Nanoveda a nanotechnológia sú dve vzájomne prepojené oblasti, ktoré skúmajú jedinečné vlastnosti materiálov v nanorozmeroch. Materiály v tejto mierke vykazujú vlastnosti a správanie, ktoré sa líšia od vlastností a správania vo vyšších mierkach, vďaka čomu sú nanoveda a nanotechnológia dôležité pre vytváranie nových technológií a pochopenie základných princípov hmoty.
V tomto článku sa budeme venovať zaujímavej oblasti nanovedy a nanotechnológií, analyzovať ich vplyv, ako aj rozdiely medzi nimi.
Čo je nanoveda?
Štúdium vlastností a správania materiálov v nanorozmeroch je známe ako nanoveda. Nanorozmery sú založené na nanometroch a majú rozmerový rozsah od 1 do 100 nanometrov.
Nanometer (nm) je jednotka dĺžky, ktorá predstavuje jednu miliardtinu metra alebo 0,000000001 metra. Je to extrémne malá meracia stupnica, ktorá sa často používa na charakterizovanie veľkosti atómov, molekúl a, samozrejme, nanočastíc.
V tejto mierke majú materiály vysoký pomer povrchu k objemu, čo môže spôsobiť zmeny ich elektrických, optických a mechanických vlastností. Nanočastice môžu mať napríklad inú chemickú reaktivitu, optické vlastnosti a elektrickú vodivosť ako objemové materiály.
Nanoveda je multidisciplinárna oblasť, ktorá zahŕňa niekoľko vedných odborov, ako je fyzika, chémia, biológia a materiálová veda. Výskumníci v tejto oblasti skúmajú odlišné vlastnosti materiálov v nanorozmeroch, ako aj to, ako možno tieto materiály upraviť a využiť na výrobu nových technológií. Vedci môžu meniť fyzikálne, chemické, biologické a optické aspekty hmoty pôsobením na atómovej úrovni.
Ako sa vyvinula nanoveda?
Nanoveda sa postupne vyvíjala niekoľko desaťročí, pričom sa dosiahol pokrok v rôznych vedeckých oblastiach. V 50. rokoch 20. storočia fyzik Richard Feynman vymyslel pojem "nanoveda" v prezentácii s názvom "Na dne je veľa miesta", v ktorej si predstavil perspektívu ovplyvňovania a pozorovania hmoty v nanorozmeroch.
Vynájdenie techník na pozorovanie a kontrolu materiálov v nanorozmeroch bolo dôležitou súčasťou pokroku nanovedy. Míľnikom v tejto oblasti bol vynález skenovacieho tunelového mikroskopu Gerdom Binnigom a Heinrichom Rohrerom v roku 1981, ktorý vedcom po prvýkrát umožnil pozorovať jednotlivé atómy a molekuly.
Ďalším významným pokrokom bolo zistenie neočakávaných fyzikálnych a chemických vlastností pri zmenšení materiálov na nanorozmery. Pri zmenšovaní materiálov sa napríklad zvyšuje pomer ich povrchu k objemu, čo spôsobuje zmeny ich optických, elektrických a magnetických vlastností. Toto zistenie vydláždilo cestu k vytvoreniu nanotechnológie, ktorej cieľom je vyrábať nové materiály a pomôcky manipuláciou s hmotou v nanorozmeroch.
Aký je vplyv nanovedy?
Nanoveda má veľký vplyv na viaceré oblasti vedy a techniky, ako aj na celú spoločnosť. Táto oblasť výskumu viedla k objavu a vytvoreniu inovatívnych materiálov s osobitnými vlastnosťami, ako sú uhlíkové nanorúrky a grafén, ktoré majú užitočné využitie v odvetviach, ako sú lietadlá, automobily a športové vybavenie.
Využitie vlastností nanorozmerov umožnilo zmenšiť rozmery elektronických zariadení, ako sú počítačové čipy, čo viedlo k zvýšeniu výkonu, spotreby energie a cenovej dostupnosti.
Výsledkom nanovedy je aj vytvorenie inovatívnych nástrojov na diagnostiku chorôb a terapiu. Napríklad systémy na podávanie liekov v nanorozmeroch sa môžu zamerať na špecifické bunky alebo tkanivá, čím sa znižujú nežiaduce účinky a zvyšuje sa úspešnosť liečby.
Nanoveda má potenciál riešiť environmentálne problémy vrátane znečistenia a zmeny klímy, ako aj potenciál revolučne zmeniť výrobu a skladovanie energie. Nanorozmerné materiály sa napríklad môžu použiť na výrobu účinnejších katalyzátorov na odstraňovanie znečistenia.
Rozdiel medzi nanovedou a nanotechnológiou
Hoci sa názvy "nanoveda" a "nanotechnológia" niekedy používajú podobne, existuje medzi nimi jasný rozdiel.
Nanoveda je v podstate štúdium princípov riadenia materiálov a udalostí v nanorozmeroch.
Zatiaľ čo nanotechnológia sa vzťahuje na praktické aplikácie nanovedy. Zahŕňa vývoj, výrobu a používanie materiálov a technológií v nanorozmeroch na špecializované účely.
Nanotechnológia využíva poznatky a metódy nanovedy na vytváranie nových produktov, procesov a technológií v praktických aplikáciách v oblastiach, ako je medicína, energetika, elektronika a materiály.
Nanotechnológia často zahŕňa používanie nanomateriálov pri vývoji nových výrobkov a technológií. Ak sa chcete dozvedieť viac o nanomateriáloch, prečítajte si článok "Čo sú nanomateriály a prečo sú dôležité?".
Nanoveda a nanotechnológia - významné úspechy
- Nanoelektronika: Vývoj elektronických zariadení v nanorozmeroch, ako sú kvantové bodky a nanodrôty;
- Lietadlá: Nanokompozity umožnili vývoj ľahkých a vysokopevnostných materiálov pre letecké aplikácie;
- Zobrazovanie: Nanočastice sa môžu použiť ako kontrastné látky na zlepšenie zobrazovacích techník, ako sú MRI, CT a ultrazvuk, čo umožňuje skoršie a presnejšie odhalenie ochorenia;
- Tkanivové inžinierstvo: Nanomateriály možno využiť na výrobu lešení pre tkanivové inžinierstvo, ktoré umožňujú vývoj funkčných tkanív a orgánov na transplantáciu;
- Čistenie vody: Boli vytvorené membrány a filtre na čistenie vody na báze nanotechnológií, ktoré umožňujú účinnejšie odstraňovanie nečistôt a lepšiu dostupnosť čistej vody na pitie;
- Kontrola znečistenia ovzdušia: Nanočastice možno využiť na odstraňovanie znečisťujúcich látok z ovzdušia, čím sa zefektívni kontrola znečistenia ovzdušia;
- Energetická účinnosť: Nanotechnológia umožnila výrobu účinnejších technológií na výrobu a skladovanie energie, ako sú solárne články a batérie;
- Senzory: Nanorozmerné senzory majú vynikajúcu citlivosť a špecifickosť pri detekcii zmien fyzikálnych, chemických alebo biologických signálov, čo umožňuje nové prípady použitia v elektronickom snímaní a monitorovaní.
Aká je budúcnosť nanovedy?
V konečnom dôsledku je budúcnosť nanovedy veľkým prísľubom pre nové a fascinujúce pokroky a aplikácie v mnohých oblastiach. S pokrokom nanovedy je pravdepodobné, že dôjde k objavom, ktoré budú mať zásadný vplyv na spoločnosť a svet, v ktorom žijeme.
Nanoveda môže ovplyvniť mnohé oblasti vedy a techniky, od sanácie životného prostredia cez výskum potravín až po výskum vesmíru, vrátane vytvárania nových materiálov s jedinečnými vlastnosťami, ako je zvýšená pevnosť, vodivosť alebo reaktivita.
Budúcnosť nanovedy sa preto zdá byť celkom sľubná a plná príležitostí.
Vizuálne atraktívne čísla pre váš výskum
Vedecké obrázky sú určené na zobrazenie, predstavenie a zdôraznenie pojmov alebo faktov, ktoré by bolo ťažké alebo časovo náročné vyjadriť slovami. Napriek tomu, ako pri všetkom ostatnom vo výskume, musia byť uvádzané opatrne.
Ideálny prístup pre vás pridať správny druh postavy je mať správny podporovateľ po vašom boku; Pozor na graf vás prevedie týmto dôležitým procesom a poskytne vám jednoduché a ľahko použiteľné šablóny.
Prihláste sa na odber nášho newslettera
Exkluzívny vysokokvalitný obsah o efektívnom vizuálnom
komunikácia vo vede.
