Från nanovetenskap till nanoteknik: Påverkan och skillnader

Nanovetenskap och nanoteknik är två sammanlänkade områden som undersöker de unika egenskaperna hos material på nanoskalan. Material har egenskaper och beteenden på denna skala som skiljer sig från dem som finns på högre skalor, vilket gör nanovetenskap och nanoteknik viktiga för att skapa ny teknik och förstå grundläggande principer för materia.

I den här artikeln kommer vi att fördjupa oss i det intressanta området nanovetenskap och nanoteknik och analysera deras inverkan samt deras skillnader.

Vad är nanovetenskap?

Studiet av materialens egenskaper och beteende på nanoskalan kallas nanovetenskap. Nanoskalan är baserad på nanometern och har ett dimensionsintervall på mellan 1 och 100 nanometer.

En nanometer (nm) är en längdenhet som är en miljarddel av en meter, eller 0,000000001 meter. Det är en extremt liten mätskala som ofta används för att karakterisera storleken på atomer, molekyler och, naturligtvis, nanopartiklar.

I den här skalan har materialen en stor yta i förhållande till volymen, vilket kan orsaka förändringar i deras elektriska, optiska och mekaniska egenskaper. Nanopartiklar kan t.ex. ha en annan kemisk reaktivitet, optiska egenskaper och elektrisk ledningsförmåga än bulkmaterial.

Nanovetenskap är ett tvärvetenskapligt område som omfattar flera vetenskapliga områden som fysik, kemi, biologi och materialvetenskap. Forskare inom detta område undersöker de olika egenskaperna hos material i nanoskala, samt hur dessa material kan modifieras och utnyttjas för att producera ny teknik. Forskare kan förändra de fysiska, kemiska, biologiska och optiska aspekterna av materia genom att arbeta på atomnivå.

Hur utvecklades nanovetenskapen?

Nanovetenskapen har utvecklats gradvis under flera decennier, med framsteg inom en rad olika vetenskapliga områden. På 1950-talet uppfann fysikern Richard Feynman termen "nanovetenskap" i en presentation med titeln "There's Plenty of Room at the Bottom", där han föreställde sig möjligheten att påverka och se materia på en nanoskala.

Uppfinningen av tekniker för att se och kontrollera material på nanoskalan var en viktig del i utvecklingen av nanovetenskapen. Gerd Binnigs och Heinrich Rohrers uppfinning av sveptunnelmikroskopet 1981 var en milstolpe inom detta område och gjorde det möjligt för forskare att observera enskilda atomer och molekyler för första gången.

Ett annat viktigt framsteg var upptäckten av oväntade fysikaliska och kemiska egenskaper när material förminskades till nanoskala. När material görs mindre ökar t.ex. deras yta i förhållande till volymen, vilket leder till förändringar i deras optiska, elektriska och magnetiska egenskaper. Denna upptäckt banade väg för nanotekniken, som syftar till att ta fram nya material och prylar genom att manipulera materia på nanonivå.

Vilken inverkan har nanovetenskapen?

Nanovetenskap har haft ett stort inflytande på flera områden inom vetenskap och teknik, liksom på samhället som helhet. Detta forskningsområde har resulterat i upptäckten och skapandet av innovativa material med distinkta egenskaper, såsom kolnanorör och grafen, som har användbara tillämpningar inom sektorer som flygplan, bilar och sportutrustning.

Utnyttjandet av egenskaper i nanoskala har gjort det möjligt att minska storleken på elektronisk utrustning, t.ex. datorchip, vilket har lett till bättre prestanda, lägre energiförbrukning och lägre pris.

Nanovetenskapen har också resulterat i innovativa verktyg för diagnostik och behandling av sjukdomar. Läkemedelssystem på nanonivå kan t.ex. riktas mot specifika celler eller vävnader, vilket minskar biverkningarna och ökar behandlingsresultaten.

Nanovetenskapen har potential att lösa miljöproblem som föroreningar och klimatförändringar samt att revolutionera energiproduktion och energilagring. Material i nanoskala kan till exempel användas för att skapa effektivare katalysatorer för rening av föroreningar.

Skillnad mellan nanovetenskap och nanoteknik

Även om namnen "nanovetenskap" och "nanoteknik" ibland används på samma sätt, finns det en tydlig skillnad mellan de två.

I grund och botten handlar nanovetenskap om att studera principerna för kontroll av material och händelser på nanonivå.

Medan nanoteknik avser nanovetenskapens praktiska tillämpningar. Det innebär utveckling, tillverkning och användning av material och teknik i nanoskala för specialiserade mål.

Nanoteknik tillämpar nanovetenskapliga kunskaper och metoder för att skapa nya produkter, processer och tekniker i praktiska tillämpningar inom områden som medicin, energi, elektronik och material.

Nanoteknik omfattar ofta användning av nanomaterial i utvecklingen av nya produkter och tekniker. Om du vill veta mer om nanomaterial kan du läsa artikeln "Vad är nanomaterial och varför är de viktiga?".

Nanovetenskap och nanoteknik - viktiga framsteg

Nanoelektronik: Utveckling av elektroniska enheter i nanoskala, t.ex. kvantprickar och nanotrådar;

Flygplan: Nanokompositer har gjort det möjligt att utveckla lätta och höghållfasta material för flygplanstillämpningar;

Bildbehandling: Nanopartiklar kan användas som kontrastmedel för att förbättra avbildningstekniker som MR, CT och ultraljud, vilket möjliggör tidigare och mer exakt upptäckt av sjukdomar;

Vävnadsteknik: Nanomaterial kan användas för att tillverka byggnadsställningar för vävnadsteknik, vilket gör det möjligt att utveckla fungerande vävnader och organ för transplantation;

Rening av vatten: Nanoteknikbaserade membran och filter för vattenrening har skapats, vilket möjliggör effektivare avlägsnande av föroreningar och förbättrad tillgång till rent dricksvatten;

Kontroll av luftföroreningar: Nanopartiklar kan användas för att avlägsna föroreningar från luften, vilket gör kontrollen av luftföroreningar mer effektiv;

Energieffektivitet: Nanotekniken har gjort det möjligt att ta fram effektivare tekniker för energiproduktion och energilagring, t.ex. solceller och batterier;

Sensorer: Sensorer i nanoskala har utmärkt känslighet och specificitet när det gäller att upptäcka förändringar i fysiska, kemiska eller biologiska signaler, vilket möjliggör nya användningsområden inom elektronisk avkänning och övervakning.

Hur ser framtiden ut för nanovetenskapen?

I slutändan är nanovetenskapens framtid mycket lovande för nya och fascinerande framsteg och tillämpningar inom ett brett spektrum av områden. I takt med att nanovetenskapen utvecklas är det troligt att det kommer att göras upptäckter som kommer att ha ett betydande inflytande på samhället och den värld vi lever i.

Nanovetenskapen har möjlighet att påverka många områden inom vetenskap och teknik, från miljösanering till livsmedelsforskning och rymdforskning, inklusive skapandet av nya material med unika egenskaper som ökad styrka, ledningsförmåga eller reaktivitet.

Därför verkar framtiden för nanovetenskapen vara mycket lovande och full av möjligheter.

Visuellt tilltalande figurer för din forskning

Vetenskapliga figurer är avsedda att visa, introducera och belysa begrepp eller fakta som skulle vara svåra eller tidskrävande att förmedla i ord. Men precis som med allt annat inom forskning måste de introduceras med försiktighet.

Det perfekta sättet för dig att lägga till rätt typ av siffror är att ha rätt supporter vid din sida; Tänk på grafen är den som leder dig genom denna kritiska process och förser dig med enkla och lättanvända mallar.

Skapa ditt eget grafiska abstrakt