Nanómetro es una unidad de longitud con el símbolo nm. 1 nm = 1 nm = 10 angstroms (una milmillonésima parte de un metro), que es aproximadamente la longitud de 10 átomos. Supongamos que el diámetro de un cabello es de 0,05 mm, que está dividido en 50.000 cabellos en promedio en la dirección radial y que el grosor de cada cabello es de aproximadamente 1 nm.
La importancia de la nanotecnología-1
La llamada nanotecnología se refiere a una tecnología completamente nueva que estudia los patrones de movimiento y las características de electrones, átomos y moléculas dentro de la escala de 0,1 a 100 nanómetros. En el proceso de estudiar la composición de la materia, los científicos han descubierto que varios o docenas de átomos o moléculas contables aislados en la nanoescala exhiben muchas propiedades nuevas. La tecnología que utiliza estas propiedades para crear dispositivos con funciones específicas se llama nanotecnología.
La principal diferencia entre la nanotecnología y la microelectrónica es que la nanotecnología estudia el control de átomos y moléculas individuales para lograr funciones específicas del dispositivo. Utiliza las fluctuaciones de los electrones para funcionar, mientras que la microelectrónica realiza su función principalmente mediante; controla la población de electrones y utiliza la naturaleza partícula de los electrones para funcionar. El objetivo del desarrollo de la nanotecnología es lograr un control efectivo de todo el mundo microscópico.
La nanotecnología es un tema integral con fuertes características transversales, y su contenido de investigación cubre una amplia gama de ciencia y tecnología modernas. Desde 65438 hasta 0993, el Comité Directivo Internacional de Nanotecnología dividió la nanotecnología en seis subdisciplinas: nanoelectrónica, nanofísica, nanoquímica, nanobiología, nanofabricación y nanometrología. Entre ellos, la nanofísica y la nanoquímica son la base teórica de la nanotecnología, y la nanoelectrónica es el contenido más importante de la nanotecnología.
Significado de Nanotecnología-2
Nanotecnología (Nanotecnología)
La nanotecnología es en realidad una tecnología que utiliza átomos y moléculas individuales para crear sustancias.
A juzgar por las investigaciones realizadas hasta el momento, existen tres conceptos sobre la nanotecnología. La primera es la nanotecnología molecular propuesta por el científico estadounidense Dr. Drexler en su libro "La máquina de la creación" en 1986. Según este concepto, se puede hacer práctica una máquina que combine moléculas, de modo que se puedan combinar varias moléculas a voluntad para crear cualquier tipo de estructura molecular. La nanotecnología para este concepto no ha logrado avances significativos.
El segundo concepto define la nanotecnología como el límite de la tecnología de micromecanizado. Es decir, una tecnología que forma artificialmente estructuras a nanoescala mediante un "procesamiento" de precisión nanométrica. Esta tecnología de procesamiento a nanoescala también lleva al límite la miniaturización de semiconductores. Incluso si la tecnología existente continúa desarrollándose, en teoría eventualmente llegará a su límite. Esto se debe a que si se reduce el ancho de línea del circuito, la película aislante que constituye el circuito se volverá extremadamente delgada, destruyendo el efecto de aislamiento. Además, existen problemas como fiebre y temblores. Para solucionar estos problemas, los investigadores están trabajando en nueva nanotecnología.
El tercer concepto se propone desde una perspectiva biológica. Resulta que los seres vivos tienen estructuras a nanoescala en células y biopelículas.
La llamada nanotecnología se refiere a una nueva tecnología que estudia los patrones de movimiento y las características de electrones, átomos y moléculas en la escala de 0,1 a 100 nanómetros. En el proceso de estudiar la composición de la materia, los científicos han descubierto que varios o docenas de átomos o moléculas contables aislados en la nanoescala exhiben muchas propiedades nuevas. La tecnología que utiliza estas propiedades para crear dispositivos con funciones específicas se llama nanotecnología.
La nanotecnología es un tema integral con fuertes características transversales, y su contenido de investigación cubre una amplia gama de ciencia y tecnología modernas.
La nanotecnología ahora incluye la nanobiología, la nanoelectrónica, los nanomateriales, la nanomecánica, la nanoquímica y otras disciplinas. Desde las tecnologías microscópicas, incluida la microelectrónica, hasta la nanotecnología, la comprensión de la humanidad del mundo microscópico es cada vez más profunda, y el nivel de comprensión y transformación del mundo microscópico por parte de las personas ha aumentado a un nivel sin precedentes. Qian Xuesen, un famoso científico chino, también señaló que las estructuras alrededor y por debajo de los nanómetros son el foco de la próxima etapa del desarrollo científico y tecnológico. Esta será una revolución tecnológica, que provocará otra revolución industrial en el siglo XXI.
Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de la etapa de aplicación, debido a que la nanotecnología tiene perspectivas de aplicación extremadamente amplias, los países desarrollados como Estados Unidos, Japón y el Reino Unido conceden gran importancia a la nanotecnología y han formularon planes de investigación, realizaron investigaciones relevantes.
Características de los dispositivos nanoelectrónicos
El rendimiento de los dispositivos electrónicos fabricados mediante nanotecnología es mucho mejor que el de los dispositivos electrónicos tradicionales;
La velocidad de trabajo de los dispositivos nanoelectrónicos es rápida. Es 1.000 veces mayor que el de los dispositivos de silicio, por lo que el rendimiento del producto se puede mejorar considerablemente. Bajo consumo de energía, el consumo de energía de los dispositivos nanoelectrónicos es solo 1/1000 del de los dispositivos de silicio. Hay una enorme cantidad de información almacenada. En un disco óptico de 5 pulgadas, cuyo tamaño es menor que la palma de la mano, se puede almacenar toda la colección de al menos 30 bibliotecas de Beijing. De tamaño pequeño y peso liviano, puede reducir en gran medida el tamaño y el peso de varios productos electrónicos.
Los nanomateriales son "gruñones"
Las partículas de nanometales son inflamables y explosivas. Varias partículas nanométricas de cobre metálico o partículas metálicas de aluminio provocarán una combustión violenta y una explosión al entrar en contacto con el aire. Por lo tanto, el polvo de partículas nanometálicas se puede utilizar para fabricar explosivos potentes y el combustible sólido de los cohetes puede producir un mayor empuje. El uso de polvo de partículas nanometálicas como catalizador puede acelerar la velocidad de las reacciones químicas y aumentar en gran medida el rendimiento de la síntesis química.
Los bloques nanometálicos son resistentes a la compresión y a la tracción. El polvo de nanopartículas metálicas se convierte en bloques de materiales metálicos, que son más de diez veces más resistentes que los metales comunes y se pueden estirar varias veces. Utilizado para fabricar aviones, automóviles y barcos, el peso se puede reducir a una décima parte del peso original.
Las nanocerámicas son a la vez rígidas y flexibles. Las nanocerámicas son plásticos fabricados a partir de polvos de partículas cerámicas a nanoescala, que han supuesto una revolución en la industria cerámica. Cuando se apliquen nanocerámicas a los motores, los automóviles funcionarán más rápido y los aviones volarán más alto.
Las partículas de nanoóxido coloreadas de los materiales de nanoóxido pueden cambiar rápidamente de color bajo la irradiación de la luz o la acción de un campo eléctrico. Gafas perfectas para soldados que protegen sus pistolas láser. Las vallas publicitarias hechas de materiales de nanoóxido se volverán más coloridas bajo la acción de la electricidad y la luz.
Los materiales nano semiconductores son sorprendentes. Los materiales nanosemiconductores pueden emitir luz de varios colores, pueden convertirse en pequeñas fuentes de luz láser y también pueden convertir la energía luminosa de la luz solar absorbida en energía eléctrica. Los coches y casas solares fabricados con ellos tienen un gran valor medioambiental. Varios sensores fabricados con nanosemiconductores pueden detectar con sensibilidad cambios en la temperatura, la humedad y la composición atmosférica, y serán ampliamente utilizados en el monitoreo de los gases de escape de los automóviles y en la protección del medio ambiente atmosférico.
La nanomedicina salva vidas combinando fármacos con nanopartículas magnéticas. Después de la administración, estas nanopartículas pueden moverse libremente a través de los vasos sanguíneos y los tejidos corporales. Luego se aplica un campo magnético fuera del cuerpo humano como guía, de modo que el fármaco se concentra en el tejido enfermo y el efecto del tratamiento farmacológico mejorará enormemente. Las partículas de nanofármacos también se pueden utilizar para bloquear los capilares y "matar de hambre" a las células cancerosas muertas. Las nanopartículas también se pueden utilizar para separar células del cuerpo humano y también para transportar ADN para tratar defectos genéticos. En la actualidad, las nanopartículas magnéticas han logrado separar células cancerosas y células normales en animales, y han tenido éxito en ensayos clínicos para el tratamiento de enfermedades de la médula ósea humana, mostrando perspectivas prometedoras.
Los nanosatélites volarán hacia el cielo, cortando y construyendo materiales libremente según los deseos de la gente en el mundo de tamaño nanométrico. Esta tecnología se llama tecnología de nanofabricación. La tecnología de nanofabricación puede integrar diferentes materiales. No solo tiene la función de un chip, sino que también puede detectar señales de ondas electromagnéticas (incluidas la luz visible, la luz infrarroja y la luz ultravioleta) y puede completar instrucciones de computadora al mismo tiempo. Este es un dispositivo nanointegrado. La aplicación de este dispositivo integrado a un satélite puede reducir en gran medida el peso y el volumen del satélite, facilitando su lanzamiento y reduciendo costes.
La nanotecnología ha entrado en la vida de las personas.
El 27 de septiembre, expertos del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China anunciaron el desarrollo exitoso de un nuevo tipo de material de interfaz nanomaterial-superhidrófobo. Este material es súper hidrofóbico y súper oleofóbico y se puede convertir en textiles que no necesitan lavarse con agua y no se manchan con aceite. Se utiliza en superficies de construcción para evitar el empañamiento y la congelación, y para evitar la limpieza manual. Los expertos dicen que los textiles, los materiales de construcción, los productos químicos, el petróleo, los automóviles, los equipos militares, los equipos de comunicaciones y otros campos desencadenarán inevitablemente una "revolución de los materiales" causada por la nanotecnología.
Gracias a los repetidos esfuerzos de los científicos, la palabra "nano", que nos era desconocida hace unos años, ahora aparece con frecuencia en nuestro punto de mira.
Nano es una unidad de longitud. 1 nanómetro equivale a una milmillonésima parte de un metro y 20 nanómetros equivalen a un tercio de un cabello humano. Desde los años 1990, científicos de todo el mundo participan en una "nanoguerra": estudian las leyes y características del movimiento de electrones, átomos y moléculas en un espacio de 0,10 a 100 nanómetros.
Por supuesto, China no se queda atrás.
En 1993, el Laboratorio de Física del Vacío de Beijing de la Academia de Ciencias de China manipuló con éxito átomos y escribió con éxito la palabra "China", lo que marcó que China comenzó a ocupar un lugar en el campo internacional de la nanotecnología y estaba a la vanguardia de la ciencia y la tecnología internacionales. .
En 1998, el grupo de Fan Shoushan de la Universidad de Tsinghua convirtió nitruro de galio en nanocristales unidimensionales por primera vez en el mundo. Ese mismo año, los científicos chinos prepararon con éxito nanopolvo de diamante, que fue elogiado por publicaciones internacionales por "convertir la paja del tetracloruro de carbono en diamante para fabricar oro".
De 65438 a 0999, el equipo de investigación dirigido por el profesor Xue Zengquan de la Universidad de Pekín ensambló nanotubos de carbono de pared simple sobre una superficie metálica por primera vez en el mundo, ensamblando la sonda más delgada del mundo con buen rendimiento.
La investigación dirigida por el Dr. Cheng Huiming de la Academia de Ciencias de China combina nanomateriales de carbono de alta calidad y es el resultado más convincente reconocido hasta ahora en el campo de la "investigación con nanotubos de carbono para almacenamiento de hidrógeno".
Un equipo de investigación dirigido por Xie, investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, desarrolló los nanotubos de carbono más delgados del mundo, con un diámetro de 0,5 nanómetros, muy cerca del límite teórico de 0,4 nanómetros. . El equipo de investigación también sintetizó con éxito el nanotubo de carbono más largo del mundo, creando "el 3 mm más grande del mundo".
En la batalla por el tema "nano", el pueblo chino aparece con frecuencia, especialmente en campos como la síntesis de nanotubos de carbono y el almacenamiento de información de alta densidad. No se puede subestimar la fuerza de China.
Gracias a los esfuerzos de la comunidad científica, "nano" ya no es un frío término científico. Ha salido del laboratorio y ha penetrado en las necesidades cotidianas de la vida del pueblo chino.
El entorno de vida es cada vez más respetuoso con el medio ambiente. La pintura tradicional tiene poca lavabilidad y, con el tiempo, la pared adquirirá varios tonos. Ahora existe un nuevo tipo de recubrimiento con nanotecnología, que no solo mejora la lavabilidad más de diez veces, sino que también tiene volátiles orgánicos extremadamente bajos, no es tóxico, es inofensivo y no tiene olor. Resuelve eficazmente el problema de los gases nocivos. no se pueden descargar lo más rápido posible debido al sellado reforzado de los edificios.
La exposición prolongada del cuerpo humano a ondas electromagnéticas y rayos ultravioleta puede provocar un aumento de diversas morbilidades o afectar a la fertilidad normal. Ahora, ya se dispone de ropa resistente a la radiación, que utiliza nanotecnología (ropa de trabajo informática de alta tecnología y ropa de maternidad). Los científicos y técnicos mezclan sustancias de tamaño nanométrico a prueba de radiación en fibras para crear una "nano-ropa" que puede bloquear más del 95% de la radiación ultravioleta o electromagnética, no es volátil e insoluble en agua y mantiene capacidades de protección contra la radiación durante un tiempo. mucho tiempo.
Del mismo modo, la ropa hecha de tejidos de fibras químicas puede generar fácilmente electricidad estática debido a la fricción. Agregar pequeñas cantidades de nanopartículas metálicas a la producción puede eliminar la molesta electricidad estática.
La contaminación blanca también se ha topado con poderosos desafíos por parte de la "nano". Los científicos utilizan equipos especialmente desarrollados para triturar almidón degradable y plástico no degradable a la "nanoescala" y luego combinarlos físicamente. Esta nueva materia prima se puede utilizar para producir películas plásticas agrícolas 100% degradables, vajillas desechables, bolsas de embalaje diversas y otros productos similares. Una prueba de campo de 4 a 5 años de película de mantillo agrícola muestra que el almidón se degrada completamente en agua y dióxido de carbono en 70 a 90 días, mientras que el plástico se convierte en partículas finas inofensivas para el suelo y el aire y también se degrada completamente en agua y dióxido de carbono en 17 días. meses. Los expertos dicen que este es un avance sustancial para resolver por completo la contaminación blanca.
A través de transmisiones de televisión, libros e Internet, hemos aprendido poco a poco sobre "nano", y "nano" también nos está cambiando silenciosamente.
Nano Precision News
En 1959, el físico teórico Richard Feynman dio una conferencia en Caltech y propuso que era posible ensamblar átomos o moléculas.
En 1981, los científicos inventaron el microscopio de efecto túnel, una importante herramienta para estudiar nanopartículas, desde la que se puede observar el mundo atómico y molecular.
La primera Conferencia Internacional de Nanotecnología se celebró en Baltimore, EE. UU., en 1990, y nació la nanotecnología.
En 1991, los nanotubos de carbono fueron descubiertos por el ser humano. Su masa es una sexta parte del mismo volumen del acero, pero su resistencia es 10 veces mayor que la del hierro, lo que lo convierte en un tema candente en la investigación en nanotecnología.
En 1993, tras la erradicación de los grupos atómicos en la Universidad de Stanford en los Estados Unidos en 1989 y la expulsión de "IBM" de IBM en los Estados Unidos en 1999, el Laboratorio de Física del Vacío de Beijing de la Academia China de Ciencias manipuló con éxito átomos para escribir la palabra "China".
En 1997, unos científicos americanos lograron mover un solo electrón por primera vez. Esta tecnología podría utilizarse para desarrollar ordenadores cuánticos con velocidades y capacidad de almacenamiento miles de veces mayores que las actuales. Ese mismo año, la Universidad de Nueva York descubrió que el ADN podía utilizarse para crear dispositivos mecánicos a nanoescala.
En 1999, científicos brasileños y estadounidenses inventaron la "escala" más pequeña del mundo mientras realizaban experimentos con nanotubos de carbono, que podían pesar una milmillonésima de gramo de un objeto, equivalente al peso de un virus desde entonces; , científicos alemanes desarrollaron una "báscula" que podía pesar un solo átomo, batiendo el récord creado conjuntamente por científicos estadounidenses y brasileños. Ese mismo año, científicos estadounidenses descubrieron interruptores orgánicos en una sola molécula, demostrando que se podían desarrollar dispositivos electrónicos e informáticos a nivel molecular.
Nano curiosidades
Escucha el sonido de las bacterias nadando
El Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, California, EE. UU., está desarrollando actualmente un dispositivo llamado "nano micrófono". " ” micrófono en miniatura. Los diminutos sensores permiten a los científicos escuchar los sonidos de las bacterias individuales nadando y el flujo de fluidos celulares, informa Business Week. El nanomicrófono artificial está hecho de finos tubos de carbono. Precisamente por su pequeño tamaño y su alta sensibilidad, este micrófono puede responder bajo una presión muy pequeña, lo que permite a los investigadores que lo monitorean obtener información sonora relevante.
Con este nuevo producto, los científicos podrán detectar la existencia de vida en otros planetas y el crecimiento y desarrollo de células individuales en organismos. El proyecto de desarrollo del instrumento ha sido aprobado por la NASA, que también ha proporcionado el apoyo técnico necesario al laboratorio mencionado.
La "nano agua" previene las violaciones
Según el informe "People's Daily", una empresa de Guangzhou afirmó recientemente que ha producido una "nano agua" hecha de piedra medicinal y materiales especiales. nanomateriales. Mientras lo pongas en agua, puedes beber agua sucia. El consumo prolongado de "nanoagua" puede resistir la fatiga y la hipoxia, e incluso puede "mejorar la capacidad de las mujeres para evitar que los gánsteres violen". Se entiende que cada caja de nanoperlas cuesta 300 yuanes, y comprar un juego completo de equipo (un dispensador de agua, un balde de agua y diez cajas de nanoperlas) cuesta 3.800 yuanes. El hombre de 76 años de apellido He, persuadido por el vendedor, no sólo creía en los efectos milagrosos de la nanoagua, sino que también le gustaba el método de venta de la nanoagua. El anciano sacó 220.000 yuanes de su familia y compró 75 juegos de nanounidades de agua, y luego esperó un dividendo mensual de 20.000 yuanes.
El Escuadrón de Inspección Económica de la sucursal de Dongshan de la Administración Municipal de Industria y Comercio de Guangzhou investigó y trató con la empresa el 3 de abril. El nanoagua que pretende crear un milagro científico y tecnológico no tiene ninguna instrucción de identificación científica y tecnológica. Los productos de envasado de nanoagua de la empresa no tienen licencia de producción ni certificado de producto.