Tota la matèria que ens envolta està formada per àtoms i molècules. Per entendre el comportament d 'un determinat material quàntic es busquen les característiques dels àtoms. Però amb l'arribada de la investigació, es va trobar que existeix una escala molt menor que l'escala molecular. És la nanoescala que mesura la milmillonèsima part de metre. Un àtom d’una matèria mesura aproximadament 0,1 nm. Com que els àtoms són els components bàsics de la matèria, a escala nanomètrica es poden disposar aquests àtoms junts per formar nous materials. Tota la investigació al voltant de l’estudi i les invencions relacionades amb les propietats dels elements a aquesta nanoescala s’anomena Nanotecnologia.
Què és la nanotecnologia?
El terme nano es refereix a l’escala de la milmillonèsima part del metre. Aquesta és més petita que la longitud d'ona de la llum. La nanotecnologia fa referència a totes les investigacions relacionades amb la manipulació de la matèria a escala nanomètrica. Es va trobar que les propietats quàntiques de la matèria a escala nanomètrica difereixen de les de l’escala atòmica. Per tant, la investigació associada a la nanotecnologia és molt àmplia i inclou molts camps de la ciència, com ara la química orgànica, la biologia molecular, la ciència de superfícies, l’emmagatzematge d’energia, l’enginyeria molecular, Semiconductor física i microfabricació.
Conceptes bàsics
La investigació de la matèria a nanoescala és fascinant, ja que és l’etapa bàsica en què els àtoms estan disposats junts. Així, es poden formar molts tipus diferents de materials manipulant la matèria a aquesta escala. La nanoescala oscil·la entre 1 i 100 nm. És més petit que l’escala microscòpica i més gran que l’escala atòmica. Com que la investigació al voltant d'aquesta tecnologia implica diverses propietats de la matèria, és important tenir un bagatge sòlid en múltiples ciències.
Nanotecnologia
A nivell de nanoescala, les regles de la mecànica quàntica del material són molt diferents del seu nivell atòmic. Per exemple, un material que es comporta com a aïllant en forma molecular es pot comportar com a semiconductor quan es desglossa a nanoescala. En aquest nivell, el punt de fusió de les substàncies també pot canviar a causa d’un augment de la superfície. Tota la recerca al voltant de la nanotecnologia actual implica l’estudi d’aquestes propietats a escala nanomètrica i saber-les utilitzar per a noves aplicacions.
Avui en dia, la nanotecnologia també es refereix a la ciència de construir articles de baix a dalt mitjançant les eines i la tecnologia disponibles avui en dia, per formar productes d’alt rendiment.
Tipus de nanotecnologia
Com que la nanotecnologia s’ocupa de l’estudi de la matèria a escala nanomètrica, i les ciències a aquesta escala passen a la nanotecnologia. La ciència que tracta de la manipulació de la matèria per formar un alt rendiment transistors i microprocessadors es coneix com a nanoenginyeria. Quan s’utilitza la nanotecnologia per produir productes farmacèutics, es coneix com a nanomedicina. La nanotecnologia s’utilitza molt per a la fabricació de dispositius electrònics coneguts com a nanoelectrònica.
La nanotecnologia té dos tipus d’enfocaments: l’enfocament de baix a dalt i l’enfocament Top-dow. En l'enfocament de baix a dalt, els materials es formen a partir de components petits que es mouen cap a components més grans. En l’enfocament de dalt a baix, els nanomaterials es formen a partir d’entitats més grans.
Amb el pas dels anys, la nanotecnologia també es va desenvolupar com a nanomecànica, nanofotònica i nanoionica, proporcionant una base científica bàsica per a la nanotecnologia.
Usos de la nanotecnologia
Els materials a nanoescala s’utilitzen per a aplicacions massives. Es formen nanofilers que s’utilitzen a les cèl·lules solars per reduir el seu cost de producció. La nanotecnologia ha fet una gran contribució al camp biomèdic. S’han desenvolupat aplicacions com l’enginyeria de teixits, l’administració de fàrmacs i els biosensors.
La nanotecnologia va ajudar en l'estructuració de l'ADN artificial i l'estudi d'altres àcids nucleics. En la síntesi de materials, aquesta tecnologia ha ajudat a dissenyar molècules ben formades. Es van desenvolupar noves tècniques de fabricació com la nanolitografia i la deposició de capa atòmica.
Avantatges i inconvenients
El desenvolupament d’aquest camp ha ajudat a l’evolució de diverses noves ciències. Mitjançant la nanotecnologia, les propietats dels materials es poden manipular segons la nostra necessitat. Els materials es poden fer més duradors, estables, més forts, més lleugers, més reactius, amb millors conductors elèctrics, etc.
Els desavantatges de la nanotecnologia són similars als que normalment es produeixen amb el desenvolupament de noves tecnologies. L’efecte de la nanotecnologia sobre les condicions ambientals és el més temut. L’impacte d’aquesta tecnologia en l’economia mundial també preocupa.
La investigació futura en aquest camp implica el desenvolupament de la nanorobòtica i les seves aplicacions en medicaments. Es proposen nous dispositius de nanofabricació per a futures aplicacions comercials. S’estan proposant nanomàquines que ajudaran al desenvolupament de nous nano materials i nanosistemes. S'està desenvolupant una matèria les propietats de la qual poden ser fàcilment reversibles i controlades externament. Amb aquesta tecnologia s’han encunyat nous termes com ara biotecnologia i tecnologia Femto. Quins són els dos enfocaments utilitzats en la fabricació de nanomaterials?
