Нанотехнологии


Категория на документа: Други


Какво е нанотехнология?

За пръв път терминът е използван през 1959 година от американският физик и химик Ричард Фейнман. Той показва, че принципите на физиката не забраняват нещата да се управляват атом по атом.
Един нанометър е една милиардна част от метъра, по-малко от дължината на вълната на видимата светлина и стотици хиляди по-малко от един човешки косъм.
Използването на структурата и свойствата на наночастиците е революционна технология, която може да се прилага в широк кръг от области на човешката дейност. Нанотехнология вече обхваща промишлени сектори, като информационните и комуникационни сектори, но се използва също и в хранителни технологии, енергийни технологии, както и в някои лекарствени продукти и лекарства. Силно развитие има и в козметичната индустрия. Наноматериали могат да предложат нови възможности за намаляване на замърсяването на околната среда.

Основни насоки

Ново направление е и т.нар. наномедицина. Наномедицината цели внедряване на нанотехнологията в медицината чрез разработване на ефективни методи за диагностика и лечение с използване на наноматериали и нанотехнологии.

В компютрите, лидерът Intel използва нанопокритие на определени компоненти за увеличаване на общата площ. Високотехнологичните покрития подобряват топлинното разсейване и заедно с това, общата производителност на конкретната система.

Приложения вече има в тежката индустрия, в космическата индустрия, в производството на материали като стомана и алуминий където ще могат да се отстранят всички примеси в материалите , които се създават.

Приложения

Актуални обекти на изследвания и приложения в нанотехнологиите са нано-размерни полупроводници, въглеродни нанотръби, нанокомпозитни материали за висшите технологии, метални наночастици (предимно от благородни метали - злато, сребро, платина), магнитни наночастици (за диагностика в медицината и др.), полимерни наночастици (като носители на лекарствени препарати за насочено лечение и др.), наноструктурирани керамични материали за сензори и др.

Много продукти на пазара са нанотехнологични като:

Самопочистващи се стъкла - Много компании вече предлагат продукт, който наричат Активно стъкло, което използва наночастици, за да го направи фотокаталистично и хидрофилно. Фотокаталистичният ефект означава, че когато UV радиацията от светлината попадне на стъклото, наночастиците се зареждат и започват да разрушават ограничните молекули по стъклото (мръсотията). Хидрофилно, означава, че когато водата попадне на стъклото, тя се стича покрай стъклото, което спомага за по-добра видимост.

Дрехи - Учените използват наночастици за да подобрят вашите дрехи. Като се вшие пласт от наночастици цинков оксид, производителите могат да правят дрехи, които дават по-добра защита от UV радиацията. Някои дрехи имат наночастици под формата на малки косъмчета, които ги правят непромокаеми.

Ненадраскваща се материя - Инженерите са открили, че наночастиците от алуминиев силикат подобряват устойчивостта на драскане на повърхнините. Такива материи се използват най-вече при автомобилните стъкла и очилата.

Антимикробен бинт - Ученият Робърт Бърел е създал антибактериален бинт използвайки сребърни наночастици. Сребърни йони убиват микробните клетки.

Филтри и дезинфектанти за басейни - EnviroSystems Inc. са разработили смесица (наречена наноемулсия) от нано маслени капки и бактерицид. Маслените частици се прилепват към бактериите и спомагат за по-голямата ефикасност на бактерицида.

Нови продукти, използващи нанотехнологията, се появяват всеки ден. Тъкани, които не се мачкат, дълбокопроникваща козметика, дисплеи с течни кристали (LCD) и т.н. Ще видим и дузина други продукти, които ще се възползват от предимствата на нанотехнологията, от микропроцесори до био-нанобатерии.

Нанотехнологията би се отразила най-вече в медицинската индустрия. Пациентите ще пият течности, съдържащи "нанороботи", програмирани да атакуват и преконструират молекулярната структура на раковите клетки и вирусите. Има спекулации и че нанороботите биха могли да забавят или дори обърнат процеса на стареене и да се увеличи продължителността на живота. Нанороботите биха могли да се програмират дори да извършват деликатни операции. При това биха могли да оперират без да оставят белези.

Нанотехнологията има потенциала да окаже положителен ефект върху околната среда. Например, учените биха могли да програмират нанороботи, които да възстановят изтъняващия озонов слой. Нанороботите биха могли да премахнат замърсяванията от водоизточниците и да изчистят нефтените петна. Дърводобива, минодобива няма да са необходими вече - наномашините биха могли да създадат тези ресурси.

Нанотехнологиите ще подобри компютърната ефективност и енергия

Големи компании създадоха успешен прототип на процесор, използвайки наноопроводяване. Идеята зад тази реализация е изнасянето на комуникационните схеми на процесора извън него, докато CMOS (технология за създаване на електронни схеми) кристалът остава носител на процесорната логика. Използваната в случая технология се базира на наноопроводяване, чрез което се спестява нуждата от използването на почти 90 % от чипа за свързване с външния свят. За да стане това възможно, CMOS кристалът е свързан с кръстосана мрежа от микропроводници под него, чрез които той комуникира с дънната платка. Освен че ще предостави възможността да се използва по-голяма част от кристала за самия процесор, новата технология ще намали неимоверно отделянето на топлинна енергия от чипа, както и консумацията на електричество. Първото поколение разработени чипове използват нанопроводници с размери около 15 nm. Комбинирани с 45 nm технология за кристала, те са еквивалентни на чип.

Изследователи успяха да обединят електронни и оптични елементи в една силициева интегрална схема. Иновацията ще позволи на схемите да взаимодействат със светлинни импулси вместо с електрически сигнали.

Патентованата разработка ще доведе до създаване на по-компактни, бързи и енергийноефективни изчислителни устройства.

Учените се надяват силициевата интегрална схема да намери приложение в суперкомпютри с производителност от "екза" ниво, или 1 милион трилиона операции с плаваща запетая в секунда, което е 1000 пъти повече от производителността на днешните най-бързи компютри.

Други компании представят разработена молекулярна памет с обем от 20 KB. Интересното тук са размерите - при тази технология е възможно постигането на плътност от порядъка на 100 Gb за кв.см. Принципът на действие при този тип памет се основава на молекули с две или повече стабилни състояния. В случая се използва схема от нанопроводници, които са разположени така, че в определена област се кръстосват. Поставените между тях молекули преминават в едно от двете си състояния благодарение на определени условия, създавани именно от споменатите проводници.
Елементарната клетка памет може да събере в себе си 20 KB, а размерите й са приблизително тези на бяла кръвна клетка. Единственият недостатък на технологията се състои във факта, че практическото й приложение е все още доста далеч в бъдещето. Комбинирано с наноопроводяването, ще позволи създаването не само на изключително миниатюрни компютри, но и имплантирането им в човешкото тяло.

IBM инженери са успели да създадат 3D-карта с триизмерно произведение нанотехнологии - толкова малка, че за да може да е разгледате ви е нужен микроскоп. Това е най-малката триизмерна карта на света. Нейните размери са 22h11 микрометра. За сравнение, около 1000 от тези карти могат да се поберат на един кристал.
Като говорим за мащаб, височината на връх Еверест е около 64 нанометра. картата - 500 000 пиксела.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Нанотехнологии 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.