Nanoznanost in nanotehnologija sta povezani področji, ki raziskujeta edinstvene lastnosti materialov na nanometrski ravni. Materiali imajo na tej ravni značilnosti in se obnašajo drugače kot na višjih ravneh, zato sta nanoznanost in nanotehnologija pomembni za ustvarjanje novih tehnologij in razumevanje temeljnih načel materije.
V tem članku se bomo poglobili v zanimivo področje nanoznanosti in nanotehnologije ter analizirali njun vpliv in razlike med njima.
Kaj je nanoznanost?
Preučevanje značilnosti in obnašanja materialov na nanometrski ravni je znano kot nanoznanost. Nanoobmočje temelji na nanometru in ima dimenzijski razpon od 1 do 100 nanometrov.
Nanometer (nm) je dolžinska enota, ki znaša eno milijardinko metra ali 0,000000001 metra. Gre za izredno majhno merilno skalo, ki se pogosto uporablja za opredelitev velikosti atomov, molekul in seveda nanodelcev.
Na tej ravni imajo materiali veliko razmerje med površino in prostornino, kar lahko povzroči spremembe njihovih električnih, optičnih in mehanskih lastnosti. Nanodelci imajo lahko na primer drugačno kemijsko reaktivnost, optične lastnosti in električno prevodnost kot materiali v razsutem stanju.
Nanoznanost je multidisciplinarno področje, ki vključuje več znanstvenih področij, kot so fizika, kemija, biologija in znanost o materialih. Raziskovalci na tem področju raziskujejo posebne značilnosti materialov v nanometrskih razsežnostih ter načine, kako te materiale spreminjati in izkoriščati za izdelavo novih tehnologij. Znanstveniki lahko z delovanjem na atomski ravni spremenijo fizikalne, kemijske, biološke in optične vidike snovi.
Kako se je razvila nanoznanost?
Nanoznanost se je v več desetletjih postopoma razvijala in napredovala na različnih znanstvenih področjih. V 50. letih prejšnjega stoletja je fizik Richard Feynman izumil izraz "nanoznanost" v predstavitvi z naslovom "Na dnu je veliko prostora", v kateri si je predstavljal možnost vplivanja na snov na nanometrski ravni in njeno videnje.
Izum tehnik za opazovanje in nadzor materialov na nanoskali je bil ključnega pomena za razvoj nanoznanosti. Mejnik na tem področju je bil izum skenirnega tunelskega mikroskopa Gerda Binniga in Heinricha Rohrerja leta 1981, ki je znanstvenikom prvič omogočil opazovanje posameznih atomov in molekul.
Pomemben napredek je bil tudi odkritje nepričakovanih fizikalnih in kemijskih lastnosti, ko so bili materiali zmanjšani na nano raven. Ko se materiali zmanjšajo, se na primer poveča razmerje med njihovo površino in prostornino, kar povzroči spremembe njihovih optičnih, električnih in magnetnih lastnosti. Ta ugotovitev je utrla pot za nastanek nanotehnologije, katere cilj je izdelati nove materiale in pripomočke z manipulacijo snovi na nanometrski ravni.
Kakšen je vpliv nanoznanosti?
Nanoznanost ima velik vpliv na več področij znanosti in tehnologije ter na družbo kot celoto. Na tem raziskovalnem področju so bili odkriti in ustvarjeni inovativni materiali z izrazitimi lastnostmi, kot so ogljikove nanocevke in grafen, ki se koristno uporabljajo v sektorjih, kot so letalstvo, avtomobilizem in športna oprema.
Uporaba značilnosti na nano ravni je omogočila zmanjšanje velikosti elektronske opreme, kot so računalniški čipi, s čimer se je povečala zmogljivost, poraba energije in cenovna dostopnost.
Nanoznanost je omogočila tudi izdelavo inovativnih orodij za diagnosticiranje bolezni in terapije. Sistemi za dostavo zdravil v nanometrskih razsežnostih lahko na primer ciljajo na določene celice ali tkiva, kar zmanjšuje neželene učinke in povečuje uspešnost zdravljenja.
Nanoznanost lahko reši okoljska vprašanja, vključno z onesnaževanjem in podnebnimi spremembami, ter revolucionarno spremeni pridobivanje in shranjevanje energije. Materiale na nanometrski ravni je na primer mogoče uporabiti za izdelavo učinkovitejših katalizatorjev za odstranjevanje onesnaženja.
Razlika med nanoznanostjo in nanotehnologijo
Čeprav se imeni "nanoznanost" in "nanotehnologija" včasih uporabljata podobno, je med njima jasna razlika.
Nanoznanost je v bistvu preučevanje načel nadzora materialov in dogodkov na nanoskali.
Medtem ko se nanotehnologija nanaša na praktično uporabo nanoznanosti. Vključuje razvoj, proizvodnjo in uporabo materialov in tehnologij v nanometrskih razsežnostih za specializirane cilje.
Nanotehnologija uporablja znanje in metode nanoznanosti za ustvarjanje novih izdelkov, procesov in tehnologij v praktični uporabi na področjih, kot so medicina, energetika, elektronika in materiali.
Nanotehnologija pogosto vključuje uporabo nanomaterialov pri razvoju novih izdelkov in tehnologij. Če želite izvedeti več o nanomaterialih, preberite članek "Kaj so nanomateriali in zakaj so pomembni?".
Glavni dosežki na področju nanoznanosti in nanotehnologije
- Nanoelektronika: Razvoj elektronskih naprav v nanometrskem merilu, kot so kvantne pike in nanožice;
- Zrakoplov: Nanokompoziti so omogočili razvoj lahkih materialov z visoko trdnostjo za uporabo v zrakoplovih;
- Slikanje: Nanodelce lahko uporabimo kot kontrastna sredstva za izboljšanje tehnik slikanja, kot so MRI, CT in ultrazvok, kar omogoča zgodnejše in natančnejše odkrivanje bolezni;
- Inženiring tkiv: Nanomateriale je mogoče uporabiti za izdelavo podlag za tkivno inženirstvo, kar omogoča razvoj delujočih tkiv in organov za presaditev;
- Čiščenje vode: Ustvarjene so bile membrane in filtri za čiščenje vode na osnovi nanotehnologije, ki omogočajo učinkovitejše odstranjevanje nečistoč in boljšo razpoložljivost čiste vode za pitje;
- Nadzor nad onesnaževanjem zraka: Nanodelce je mogoče uporabiti za odstranjevanje onesnaževal iz zraka, kar omogoča učinkovitejši nadzor onesnaženosti zraka;
- Energetska učinkovitost: Nanotehnologija je omogočila izdelavo učinkovitejših tehnologij za pridobivanje in shranjevanje energije, kot so sončne celice in baterije;
- Senzorji: Senzorji na nanometrski ravni imajo odlično občutljivost in specifičnost pri zaznavanju sprememb fizikalnih, kemičnih ali bioloških signalov, kar omogoča nove primere uporabe pri elektronskem zaznavanju in spremljanju.
Kakšna je prihodnost nanoznanosti?
Konec koncev prihodnost nanoznanosti obeta veliko novih in zanimivih napredkov in aplikacij na številnih področjih. Z napredkom nanoznanosti bo verjetno prišlo do odkritij, ki bodo bistveno vplivala na družbo in svet, v katerem živimo.
Nanoznanost lahko vpliva na številna področja znanosti in inženirstva, od sanacije okolja do raziskav hrane in raziskovanja vesolja, vključno z ustvarjanjem novih materialov z edinstvenimi lastnostmi, kot so večja trdnost, prevodnost ali reaktivnost.
Zato se zdi, da je prihodnost nanoznanosti zelo obetavna in polna priložnosti.
Vizualno privlačne številke za vaše raziskave
Znanstvene slike so namenjene prikazu, predstavitvi in poudarjanju konceptov ali dejstev, ki bi jih bilo težko ali zamudno predstaviti z besedami. Vendar jih je treba, tako kot vse drugo v raziskovanju, uvesti previdno.
Najboljši način za dodajanje pravih številk je, da imate ob sebi pravega podpornika; Opazujte graf vas bo vodil skozi ta ključni proces in vam ponudil preproste in enostavne predloge za uporabo.
Naročite se na naše novice
Ekskluzivna visokokakovostna vsebina o učinkovitih vizualnih
komuniciranje v znanosti.
