Nanotechnologie

Myšlenky nanotechnologie byly poprvé použity v přednášce "There's Plenty of Room at the Bottom", kterou přednesl vědec Richard Feynman na zasedání Americké fyzikální společnosti na Caltechu 29. prosince 1959. Feynman popisoval způsob, jak přesouvat jednotlivé atomy, aby bylo možné sestavit menší přístroje a pracovat v tomto měřítku. Vlastnosti jako povrchové napětí a Van der Wallova síla by se staly velmi důležitými.

Feynmanův jednoduchý nápad se zdál být možný. Slovo "nanotechnologie" vysvětlil profesor Tokijské vědecké univerzity Norio Taniguči v článku z roku 1974. Řekl, že nanotechnologie je práce, která mění materiály o jeden atom nebo o jednu molekulu. V 80. letech 20. století se touto myšlenkou zabýval Dr. K. Eric Drexler, který hovořil a psal o významu nanorozměrů . "Motory stvoření: (1986) je považována za knihu o nanotechnologiích. Nanotechnologie a nanověda začaly dvěma klíčovými událostmi: počátkem klastrové vědy a vynálezem skenovacího tunelového mikroskopu (STM). Brzy poté byly objeveny nové molekuly s uhlíkem - nejprve fullereny v roce 1986 a o několik let později uhlíkové nanotrubičky. V dalším vývoji se studovalo, jak vyrobit polovodičové nanokrystaly. Mnohé nanočástice oxidů kovů se nyní používají jako kvantové tečky (nanočástice, u nichž začíná být důležité chování jednotlivých elektronů). V roce 2000 začala Národní nanotechnologická iniciativa Spojených států rozvíjet vědu v této oblasti.

V nanotechnologiích se nanomateriály dělí na jednorozměrné, dvourozměrné a třírozměrné nanočástice. Tato klasifikace je založena na různých vlastnostech, jako je rozptyl světla, absorpce rentgenového záření, přenos elektrického proudu nebo tepla. Nanotechnologie má multidisciplinární charakter, který ovlivňuje více tradičních technologií a různých vědních oborů. Lze vyrábět nové materiály, které lze škálovat i na atomární velikost.

• Jeden nanometr (nm) je 10-9 neboli 0,000 000 001 metru.
• Když se dva atomy uhlíku spojí do molekuly, vzdálenost mezi nimi je v rozmezí 0,12-0,15 nm.
• Dvojitá šroubovice DNA má od jedné strany k druhé asi 2 nm. Rozvíjí se tak nový obor DNA nanotechnologie. V budoucnu bude možné s DNA manipulovat, což může vést k nové revoluci. S lidským genomem lze manipulovat podle požadavků.
• Nanometr a metr lze chápat jako stejný rozdíl ve velikosti jako mezi golfovým míčkem a Zemí.
• Jeden nanometr je přibližně pětadvacetitisícina průměru lidského vlasu.
• Nehty rostou o jeden nanometr za sekundu.

V nano měřítku se fyzikální vlastnosti systému nebo částic podstatně mění. Fyzikální vlastnosti, jako je kvantový efekt velikosti, kdy se elektrony pohybují jinak pro velmi malé velikosti částic. Při změně makroskopického systému na mikroskopický se mění vlastnosti, jako jsou mechanické, elektrické a optické, což je nesmírně důležité.

Nano materiály a částice mohou působit jako katalyzátor, který zvyšuje rychlost reakce a zároveň poskytuje lepší výtěžek ve srovnání s jinými katalyzátory. Některé z nejzajímavějších vlastností, když se částice přemění na nanoměřítko, jsou tyto: látky, které obvykle zastavují světlo, se stanou průhlednými (měď); některé materiály je možné spalovat (hliník); pevné látky se při pokojové teplotě mění na kapaliny (zlato); izolanty se stávají vodiči (křemík). Materiál, jako je zlato, který v běžném měřítku nereaguje s jinými chemickými látkami, může být v nanoměřítku silným chemickým katalyzátorem. Tyto zvláštní vlastnosti, které můžeme pozorovat pouze v nanoměřítku, jsou jednou z nejzajímavějších věcí na nanotechnologiích.