Nanomokslas ir nanotechnologijos - tai dvi tarpusavyje susijusios sritys, kuriose tiriamos unikalios medžiagų savybės nanoskale. Šio mastelio medžiagos pasižymi savybėmis ir elgsena, kurios skiriasi nuo didesnio mastelio medžiagų savybių ir elgsenos, todėl nanomokslas ir nanotechnologijos yra svarbios kuriant naujas technologijas ir siekiant suprasti pagrindinius materijos principus.
Šiame straipsnyje gilinsimės į įdomią nanomokslų ir nanotechnologijų sritį, analizuosime jų poveikį ir skirtumus.
Kas yra nanomokslas?
Medžiagų savybių ir elgsenos nanomastelyje tyrimas vadinamas nanomokslu. Nano mastelis yra pagrįstas nanometru, o jo matmenų intervalas yra nuo 1 iki 100 nanometrų.
Nanometras (nm) - tai ilgio vienetas, lygus vienai milijardinei metro daliai arba 0,000000001 metro. Tai labai maža matavimo skalė, dažnai naudojama atomų, molekulių ir, žinoma, nanodalelių dydžiams apibūdinti.
Tokio mastelio medžiagų paviršiaus ploto ir tūrio santykis yra didelis, todėl gali pakisti jų elektrinės, optinės ir mechaninės savybės. Pavyzdžiui, nanodalelių cheminis reaktyvumas, optinės savybės ir elektrinis laidumas gali skirtis nuo birių medžiagų.
Nanomokslas yra daugiadisciplininė sritis, apimanti kelias mokslo sritis, pavyzdžiui, fiziką, chemiją, biologiją ir medžiagų mokslą. Šios srities mokslininkai tiria nano dydžio medžiagų ypatumus ir tai, kaip šios medžiagos gali būti modifikuojamos ir panaudojamos naujoms technologijoms kurti. Mokslininkai, veikdami atomų lygmeniu, gali keisti fizikinius, cheminius, biologinius ir optinius materijos aspektus.
Kaip buvo sukurtas nanomokslas?
Per kelis dešimtmečius nanomokslas vystėsi palaipsniui, pasiekus pažangos įvairiose mokslo srityse. XX a. šeštajame dešimtmetyje fizikas Ričardas Feynmanas (Richard Feynman) sugalvojo terminą "nanomokslas" pranešime "Apačioje yra daug vietos", kuriame jis įsivaizdavo galimybę paveikti ir pamatyti materiją nano masteliu.
Nanomokslo pažangai labai svarbūs buvo nanomokslo išradimai, susiję su medžiagų matavimu ir valdymu nanoskale. Šioje srityje labai svarbus buvo Gerdo Binnigo ir Heinricho Rohrerio 1981 m. išrastas skenuojantis tunelinis mikroskopas, kuris pirmą kartą leido mokslininkams stebėti atskirus atomus ir molekules.
Dar viena svarbi pažanga - netikėtų fizikinių ir cheminių savybių nustatymas, kai medžiagos buvo sumažintos iki nanoskalių. Pavyzdžiui, mažėjant medžiagoms, didėja jų paviršiaus ploto ir tūrio santykis, todėl keičiasi jų optinės, elektrinės ir magnetinės savybės. Šis atradimas padėjo pagrindą nanotechnologijų, kuriomis siekiama gaminti naujas medžiagas ir prietaisus, manipuliuojant medžiaga nanomastelyje, sukūrimui.
Koks nanomokslo poveikis?
Nanomokslas padarė didelę įtaką kelioms mokslo ir technologijų sritims bei visai visuomenei. Šioje mokslinių tyrimų srityje buvo atrastos ir sukurtos naujoviškos medžiagos, pasižyminčios išskirtinėmis savybėmis, pavyzdžiui, anglies nanovamzdeliai ir grafenas, kurie naudingai pritaikomi tokiuose sektoriuose kaip orlaiviai, automobiliai ir sporto įranga.
Nano mastelio charakteristikų panaudojimas leido sumažinti elektroninės įrangos, pavyzdžiui, kompiuterių lustų, dydį, todėl padidėjo našumas, energijos suvartojimas ir įperkamumas.
Be to, nanomokslas padėjo sukurti naujoviškas ligų diagnostikos priemones ir gydymo būdus. Pavyzdžiui, nanomastelinės vaistų pristatymo sistemos gali būti nukreiptos į konkrečias ląsteles ar audinius, todėl sumažėja nepageidaujamas poveikis ir padidėja gydymo sėkmė.
Nanomokslas gali padėti spręsti aplinkosaugos problemas, įskaitant taršą ir klimato kaitą, taip pat iš esmės pakeisti energijos gamybą ir kaupimą. Pavyzdžiui, nanomedžiagos gali būti naudojamos kuriant veiksmingesnius taršos šalinimo katalizatorius.
Skirtumas tarp nanomokslo ir nanotechnologijų
Nors pavadinimai "nanomokslas" ir "nanotechnologija" kartais vartojami panašiai, jie aiškiai skiriasi.
Iš esmės nanomokslas - tai medžiagų ir įvykių valdymo principų nanomastelyje tyrimas.
Tuo tarpu nanotechnologijos - tai praktinis nanomokslo pritaikymas. Ji apima nanomedžiagų ir technologijų kūrimą, gamybą ir naudojimą specializuotiems tikslams pasiekti.
Nanotechnologijose nanomokslo žinios ir metodai taikomi naujiems produktams, procesams ir technologijoms kurti praktiškai pritaikomose srityse, pavyzdžiui, medicinoje, energetikoje, elektronikoje ir medžiagose.
Nanotechnologijos dažnai apima nanomedžiagų naudojimą kuriant naujus produktus ir technologijas. Jei norite daugiau sužinoti apie nanomedžiagas, skaitykite straipsnį "Kas yra nanomedžiagos ir kodėl jos svarbios?".
Pagrindiniai nanomokslo ir nanotechnologijų pasiekimai
- Nanoelektronika: nanoskalių elektroninių prietaisų, tokių kaip kvantiniai taškai ir nanovamzdeliai, kūrimas;
- Orlaiviai: Nanokompozitai leido sukurti lengvas, didelio atsparumo medžiagas, skirtas orlaiviams;
- Vaizdavimas: Nanodalelės gali būti naudojamos kaip kontrastinės medžiagos, siekiant pagerinti tokius vaizdavimo metodus kaip MRT, kompiuterinė tomografija ir ultragarsas, kad būtų galima anksčiau ir tiksliau nustatyti ligas;
- Audinių inžinerija: Nanomedžiagos gali būti naudojamos gaminant audinių inžinerijos karkasus, leidžiančius sukurti funkcionuojančius audinius ir organus transplantacijai;
- Vandens valymas: Sukurtos nanotechnologijomis pagrįstos vandens valymo membranos ir filtrai, leidžiantys veiksmingiau pašalinti priemaišas ir pagerinti geriamojo vandens prieinamumą;
- Oro taršos kontrolė: Nanodalelės gali būti naudojamos teršalams iš oro šalinti, todėl oro taršos kontrolė tampa veiksmingesnė;
- Energijos vartojimo efektyvumas: Nanotechnologijos leido sukurti efektyvesnes energijos gamybos ir saugojimo technologijas, pavyzdžiui, saulės baterijas ir akumuliatorius;
- Jutikliai: Nano dydžio jutikliai pasižymi puikiu jautrumu ir specifiškumu nustatant fizinių, cheminių ar biologinių signalų pokyčius, todėl juos galima naudoti naujose elektroninio jutiklio ir stebėsenos srityse.
Kokia ateitis laukia nanomokslų?
Galiausiai, nanomokslo ateitis teikia daug vilčių dėl naujų ir įdomių pasiekimų bei taikymo įvairiose srityse. Tikėtina, kad tobulėjant nanomokslui bus padaryta atradimų, kurie turės didelę įtaką visuomenei ir pasauliui, kuriame gyvename.
Nanomokslas gali turėti įtakos daugeliui mokslo ir inžinerijos sričių - nuo aplinkos atkūrimo, maisto produktų tyrimų iki kosmoso tyrimų, įskaitant naujų medžiagų, pasižyminčių unikaliomis savybėmis, pavyzdžiui, didesniu tvirtumu, laidumu ar reaktyvumu, kūrimą.
Todėl nanomokslų ateitis atrodo gana perspektyvi ir kupina galimybių.
Vizualiai patrauklūs tyrimų skaičiai
Moksliniais skaičiais siekiama parodyti, pristatyti ir išryškinti sąvokas ar faktus, kuriuos žodžiais perteikti būtų sunku arba užimtų daug laiko. Vis dėlto, kaip ir su bet kuo kitu moksliniuose tyrimuose, juos reikia pristatyti atsargiai.
Puikus būdas pridėti tinkamus skaičius yra turėti tinkamą šalininką šalia savęs; Atminkite grafiką yra tas, kuris padės jums įveikti šį svarbų procesą ir pateiks paprastus ir lengvai naudojamus šablonus.
Prenumeruokite mūsų naujienlaiškį
Išskirtinis aukštos kokybės turinys apie veiksmingą vaizdinį
bendravimas mokslo srityje.
