В настоящее время нанотехнология очень актуальна и интересна для многих ученых в различных областях, таких как химия, физика, биология и инженерия в целом, и все это благодаря многообещающим достижениям, которые она представляет. В ближайшем будущем эта дисциплина может возобновить текущие технологические достижения, продвинув нас в новую эру технологического развития.
Нанотехнология - это наука, которая занимается исследованием, изучением, разработкой, проектированием, синтезом и манипулированием структурами вещества на наноуровнях, то есть одной миллионной метра, нано-префикс, который имеет термин нанотехнология, означает одну миллионную часть, и ее математическое выражение составляет 1? 10-9, также эта дисциплина фокусируется на эксплуатации свойств и явлений в том же масштабе. (Еврорезиденты, 2013)
Эта наука основана на том факте, что частицы или структуры размером менее ста нанометров, сто тысячных долей метра, имеют различные свойства и новое поведение в зависимости от их размера; Таким образом, было обнаружено, что физико-механические свойства, такие как температура, проводимость, температура плавления, среди прочего, изменяются в наноразмерном масштабе.
Область нанотехнологических исследований очень широка - от катализа 1 наноразмерных частиц, которые касаются химии, до физических свойств, используемых в лазере на квантовых точках 2, что делает его исследование очень сложным. Люди, вовлеченные в эту науку, должны быть ознакомлены с различными областями знаний. (Роблес, 2012)
История нанотехнологий
История нанотехнологий очень обширна и разнообразна, потому что это междисциплинарная наука, которая охватывает многие сферы интересов, однако основными событиями, которые ознаменовали ее развитие, являются следующие.
- 4 век, римляне
Есть следы того, что стеклодувы древнего Рима изготавливали стекло из манометрических металлов, впервые они воспользовались характеристиками материалов с наноразмерной шкалой.
- 1661, Роберт Бойл
Ирландский химик Бойль публикует свою работу под названием «Скептический химик», он противоречит Аристотелю, отрицая, что огонь, воздух, вода и земля являются элементами, составляющими материю, он предполагает, что есть небольшие части материи, которые в сочетании образуют тельца3.
- 18 век, Томас Веджвуд
В конце 18-го века Веджвуд впервые сделал изображения с использованием светочувствительных наночастиц серебра, это открытие положило начало печати современных фотографий.
- 1857, Майкл Фарадей
Фарадей публикует в своем научном журнале Королевского общества свое объяснение участия нанометровых частиц в цвете окон в церквях.
- 1965 Ричард Фейман
Фейман получает Нобелевскую премию по физике за его ценный вклад в квантовую электродинамику.
- 1960, хотя Фейнман
Фейнман выступил с лекцией о важности, которую могут иметь маленькие металлические частицы.
- 1982, Екимов и Омущенко
Два российских ученых впервые объяснили квантовое ограничение.
- 1990 IBM
Компания IBM пишет свой логотип в нано-масштабе, она использует тридцать пять атомов из листа стекла под названием ксенонуна.
- 1996-1998, WTEC
Всемирный центр оценки технологий (WTEC) при финансировании Национального научного фонда5 провел первое исследование по развитию 1 нанотехнологии, результаты были очень положительными, поскольку они нашли потенциал в технологических инновациях.
(Poole & Owens, 2007)
- 2000, Уильям Дж. Клинтон
Тогдашний президент США Клинтон основывает Национальный
Нанотехнологическая инициатива6 для исследований и разработок в области нанотехнологий.
Определение нанотехнологий
Некоторые из определений нанотехнологии:
«Нанотехнология - это новый подход, ориентированный на сжатие и усвоение свойств вещества в манометрическом масштабе» (Schulenburg, 2004)
«Нанотехнология - относительно новая наука, применяемая во многих областях исследований. Он состоит из изучения, анализа, структурирования, обучения, проектирования и эксплуатации материалов в молекулярных масштабах »(Venemedia, 2014)
«Концепция нанотехнологий охватывает те области науки и техники, в которых материалы, вещества и устройства очень малых размеров, как правило, менее одного микрона, изучаются, получаются и обрабатываются контролируемым образом» (Faustino, 2011)
Наноматериалы
«Наноматериалы - это материалы с морфологическими свойствами, меньшими, чем микрометр, по крайней мере, в одном измерении» (Castillo, 2012), хотя нет никаких конкретных параметров для размера этих материалов, они оцениваются в диапазоне от одного до ста нанометров, Агентство по охране окружающей среды (EPA) Соединенных Штатов Америки разработало классификацию наноматериалов, которая:
- На основе углерода
Как следует из их названия, эти наноматериалы состоят в основном из углерода и, как правило, имеют форму сферы, эллипсоидов или трубок, а те, которые имеют форму эллипсоида и сферы, называются фуллеренами, а цилиндрические - нанотрубками.
- На металлической основе
Эти типы наноматериалов характеризуются наличием квантовых точек, частиц в манометрической шкале серебра и золота, а также оксидов металлов.
- Дендримеров
Эти типы наноматериалов состоят из полимеров 7 в разветвленных звеньях, они очень полезны для введения лекарств.
- соединений
Эти наноматериалы характеризуются тем, что состоят из комбинаций наночастиц, таких как глина, в манометрических масштабах.
(Кастильо, 2012)
Общие методы нанотехнологий
С момента рождения нанотехнологии она стала экспериментально и теоретически основываться на двух основных методах, оба метода отличаются тем, как их наноматериалы производятся и формуются. Эти методы известны как нисходящая нанотехнология и нисходящая нанотехнология.
Нанотехнология сверху вниз
Этот метод отличается тем, что позволяет очень аккуратно проводить погрузочно-разгрузочные работы, особенно в процессах усовершенствования технологий производства. Возможность очень точного манипулирования производственной точностью имеет много преимуществ, которые превосходят возможности производства продукта с определенной структурой. Методология реализации стратегии сверху вниз:
- Высокоточная механическая обработка Литографические инструменты Фотолитография Электронно-лучевая литография
Некоторые из продуктов, которые производятся этим способом, представляют собой микросхемы, которые становятся все меньше, но содержат большее количество транзисторов. (Лопес, 2011)
Нанотехнология снизу вверх
Концепция восходящего направления была впервые поднята на конференции Фейнмана в 1959 году, она касается строительства объекта, манипулирующего материалами нанометрового размера, соединяющего атом в молекулярные частицы. Эрик Дрекслер, директор Института Форсайта, популяризировал этот термин, потому что, работая с ним, Дрекслер разработал молекулярные структуры в наномасштабе, используя роботов, запрограммированных на что угодно.
Еще одной областью работы этой концепции является производство материалов, которые имеют определенные манометрические детали или компоненты, они известны как нанофазные материалы. Эти материалы значительно продвинулись в изучении электронных и оптических свойств таких тонких порошков, как золото. (Лопес, 2011)
Экономическое и социальное влияние
Материалы и изделия с использованием манометрических материалов настолько разнообразны, что ожидается значительный эффект во всех областях знаний, и точно так же можно сделать вывод, что он значительно продвинул технологию, поскольку сегодня известна только часть ее применений и возможности, которые они могут принести. Что касается экономики, нанотехнологии уже оказывают влияние в различных областях промышленности, таких как:
- Автомобильная промышленностьАэронавтикаКвантовое производство ЛизСупергрид ПроизводствоКвантовые проводаКвантовые точкиЭлектроникаГенетические исследованияФармацевтика
Поэтому ожидается, что в ближайшее время она станет фундаментальной частью экономики стран, благодаря ее участию в различных отраслях. Что касается социального воздействия, к нему следует относиться с осторожностью, потому что это новая и чужая концепция, в процессе принятия и ознакомления с этой новой наукой специалисты из социальных наук и образовательного сектора будут очень важны. (Родригес, 2005)
Наноэлектроника
Это отрасль нанотехнологий, отвечающая за разработку электронных приложений с помощью электронных схем, размещенных на микросхемах и микропроцессорах в манометрическом масштабе. Все эти приложения и применения наноэлектроники в процессорах и микросхемах называются прорывной технологией 8 из-за их четкого отличия от традиционных моделей и приложений, некоторые примеры этой новой тенденции: гибридная молекула, полупроводниковая электроника, нанотрубки, нанопровода одномерная, продвинутая молекулярная электроника, среди других. (Коста, 2000)
Микропроцессоры изготавливаются с использованием технологии, называемой литография, которая заключается в нанесении кремниевой пластины на поверхность полупроводника, которая затем покрывается светочувствительным слоем для проецирования изображения схемы, для окончательной обработки и придания ей характеристик и электрические свойства, необходимые для его эксплуатации; Повторение процедуры добавления новой маски порождает микропроцессоры и чипы, которые мы знаем сегодня. (Шуленбург, 2004)
Это новое применение нанотехнологий в электронных и электрических устройствах открывает новые возможности для совершенствования и инноваций тысяч продуктов, таких как: телевизоры, радиоприемники, мобильные телефоны, компьютеры, автомобили, бытовая техника и многие другие, поэтому ее развитие представляет собой прорыв в электронике.
Nanomedicine
Одна из наиболее важных областей влияния в нанотехнологиях - медицина, все преимущества, которые представляет эта новая наука, очень полезны для здоровья, они представляют улучшение качества жизни многих людей. Основными направлениями исследований Наномедицины являются диагностика, прием лекарств и регенеративное лечение. На иллюстрации можно визуализировать эти области.
Наномедицинские направления исследований. Взято из статьи, написанной Лорой Лечугой (2007)
Nanodiagnosis
Этот аспект нанотехнологии подразумевает, что устройства или приложения могут идентифицировать в организме человека наличие определенного патогена или, возможно, раковых клеток, однако эта технология требует очень высокой точности, чтобы избежать побочных эффектов. Некоторые из нанодиагностических примеров:
- Датчик, который может определять недостаток таких веществ, как витамины и кальций, с помощью пота пальцев. Зеркало в ванной комнате, которое предоставляет информацию о потоотделении. Устройства, которые могут анализировать напитки, не содержащие патогенные микроорганизмы и бактерии.
Контролируемое высвобождение лекарств
Другим большим преимуществом, которое может быть применено с нанотехнологиями, является использование систем или устройств, которые доставляют контролируемые количества лекарств.Этот инструмент состоит из использования нанометрических структур, которые проникают в организм, транспортируют лекарство в указанное место или поврежденную область и освобождают вещество. Эта процедура включает в себя предварительную инкапсуляцию и очень сложное планирование для расчета переноса и активации вещества в нужное время. Два наиболее важных применения этого инструмента:
- Супрамолекулярные таблетки
Они представляют собой вогнутые молекулярные структуры, которые могут транспортировать лекарства посредством антенн, которые прикрепляются к определенным белкам, таким как антитела, позволяя веществу воздействовать на них.
- Магнитные частицы для рака
Подобно супрамолекулярным таблеткам, магнитные частицы манометрических пропорций могут быть направлены в области рака, которые будут активированы электромагнитным полем для уменьшения или устранения опухоли.
Регенеративная наномедицина
«Регенеративная наномедицина занимается восстановлением или заменой поврежденных тканей и органов путем применения методов генной терапии, клеточной терапии, дозировки биорегенеративных веществ и тканевой инженерии, стимулирующих собственные механизмы восстановления организма» Вот некоторые из приложений: (Лечуга, 2007)
- Зубная паста с манометрическим материалом из апатита и белка для поддержки восстановления зубов. Крем с наночастицами цинка и оксида, чтобы избежать прямого контакта кожи с ультрафиолетовыми лучами. Создание структур, способствующих росту тканей организма человека в поврежденных частях тела., чтобы развить это новшество, нужно управлять производством клеток
Таким образом, ожидается, что наномедицина будет способствовать прогрессу в области здравоохранения, чтобы избежать инфекций, помочь в лечении больных людей, сделать жизнь более комфортной и, возможно, решить болезни, которые сегодня не поддаются лечению.
вывод
Наступление нанотехнологий представляет собой прорыв во многих областях знаний, и, тем более, в его приложениях этот термин представляет манипулирование и разработку материалов и изделий в манометрическом масштабе для выполнения задач, которые не могут быть выполнены в другом масштабе, в большем размере.
Однако нанотехнология - это не только производство мелких вещей, но и производство новых вещей, то есть использование уникальных свойств материалов, которые в разных масштабах было бы невозможно получить, чтобы производить совершенно новые материалы с более высокими и лучшими свойствами.
Новые свойства материалов и большое разнообразие областей применения нанотехнологий в ближайшем будущем затронут многие отрасли знаний, коммерции и здравоохранения, поэтому благодаря нанотехнологиям может произойти технологическая революция.
Библиография
- Кастильо, FD (15 мая 2012 г.). ФАКУЛЬТЕТ ВЫСШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ CUAUTITLÁN. Получено из раздела Введение в наноматериалы: http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/Introduccion%20a%20los%20nanomateriales.pdfCosta, JL (23 июля 2000 г.). Наноэлектроника. Получено от молекулярной электроники: http://www.phantomsnet.net/Resources/files/Nanoeletronica_alta.pdfEuroresidents. (4 августа 2013 г.) Что такое нанотехнология? Получено от жителей Европы, страсть к жизни: https://www.euroresidents.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htmFaustino, A. (1 апреля 2011 г.). Национальный автономный университет Мексики. Получено от НАНОТЕХНОЛОГИИ В ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ: http://depa.fquim.unam.mx/liberacion/pdf/nanotecno.pdfLechuga, LM (10 июня 2007 г.). Наномедицинская революция.Получено по адресу http://digital.csic.es/bitstream/10261/27998/1/038_043_Articulo_05.pdf Лопес, ТМ (2011). Нанотехнологии и наномедицина. Мексика: АРХЕ. Poole, C. & Owens, F. (2007). Нанотехнологии. Барселона: REVERTÉ.Robles, JD (19 июня 2012 г.). Нанотехнологии. Получено от ЛАЗЕРОВ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК: https://telos.fundaciontelefonica.com/tag/nanotecnologia/Rodriguez, VV (17 января 2005 г.). Нанонаука и нанотехнологии. Получено из «Фундаментальной технологии XXI века»: http://suf.fisica.edu.uy/feiasofi2005/nanociencia.pdfSchulenburg, M. (9 февраля 2004 г.). Нанотехнологии. Получено в разделе «Инновации для будущего мира»: https://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/pdf/nano-brochure/nano_brochure_en.pdfVenemedia. (22 ноября 2014 г.) Определение нанотехнологий. Получено из: https: // conceptdefinition.из / нанотехнологии /
Тезисное предложение
Т е человек:
Разработка продуктов с материалами большей прочности и долговечности
Задача:
Разрабатывайте изделия из более прочных и долговечных материалов, используя преимущества свойств манометрической шкалы.
____
1 Процесс, посредством которого химическая реакция ускоряется благодаря катализатору
2 Это полупроводниковый лазер, который использует квантовые точки для излучения света
3 Крошечные массы, которые не могут быть фрагментированы или разделены
4 Всемирный центр оценки технологий
5 Национальный научный фонд
6 Национальная нанотехнологическая инициатива
7 макромолекул, образованных объединением мономеров ковалентными связями
8 инновационных технологий, полностью отличающихся от традиционных
Скачать оригинальный файл
