Nanotecnologia
La nanotecnologia è una parte della scienza e della tecnologia sul controllo della materia su scala atomica e molecolare - questo significa cose che sono circa 100 nanometri attraverso
La nanotecnologia comprende la realizzazione di prodotti che utilizzano parti così piccole, come dispositivi elettronici, catalizzatori, sensori, ecc. Per darvi un'idea di quanto sia piccolo, ci sono più nanometri in un pollice che centimetri in 400 miglia.
Per dare un'idea internazionale di quanto sia piccolo, ci sono tanti nanometri in un centimetro, quanti sono i centimetri in 100 chilometri.
La nanotecnologia riunisce scienziati e ingegneri di molte materie diverse, come la fisica applicata, la scienza dei materiali, la scienza delle interfacce e dei colloidi, la fisica dei dispositivi, la chimica, la chimica supramolecolare (che si riferisce all'area della chimica che si concentra sulle interazioni leganti non covalenti delle molecole), le macchine autoreplicatrici e la robotica, l'ingegneria chimica, l'ingegneria meccanica, la biologia, l'ingegneria biologica e l'ingegneria elettrica.
In generale, quando si parla di nanotecnologie, si intendono strutture delle dimensioni di 100 nanometri o più piccole. Ci sono un milione di nanometri in un millimetro. La nanotecnologia cerca di realizzare materiali o macchine di quelle dimensioni.
Le persone stanno facendo molti tipi diversi di lavoro nel campo delle nanotecnologie. La maggior parte dei lavori attuali si occupa della produzione di nanoparticelle (particelle con dimensioni nanometriche) che hanno proprietà speciali, come il modo in cui diffondono la luce, assorbono i raggi X, trasportano le correnti elettriche o il calore, ecc. All'estremità più "fantascientifica" del campo ci sono i tentativi di fare piccole copie di macchine più grandi o idee veramente nuove per strutture che si fanno da sole. Nuovi materiali sono possibili con strutture di dimensioni nano. È anche possibile lavorare con singoli atomi.
Si è parlato molto del futuro della nanotecnologia e dei suoi pericoli. La nanotecnologia potrebbe essere in grado di inventare nuovi materiali e strumenti che sarebbero molto utili, come in medicina, nei computer, e la produzione di elettricità pulita (sistemi nanoelettromeccanici) sta aiutando a progettare la prossima generazione di pannelli solari, e un'illuminazione efficiente a basso consumo energetico). D'altra parte, la nanotecnologia è nuova e potrebbero esserci problemi sconosciuti. Ad esempio, se i materiali sono nocivi per la salute delle persone o per la natura. Possono avere un effetto negativo sull'economia o anche sui grandi sistemi naturali come la Terra stessa. Alcuni gruppi sostengono che ci dovrebbero essere delle regole sull'uso delle nanotecnologie.
Geometrie tipiche delle nanostrutture.
L'inizio della nanotecnologia
Le idee della nanotecnologia sono state utilizzate per la prima volta nel discorso "There's Plenty of Room at the Bottom", un discorso tenuto dallo scienziato Richard Feynman a un incontro dell'American Physical Society al Caltech il 29 dicembre 1959. Feynman ha descritto un modo per muovere i singoli atomi per costruire strumenti più piccoli e operare su quella scala. Proprietà come la tensione superficiale e la forza delle pareti di Van der diventerebbero molto importanti.
La semplice idea di Feynman sembrava possibile. La parola "nanotecnologia" è stata spiegata dal professor Norio Taniguchi, professore dell'Università di Scienze di Tokyo, in un articolo del 1974. Diceva che la nanotecnologia è il lavoro di cambiare i materiali di un atomo o di una molecola. Negli anni '80 questa idea è stata studiata dal dottor K. Eric Drexler, che ha parlato e scritto sull'importanza degli eventi su scala nanometrica. "Motori della creazione": The Coming Era of Nanotechnology" (1986) è pensato per essere il libro sulla nanotecnologia. La nanotecnologia e la nano scienza sono iniziate con due sviluppi chiave: l'inizio della scienza dei cluster e l'invenzione del microscopio a scansione a tunnel (STM). Poco dopo sono state scoperte nuove molecole con il carbonio - i primi fullereni nel 1986 e i nanotubi di carbonio qualche anno dopo. In un altro sviluppo, si studiò come realizzare i nanocristalli semiconduttori. Molte nanoparticelle di ossido di metallo sono ora utilizzate come punti quantici (nanoparticelle in cui il comportamento dei singoli elettroni diventa importante). Nel 2000, la United States National Nanotechnology Initiative ha iniziato a sviluppare la scienza in questo campo.
Fatti
La nanotecnologia dispone di nanomateriali che possono essere classificati in nanoparticelle di una, due e tre dimensioni. Questa classificazione si basa su diverse proprietà che possiede, come la dispersione della luce, l'assorbimento dei raggi x, il trasporto di corrente elettrica o di calore. La nanotecnologia ha un carattere multidisciplinare che interessa molteplici tecnologie tradizionali e diverse discipline scientifiche. Si possono produrre nuovi materiali che possono essere scalati anche a dimensioni atomiche.
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- Un nanometro (nm) è 10-9 o 0,000,000,001 metri.
- Quando due atomi di carbonio si uniscono per formare una molecola, la distanza tra loro è nell'intervallo 0,12-0,15 nm.
- La doppia elica del DNA è di circa 2 nm da un lato all'altro. Si sviluppa in un nuovo campo della nanotecnologia del DNA. In futuro il DNA può essere manipolato e può portare a nuove rivoluzioni. Il genoma umano può essere manipolato secondo le esigenze.
- Un nanometro e un metro possono essere intesi come la stessa differenza di dimensione tra la pallina da golf e la Terra.
- Un nanometro è circa un venticinquesimo del diametro di un capello umano.
- Le unghie crescono di un nanometro al secondo.
Caratteristiche fisiche del nanomateriale
In scala nanometrica le proprietà fisiche del sistema o delle particelle cambiano sostanzialmente. Proprietà fisiche come gli effetti di dimensione quantistica dove gli elettroni si muovono in modo diverso per particelle di dimensioni molto piccole. Proprietà come i cambiamenti meccanici, elettrici e ottici quando il sistema macroscopico passa a quello microscopico, che è della massima importanza.
I nano materiali e le particelle possono agire da catalizzatore per aumentare il tasso di reazione insieme a quelli che producono una resa migliore rispetto ad altri catalizzatori. Alcune delle proprietà più interessanti quando le particelle vengono convertite in nano scaglie sono sostanze che di solito impediscono alla luce di diventare trasparente (rame); diventa possibile bruciare alcuni materiali (alluminio); i solidi si trasformano in liquidi a temperatura ambiente (oro); gli isolanti diventano conduttori (silicio). Un materiale come l'oro, che non reagisce con altre sostanze chimiche a scala normale, può essere un potente catalizzatore chimico a scala nanometrica. Queste proprietà speciali che possiamo vedere solo su scala nanometrica sono una delle cose più interessanti della nanotecnologia.
Tripla H come campione del mondo dei pesi massimi.
Randy Orton, che si è scontrato con l'Undertaker.
Domande e risposte
D: Cos'è la nanotecnologia?
R: La nanotecnologia è una parte della scienza e della tecnologia che riguarda il controllo della materia su scala atomica e molecolare, che comprende la realizzazione di prodotti che utilizzano parti così piccole, come dispositivi elettronici, catalizzatori, sensori, ecc.
D: Quanto sono piccoli i nanometri?
R: I nanometri sono incredibilmente piccoli: ci sono più nanometri in un pollice che pollici in 400 miglia. Per dare un'idea internazionale di quanto sia piccolo, ci sono tanti nanometri in un centimetro quanti centimetri in 100 chilometri.
D: Quali tipi di lavoro svolgono le persone nel campo della nanotecnologia?
R: Le persone che lavorano nel campo della nanotecnologia cercano di realizzare nanoparticelle (particelle di dimensioni nanometriche) che hanno proprietà speciali, come la diffusione della luce o l'assorbimento di raggi X. Cercano anche di realizzare piccole copie di macchine più grandi o idee davvero nuove per strutture che si creano da sole. I nuovi materiali possono essere realizzati con strutture di dimensioni nanometriche ed è persino possibile lavorare con singoli atomi.
D: Quali applicazioni potenziali ha la nanotecnologia?
R: La nanotecnologia ha applicazioni potenziali in molti campi diversi, tra cui la medicina, i computer e la produzione di elettricità pulita (sistemi nanoelettromeccanici). Potrebbe anche aiutare a progettare pannelli solari di nuova generazione e un'illuminazione efficiente a basso consumo energetico.
D: Ci sono dei rischi associati all'uso della nanotecnologia?
R: Potrebbero esserci problemi sconosciuti associati all'uso della nanotecnologia, ad esempio se i materiali utilizzati fossero dannosi per la salute delle persone o per la natura. Potrebbero avere un effetto negativo sull'economia o persino su grandi sistemi naturali come la Terra stessa, per cui alcuni gruppi sostengono che dovrebbero essere introdotte delle regole per il suo utilizzo.
D: Che tipo di scienziati studiano la nanotecnologia?
R: Gli scienziati che studiano la nanotecnologia provengono da molte discipline diverse, tra cui la fisica applicata, la scienza dei materiali, la scienza delle interfacce e dei colloidi, la fisica dei dispositivi, la chimica supramolecolare, le macchine autoreplicanti e la robotica, l'ingegneria chimica, l'ingegneria meccanica, la biologia, l'ingegneria biologica, l'ingegneria elettrica, ecc.
