forma o moleculă, distanța dintre ei este cuprinsă între 0,12 și 0,15 nm.
• Spirala dublă a ADN-ului are aproximativ 2 nm de la o parte la alta. Aceasta se transformă într-un nou domeniu al nanotehnologiei ADN. În viitor, ADN-ul poate fi manipulat, ceea ce poate duce la o nouă revoluție. Genomul uman poate fi manipulat în funcție de necesități.
• Un nanometru și un metru pot fi înțeleși ca fiind aceeași diferență de mărime ca între o minge de golf și Pământ.
• Un nanometru reprezintă aproximativ o douăzeci și cinci de miimi din diametrul unui fir de păr uman.
• Unghiile cresc cu un nanometru pe secundă.

La scară nanometrică, proprietățile fizice ale sistemului sau ale particulelor se modifică substanțial. Proprietățile fizice, cum ar fi efectele dimensiunii cuantice în care electronii se mișcă diferit pentru particule de dimensiuni foarte mici. Proprietăți precum cele mecanice, electrice și optice se modifică atunci când un sistem macroscopic se transformă într-unul microscopic, ceea ce este extrem de important.

Nano-materialele și particulele pot acționa ca un catalizator pentru a crește viteza de reacție și, în același timp, pentru a produce un randament mai bun în comparație cu alți catalizatori. Unele dintre cele mai interesante proprietăți atunci când particulele sunt transformate la scară nanometrică sunt: substanțele care, de obicei, opresc lumina devin transparente (cuprul); devine posibilă arderea unor materiale (aluminiul); solidele se transformă în lichide la temperatura camerei (aurul); izolatorii devin conductori (siliciul). Un material precum aurul, care nu reacționează cu alte substanțe chimice la scara normală, poate fi un puternic catalizator chimic la scara nanometrică. Aceste proprietăți speciale pe care le putem observa doar la scară nanometrică sunt unul dintre cele mai interesante lucruri despre nanotehnologie.