Tất cả các vật chất xung quanh chúng ta đều được cấu tạo bởi các nguyên tử và phân tử. Để hiểu hành vi của một vật liệu cụ thể, lượng tử đặc điểm của các nguyên tử được tìm kiếm. Nhưng với sự ra đời của nghiên cứu, người ta nhận thấy rằng tồn tại một quy mô nhỏ hơn quy mô phân tử. Nó là kích thước nano đo bằng một phần tỷ mét. Một nguyên tử của một vật chất có kích thước khoảng 0,1nm. Vì nguyên tử là khối cấu tạo của vật chất, nên ở kích thước nano, người ta có thể sắp xếp các nguyên tử này lại với nhau để tạo thành vật liệu mới. Tất cả các nghiên cứu xung quanh nghiên cứu và phát minh liên quan đến đặc tính của các nguyên tố ở kích thước nano này được gọi là Công nghệ nano.
Công nghệ nano là gì?
Thuật ngữ nano đề cập đến quy mô của một phần tỷ mét. Đây là bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng. Công nghệ nano đề cập đến tất cả các nghiên cứu liên quan đến việc thao tác vật chất ở cấp độ nano. Người ta nhận thấy rằng các thuộc tính lượng tử của vật chất ở quy mô nano khác với các thuộc tính ở quy mô nguyên tử. Vì vậy, nghiên cứu liên quan đến công nghệ nano rất rộng bao gồm nhiều lĩnh vực khoa học như Hóa hữu cơ, sinh học phân tử, Khoa học bề mặt, Lưu trữ năng lượng, Kỹ thuật phân tử, Chất bán dẫn vật lý và chế tạo vi mô.
Khái niệm cơ bản
Nghiên cứu vật chất ở quy mô nano rất hấp dẫn vì nó là giai đoạn cơ bản nơi các nguyên tử được sắp xếp lại với nhau. Do đó, người ta có thể hình thành nhiều dạng vật liệu khác nhau bằng cách thao tác vật chất ở quy mô này. Kích thước nano từ 1-100nm. Nó nhỏ hơn quy mô hiển vi và lớn hơn quy mô nguyên tử. Vì nghiên cứu xung quanh công nghệ này liên quan đến các thuộc tính khác nhau của vật chất, nên điều quan trọng là phải có một nền tảng vững chắc về nhiều ngành khoa học.
Công nghệ nano
Ở cấp độ nano, các quy tắc của cơ học lượng tử của vật liệu rất khác so với cấp độ nguyên tử của nó. Ví dụ, một vật liệu hoạt động như một chất cách điện ở dạng phân tử có thể hoạt động như một chất bán dẫn khi phân tích thành kích thước nano. Ở mức này, nhiệt độ nóng chảy của các chất cũng có thể thay đổi do diện tích bề mặt tăng lên. Tất cả các nghiên cứu xung quanh công nghệ nano ngày nay đều liên quan đến việc nghiên cứu các đặc tính này ở quy mô nano và biết cách sử dụng chúng cho các ứng dụng mới.
Ngày nay, Công nghệ nano còn đề cập đến khoa học xây dựng các hạng mục từ dưới lên bằng cách sử dụng các công cụ và công nghệ hiện có ngày nay để tạo thành các sản phẩm hiệu suất cao.
Các loại công nghệ nano
Khi công nghệ nano liên quan đến việc nghiên cứu vật chất ở quy mô nano, và các ngành khoa học ở quy mô này thuộc công nghệ nano. Khoa học liên quan đến việc vận dụng vật chất để tạo ra hiệu suất cao Linh kiện bán dẫn và bộ vi xử lý được gọi là Nanoengineering. Khi công nghệ nano được sử dụng để sản xuất các sản phẩm dược phẩm, nó được gọi là Nanomedicine. Công nghệ nano được sử dụng nhiều để chế tạo các thiết bị điện tử được gọi là Điện tử nano.
Công nghệ nano có hai kiểu tiếp cận - cách tiếp cận từ dưới lên và cách tiếp cận từ trên xuống. Theo cách tiếp cận từ dưới lên, vật liệu được hình thành từ các thành phần nhỏ tiến tới các thành phần lớn hơn. Trong cách tiếp cận Từ trên xuống, các vật liệu nano được hình thành từ các thực thể lớn hơn.
Qua nhiều năm, công nghệ nano cũng được phát triển như Cơ học nano, Cơ học nano và Cơ học nano tạo nền tảng khoa học cơ bản cho công nghệ nano.
Sử dụng công nghệ nano
Vật liệu kích thước nano được sử dụng cho các ứng dụng số lượng lớn. Bộ lọc nano được hình thành được sử dụng trong pin mặt trời để giảm chi phí sản xuất. Công nghệ nano có đóng góp to lớn trong lĩnh vực y sinh. Các ứng dụng như kỹ thuật mô, phân phối thuốc và cảm biến sinh học được phát triển.
Công nghệ nano đã giúp tạo cấu trúc DNA nhân tạo và nghiên cứu các axit nucleic khác. Trong quá trình tổng hợp vật liệu, công nghệ này đã giúp thiết kế các phân tử có hình dạng tốt. Các kỹ thuật chế tạo mới như in nanolithography, lắng đọng lớp nguyên tử được phát triển.
Ưu điểm và nhược điểm
Sự phát triển của lĩnh vực này đã giúp ích cho sự phát triển của nhiều ngành khoa học mới. Sử dụng công nghệ nano, các đặc tính của vật liệu có thể được điều khiển theo nhu cầu của chúng ta. Vật liệu có thể được làm bền hơn, ổn định hơn, mạnh hơn, nhẹ hơn, phản ứng cao hơn, dẫn điện tốt hơn, v.v.
Những bất lợi liên quan đến công nghệ nano tương tự như những bất lợi thường xảy ra với sự phát triển của công nghệ mới. Ảnh hưởng của công nghệ nano đối với điều kiện môi trường là đáng sợ nhất. Tác động của công nghệ này đối với nền kinh tế toàn cầu cũng là điều đáng quan tâm.
Nghiên cứu trong tương lai trong lĩnh vực này liên quan đến sự phát triển của nanorobotics và các ứng dụng của nó trong y học. Các thiết bị sản xuất nano mới đang được đề xuất cho các ứng dụng thương mại trong tương lai. Các chế tạo nano đang được đề xuất sẽ giúp phát triển các vật liệu nano và hệ thống nano mới. Vật chất có thuộc tính có thể dễ dàng đảo ngược và được kiểm soát bên ngoài đang được phát triển. Các thuật ngữ mới như công nghệ sinh học và công nghệ Femto đã được đặt ra với công nghệ này. Hai cách tiếp cận được sử dụng trong sản xuất vật liệu nano là gì?
