สสารทั้งหมดรอบตัวเราประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุล เพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุเฉพาะ ควอนตัม ลักษณะของอะตอมถูกค้นหา แต่ด้วยการถือกำเนิดของการวิจัยพบว่ามีขนาดที่เล็กกว่าระดับโมเลกุล เป็นระดับนาโนที่วัดได้หนึ่งในพันล้านเมตร อะตอมของสสารมีขนาดประมาณ 0.1 นาโนเมตร เนื่องจากอะตอมเป็นส่วนประกอบสำคัญของสสารที่ระดับนาโนเราสามารถจัดเรียงอะตอมเหล่านี้เข้าด้วยกันเพื่อสร้างวัสดุใหม่ได้ การวิจัยทั้งหมดเกี่ยวกับการศึกษาและการประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติขององค์ประกอบในระดับนาโนนี้เรียกว่านาโนเทคโนโลยี
นาโนเทคโนโลยีคืออะไร?
คำว่านาโนหมายถึงมาตราส่วนหนึ่งในพันล้านของเมตร นี้มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง นาโนเทคโนโลยีหมายถึงงานวิจัยทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกับสสารในระดับนาโน พบว่าคุณสมบัติทางควอนตัมของสสารที่ระดับนาโนแตกต่างจากมาตราส่วนอะตอม ดังนั้นการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับนาโนเทคโนโลยีจึงมีความกว้างมากซึ่งรวมถึงวิทยาศาสตร์หลายสาขาเช่นเคมีอินทรีย์อณูชีววิทยาวิทยาศาสตร์พื้นผิวการกักเก็บพลังงานวิศวกรรมโมเลกุล สารกึ่งตัวนำ ฟิสิกส์และการผลิตไมโคร
พื้นฐาน
การวิจัยสสารระดับนาโนเป็นเรื่องที่น่าสนใจเนื่องจากเป็นขั้นตอนพื้นฐานที่อะตอมจะถูกจัดเรียงเข้าด้วยกัน ดังนั้นเราสามารถสร้างวัสดุประเภทต่างๆได้โดยการจัดการกับสสารในระดับนี้ นาโนสเกลมีตั้งแต่ 1-100 นาโนเมตร มีขนาดเล็กกว่าไมโครสเกลและใหญ่กว่ามาตราส่วนอะตอม เนื่องจากการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติต่างๆของสสารจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีพื้นฐานที่แข็งแกร่งในหลายศาสตร์
นาโนเทคโนโลยี
ในระดับนาโนกฎของกลศาสตร์ควอนตัมของวัสดุนั้นแตกต่างจากระดับอะตอมมาก ตัวอย่างเช่นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นฉนวนในรูปแบบโมเลกุลสามารถทำงานเป็น a สารกึ่งตัวนำ เมื่อแตกตัวเป็นระดับนาโน ในระดับนี้จุดหลอมเหลวของสารสามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น การวิจัยทั้งหมดเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการศึกษาคุณสมบัติเหล่านี้ในระดับนาโนและเพื่อทราบวิธีใช้สำหรับการใช้งานใหม่ ๆ
นาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันยังหมายถึงศาสตร์แห่งการสร้างสิ่งของจากล่างขึ้นบนโดยใช้เครื่องมือและเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง
ประเภทของนาโนเทคโนโลยี
เนื่องจากนาโนเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับการศึกษาสสารในระดับนาโนและวิทยาศาสตร์ในระดับนี้อยู่ภายใต้นาโนเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกับสสารเพื่อสร้างประสิทธิภาพสูง ทรานซิสเตอร์ และ ไมโครโปรเซสเซอร์ เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Nanoengineering เมื่อใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาจะเรียกว่า Nanomedicine นาโนเทคโนโลยีถูกนำมาใช้อย่างมากสำหรับการประดิษฐ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่านาโนอิเล็กทรอนิกส์
นาโนเทคโนโลยีมีสองวิธีคือแนวทางจากล่างขึ้นบนและวิธีบนดาว ในแนวทางล่างขึ้นบนวัสดุจะถูกสร้างขึ้นจากชิ้นส่วนขนาดเล็กที่เคลื่อนไปยังส่วนประกอบที่ใหญ่กว่า ในวิธีการจากบนลงล่างวัสดุนาโนถูกสร้างขึ้นจากเอนทิตีที่ใหญ่กว่า
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานาโนเทคโนโลยีได้รับการพัฒนาเช่น Nanomechanics, Nanophotonics และ Nanoionics ซึ่งเป็นรากฐานทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานสำหรับนาโนเทคโนโลยี
การใช้นาโนเทคโนโลยี
วัสดุนาโนสเกลใช้สำหรับการใช้งานจำนวนมาก Nanofillers เกิดขึ้นซึ่งใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อลดต้นทุนการผลิต นาโนเทคโนโลยีมีส่วนช่วยอย่างมากในด้านชีวการแพทย์ การใช้งานเช่นวิศวกรรมเนื้อเยื่อการส่งยาและไบโอเซนเซอร์ได้รับการพัฒนา
นาโนเทคโนโลยีช่วยในการสร้างโครงสร้างของดีเอ็นเอเทียมและการศึกษากรดนิวคลีอิกอื่น ๆ ในการสังเคราะห์วัสดุเทคโนโลยีนี้ช่วยในการออกแบบโมเลกุลที่มีรูปร่างดี มีการพัฒนาเทคนิคการประดิษฐ์แบบใหม่เช่นนาโนลิโธกราฟีการสะสมชั้นอะตอม
ข้อดีและข้อเสีย
การพัฒนาสาขานี้มีส่วนช่วยในการวิวัฒนาการของศาสตร์ใหม่ต่างๆ การใช้นาโนเทคโนโลยีทำให้คุณสมบัติของวัสดุสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความจำเป็นของเรา วัสดุสามารถทำให้ทนทานมั่นคงแข็งแรงน้ำหนักเบามีปฏิกิริยามากขึ้นตัวนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น ฯลฯ ..
ข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับนาโนเทคโนโลยีนั้นคล้ายคลึงกับข้อเสียที่มักเกิดขึ้นกับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ผลกระทบของนาโนเทคโนโลยีต่อสภาวะแวดล้อมเป็นที่น่ากลัวที่สุด ผลกระทบของเทคโนโลยีนี้ต่อเศรษฐกิจโลกยังเป็นเรื่องที่น่ากังวล
การวิจัยในอนาคตในสาขานี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนานาโนโรโบติกและการประยุกต์ใช้ในยา มีการนำเสนออุปกรณ์การผลิตนาโนใหม่สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ในอนาคต กำลังมีการเสนอนาโนแมชชีนซึ่งจะช่วยในการพัฒนาวัสดุนาโนและระบบนาโนใหม่ ๆ มีการพัฒนาเรื่องที่คุณสมบัติสามารถย้อนกลับได้ง่ายและมีการควบคุมจากภายนอก มีการบัญญัติศัพท์ใหม่ ๆ เช่นเทคโนโลยีชีวภาพและเทคโนโลยี Femto ด้วยเทคโนโลยีนี้ สองแนวทางที่ใช้ในการผลิตวัสดุนาโนคืออะไร?
