De la nanoștiință la nanotehnologie: Impact și diferențe

Nanoștiința și nanotehnologia sunt două domenii interconectate care studiază caracteristicile unice ale materialelor la scară nanometrică. Materialele prezintă caracteristici și comportamente la această scară care diferă de cele întâlnite la scări mai mari, ceea ce face ca nanoștiința și nanotehnologia să fie importante pentru generarea de noi tehnologii și pentru înțelegerea principiilor fundamentale ale materiei.

În acest articol, ne vom ocupa de domeniul interesant al nanoștiinței și al nanotehnologiei, analizând impactul acestora, precum și diferențele dintre ele.

Ce este nanoștiința?

Studiul caracteristicilor și comportamentului materialelor la scară nanometrică este cunoscut sub numele de nanoștiință. Scara nanometrică se bazează pe nanometru și are un interval dimensional cuprins între 1 și 100 de nanometri.

Un nanometru (nm) este o unitate de lungime care reprezintă o miliardime de metru sau 0,000000001 metri. Este o scală de măsurare extrem de mică, care este adesea utilizată pentru a caracteriza dimensiunile atomilor, moleculelor și, bineînțeles, ale nanoparticulelor.

La această scară, materialele au un raport mare între suprafață și volum, ceea ce poate provoca modificări ale caracteristicilor electrice, optice și mecanice ale acestora. Nanoparticulele, de exemplu, pot avea o reactivitate chimică, caracteristici optice și conductivitate electrică diferite față de materialele în vrac.

Nanoștiința este un domeniu multidisciplinar care include mai multe domenii științifice, cum ar fi fizica, chimia, biologia și știința materialelor. Cercetătorii din acest domeniu studiază caracteristicile distincte ale materialelor la scară nanometrică, precum și modul în care aceste materiale pot fi modificate și exploatate pentru a produce noi tehnologii. Oamenii de știință pot modifica aspectele fizice, chimice, biologice și optice ale materiei prin operarea la nivel atomic.

Cum a fost dezvoltată nanoștiința?

Nanoștiința a evoluat treptat de-a lungul mai multor decenii, cu progrese într-o varietate de domenii științifice. În anii 1950, fizicianul Richard Feynman a inventat termenul "nanoștiință" într-o prezentare intitulată "There's Plenty of Room at the Bottom", în care și-a imaginat perspectiva de a influența și de a vedea materia la scară nanometrică.

Invenția tehnicilor de vizualizare și control al materialelor la scară nanometrică a fost o parte vitală a progresului în domeniul nanoștiinței. Invenția microscopului cu efect de tunelare cu scanare, realizată de Gerd Binnig și Heinrich Rohrer în 1981, a reprezentat o piatră de hotar în acest domeniu, permițând oamenilor de știință să observe pentru prima dată atomi și molecule individuale.

Un alt progres semnificativ a fost descoperirea unor caracteristici fizice și chimice neașteptate pe măsură ce materialele au fost reduse la scară nanometrică. De exemplu, pe măsură ce materialele devin mai mici, raportul dintre suprafață și volum crește, ceea ce determină modificări ale caracteristicilor lor optice, electrice și magnetice. Această descoperire a deschis calea pentru crearea nanotehnologiei, care are ca scop producerea de noi materiale și gadgeturi prin manipularea materiei la scară nanometrică.

Care este impactul nanoștiinței?

Nanoștiința a avut o influență majoră asupra mai multor domenii ale științei și tehnologiei, precum și asupra societății în ansamblu. Acest domeniu de cercetare a dus la descoperirea și crearea unor materiale inovatoare cu caracteristici distincte, cum ar fi nanotuburile de carbon și grafenul, care au aplicații utile în sectoare precum cel al aeronavelor, al automobilelor și al echipamentelor sportive.

Utilizarea caracteristicilor la scară nanometrică a permis reducerea dimensiunii echipamentelor electronice, cum ar fi cipurile de calculator, ceea ce a dus la creșterea performanțelor, a consumului de energie și a accesibilității.

Nanoștiința a dus, de asemenea, la crearea unor instrumente inovatoare de diagnosticare a bolilor și terapii. De exemplu, sistemele de administrare a medicamentelor la scară nanometrică pot viza celule sau țesuturi specifice, reducând efectele adverse și sporind succesul tratamentului.

Nanoștiința are potențialul de a aborda problemele de mediu, inclusiv poluarea și schimbările climatice, precum și potențialul de a revoluționa generarea și stocarea energiei. Materialele la scară nanometrică, de exemplu, pot fi utilizate pentru a genera catalizatori mai eficienți pentru eliminarea poluării.

Diferența dintre nanoștiință și nanotehnologie

Deși denumirile "nanoștiință" și "nanotehnologie" sunt uneori folosite în mod similar, există o distincție clară între cele două.

În esență, nanoștiința este studiul principiilor de control al materialelor și al evenimentelor la scară nanometrică.

În timp ce nanotehnologia se referă la aplicațiile practice ale nanoștiinței. Aceasta presupune dezvoltarea, fabricarea și utilizarea de materiale și tehnologii la scară nanometrică în scopuri specializate.

Nanotehnologia a aplicat cunoștințele și metodele nanoștiinței pentru a genera noi produse, procese și tehnologii în aplicații practice în domenii precum medicina, energia, electronica și materialele.

Nanotehnologia include frecvent utilizarea nanomaterialelor în dezvoltarea de noi produse și tehnologii. Pentru a afla mai multe despre nanomateriale, citiți articolul "Ce sunt nanomaterialele și de ce sunt ele importante?".

Realizări majore în domeniul nanoștiinței și al nanotehnologiei

Nanoelectronică: Dezvoltarea de dispozitive electronice la scară nanometrică, cum ar fi punctele cuantice și nanofirele;

Aeronave: Nanocompozitele au permis dezvoltarea unor materiale ușoare și foarte rezistente pentru aplicații aeronautice;

Imagistică: Nanoparticulele pot fi utilizate ca agenți de contrast pentru a îmbunătăți tehnicile de imagistică, cum ar fi IRM, CT și ultrasunetele, permițând detectarea mai rapidă și mai precisă a bolilor;

Ingineria țesuturilor: Nanomaterialele pot fi utilizate pentru a produce schele pentru ingineria tisulară, permițând dezvoltarea de țesuturi și organe funcționale pentru transplant;

Purificarea apei: Au fost create membrane și filtre bazate pe nanotehnologie pentru purificarea apei, permițând o eliminare mai eficientă a impurităților și o mai bună disponibilitate a apei potabile pure;

Controlul poluării aerului: Nanoparticulele pot fi utilizate pentru a îndepărta contaminanții din aer, ceea ce face mai eficient controlul poluării aerului;

Eficiența energetică: Nanotehnologia a făcut posibilă producerea unor tehnologii mai eficiente de generare și stocare a energiei, cum ar fi celulele solare și bateriile;

Senzori: Senzorii la scară nanometrică au o sensibilitate și o specificitate excelente în detectarea modificărilor semnalelor fizice, chimice sau biologice, permițând noi cazuri de utilizare în detectarea și monitorizarea electronică.

Ce rezervă viitorul pentru nanoștiință?

În cele din urmă, viitorul nanoștiinței este foarte promițător pentru progrese și aplicații noi și fascinante într-o gamă largă de domenii. Pe măsură ce nanoștiința avansează, este probabil că vor apărea descoperiri care vor avea o influență substanțială asupra societății și a lumii în care trăim.

Nanoștiința are posibilitatea de a influența multe domenii ale științei și ingineriei, de la remedierea mediului la cercetarea în domeniul alimentar și explorarea spațiului, inclusiv crearea de noi materiale cu caracteristici unice, cum ar fi rezistența, conductivitatea sau reactivitatea sporită.

Prin urmare, viitorul nanoștiinței pare a fi destul de promițător și plin de oportunități.

Cifre atractive din punct de vedere vizual pentru cercetarea dumneavoastră

Figurile științifice sunt destinate să arate, să introducă și să evidențieze concepte sau fapte care ar fi dificil sau ar necesita mult timp pentru a fi transmise în cuvinte. Cu toate acestea, ca orice altceva în cercetare, trebuie introduse cu precauție.

Abordarea perfectă pentru a adăuga tipul potrivit de cifre este de a avea alături de dvs. susținătorul potrivit; Atenție la grafic este cel care vă va ghida în acest proces critic, oferindu-vă șabloane simple și ușor de utilizat.

Creați-vă propriul rezumat grafic