Nanonauka to pojęcie mało znane, chociaż niesłusznie, bo zajmuje się rzeczami, które mają znaczący wpływ na wiele obszarów, od przemysłu, przez lotnictwo i obronność, elektronikę, aż po medycynę oraz farmację. Jej przedmiotem są struktury i systemy zredukowane w przynajmniej jednym wymiarze to rozmiarów nanometrycznych, czyli wykazujących inne właściwości niż zwyczajne obiekty w makroskopowej skali.
JAK BADAMY NANOSTRUKTURY?
Nanostruktury, tworzone przez nanocząstki, rzecz jasna sprawiają pewne trudności poznawsze, a bez ich zbadania nie jest możliwe zastosowanie. W związku z tym istnieje kilka technik obrazowania i analizy tych małych bądź płaskich, zależnie od ilości zredukowanych wymiarów, tworów.
W celu obrazowania używa się mikroskopu sił atomowych, w skrócie AFM, który pozwala uzyskać obraz z dokładnością do pojedynczego atomu. Mikroskop wykorzystuje w tym celu siły atomowe i co ciekawe bada nie tylko kształt powierzchni próbki, ale również siłę oddziaływań atomowych.
Dla analizy właściwości nanostruktur korzysta się z kolei z dwóch technik - spektroskopowej i dyfrakcyjnej, które wykorzystują fizyczne właściwości, czyli właśnie zjawisko widma spektroskopowego oraz dyfrakcji.
GRAFEN I INNE NANOMATERIAŁY
Szalenie medialny grafen nie jest jedynym materiałem, którym zajmuje się nanonauka. Istnieją nanomateriały zarówno trójwymiarowe, dwu- i jednowymiarowe, jak i... zerowowymiarowe czyli punktowe. Ich struktura jest różna, ale łączy je jedno - ich cząstki (a właściwie nanocząstki) mają inne właściwości niż pierwsza z brzegu cząstka w makroskali.
Jeśli czytaliście mój wpis o komputerach kwantowych, być może pamiętacie że obiekty w odpowiednio małej skali mają właściwości kwantowe, a nie te obserwowane w fizyce klasycznej. Natomiast nanocząstki posiadają dualną naturę, słowem łączą zalety świata kwantowego i tego zbudowanego w makroskali.
Oczywista oczywistość, nanocząstki są bardzo małe. To również ma znaczenie, szczególnie w rozwoju medycyny i farmacji. Maleńkie rozmiary pozwalają bowiem przenikać przez większość barier, w szczególności bariery bioorganiczne, takie jak ścianki naczyń. Poza tym niektóre nanocząstki i nanomateriały cechują się bardzo rozwiniętą powierzchnią właściwą, co zwiększa z kolei ich właściwości absorpcyjne.
Stosunkowo łatwe do pozyskania nanomateriały z atomów węgla - nanorurki, fulereny i grafen - są generalnie lżejsze, bardziej wytrzymałe, elastyczniejsze, obdarzone lepszą przewodnością, mniejszym tarciem i rezystancją niż jakiekolwiek klasyczne materiały.
POZYSKIWANIE NANOMATERIAŁÓW
Wyróżniamy dwa podejścia do wytwarzania nanotechnologicznego - klasyczne i futurystyczne. To pierwsze zakłada duży nakład sił i środków, a więc maszyn, materiałów i energii. Jest jednak prostsze do opanowania i generalnie dostępne dla współczesnej nauki oraz technologii. Do tego rodzaju sposobów pozyskiwania nanomateriałów zaliczamy technologie proszkowe i techniki litograficzne.
Podejście futurystyczne, chociaż docelowo znacznie tańsze od klasycznego, zakłada posłużenie się naturalnymi procesami, których wywołanie nie jest proste, szczególnie procesem tak zwanej samoorganizacji. Ujmując sprawy najogólniej, samoorganizacja jest zjawiskiem spontanicznego łączenia się cząstek w określone struktury.
Jak podoba Ci się ten krótki wstęp do nanonauki, czy uważasz że jest to dziedzina warta zgłębienia na własną rękę? Czy grafen to następca krzemu? A może nanocząstki jeszcze długo pozostaną jedynie obiektem teoretycznego zainteresowania naukowców?
Komentarze
Prześlij komentarz
Komentarze są moderowane. Nie ma cenzury, bronię się przed spamem. :)