Nanotechnologie Im Überblick

Dieser Artikel bietet einen Überblick über die Nanotechnologie, einschließlich ihrer Entdeckung, warum ihre Studie und Forschung notwendig ist, was ihre Anwendungen sind und zukünftige Fortschritte. Beginnen wir damit, zu verstehen, was Nanotechnologie ist. Das Wort „Nanotechnologie“ leitet sich von zwei Wörtern ab – Nano und Technologie, wobei Nano extrem klein bedeutet. Nanotechnologie bezieht sich auf die Untersuchung und Anwendung von Fragen im Zusammenhang mit Wissenschaft, Technik und Technologie auf der Nanoskala mit Abmessungen zwischen etwa 1 und 100 Nanometern.

Entdeckung der Nanotechnologie

Die Nanotechnologie wurde erstmals 1959 von einem amerikanischen Physiker „Richard Feynman“ eingeführt. Er diskutierte die Ideen und Konzepte hinter Nanowissenschaften und Nanotechnologie in seinem Vortrag mit dem Titel „There’s Plenty of Room at the Bottom“ in einem Treffen der American Physical Society am California Institute of Technology (CalTech). Feynman beschrieb die Möglichkeit der Synthese durch direkte Manipulation von Atomen und diskutierte, wie Wissenschaftler einzelne Atome und Moleküle manipulieren und kontrollieren könnten.

Einige sagen jedoch, dass der Begriff Nanotechnologie 1974 von Norio Taniguichi von der Tokyo Science University geprägt wurde, um Halbleiterprozesse wie die Dünnschichtabscheidung zu beschreiben, die sich mit der Kontrolle in der Größenordnung von Nanometern befassen. Die formale Definition der Nanotechnologie, wie sie von Norio angegeben wird, lautet: „Nanotechnologie besteht hauptsächlich aus der Verarbeitung von Trennung, Konsolidierung und Verformung von Materialien durch ein Atom oder ein Molekül“.

In kurzen und einfachen Worten bezieht sich Nanotechnologie auf die wissenschaftliche Untersuchung und Erforschung der Eigenschaften von Atomen und Molekülen. Alles auf der Erde besteht aus Atomen. Die Größe eines Atoms ist jedoch so klein, dass es mit bloßem Auge nicht gesehen werden kann. In den frühen 1980er Jahren wurden spezielle Mikroskope erfunden, darunter das Rastertunnelmikroskop (STM) und das Rasterkraftmikroskop (AFM), um Objekte so klein wie ein Atom zu untersuchen. Diese Mikroskope werden speziell für die Untersuchung von Nanopartikeln verwendet und können bei der Bewertung und Erforschung der Eigenschaften in einem Atom oder Materialien auf Nanoskala helfen.

Relevanz nanoskaliger Materialien

Es wurde beobachtet, dass die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften eines Clusters aus mehreren Stoffen, einschließlich ihrer Farbe, Stärke, Leitfähigkeit und Reaktivität, sich von den Eigenschaften derselben Materie auf Einzelmolekülskala unterscheiden. Zum Beispiel sind Kohlenstoffnanoröhren chemisch weniger reaktiv als Kohlenstoffatome und kombinieren die Eigenschaften der beiden natürlich vorkommenden Massenformen von Kohlenstoff, Festigkeit (Diamant) und elektrische Leitfähigkeit (Graphit). Außerdem sind Kohlenstoffnanoröhren 100-mal stärker als Stahl, aber sechsmal leichter. Daher untersucht die Nanotechnologie die einzigartigen Eigenschaften von Materie auf der Nanoskala, um neue Fähigkeiten mit potenziellen Anwendungen in allen Bereichen der Wissenschaft, Technik, Technologie und Medizin zu entwickeln.

Anwendungen der Nanotechnologie

Die Nanotechnologie hat mehrere Anwendungen und hat zur Revolution mehrerer technologischer und industrieller Sektoren beigetragen, darunter Informationstechnologie, innere Sicherheit, Medizin, Transport, Energie, Lebensmittelsicherheit, Umweltwissenschaften und einige andere. Einige revolutionäre Anwendungen in führenden Sektoren sind:

Kommerzielle Produkte und Prozesse:

Klare nanoskalige Folien werden auf Brillen, mobilen / Computerbildschirmen, Kameradisplays, Fenstern und ähnlichen Oberflächen verwendet. Es ermöglicht viel bessere Ergebnisse und Funktionen wie wasserabweisend, rückstandsabweisend, antimikrobiell, kratzfest, UV-Schutz, Antibeschlag, entspiegelt und einige andere fortschrittliche Funktionen. Nanoskalige Materialien werden auch zur Herstellung von leichten Autos, Lastwagen, Flugzeugen, Booten, Raumfahrzeugen und anderen Fahrzeugen verwendet. Dies könnte zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führen.

Darüber hinaus werden die Luftfahrzeuge der nächsten Generation Kohlenstoffnanoröhrenplatten verwenden, die elektromagnetische Abschirmung und Wärmemanagement bieten. Nanotechnologie wird auch in verschiedenen Hautpflege- und Körperpflegeprodukten eingesetzt. Zum Beispiel werden nanoskaliges Titandioxid und Zinkoxid in Sonnenschutzmitteln verwendet, um zusätzlichen Schutz vor den schädlichen UV-Strahlen der Sonne zu bieten, und sind auch leicht.

Medizinische Anwendungen:

Die Anwendung der Nanotechnologie in der Medizin hat der Gesundheitsindustrie geholfen, fortschrittliche Diagnosemaßnahmen und die Behandlung von Krankheiten bereitzustellen. Die Nanotechnologie hat bessere Bildgebungs- und Diagnosewerkzeuge ermöglicht, die eine genauere Diagnose und Bildgebung ermöglichen. Medizinische Forscher und Wissenschaftler untersuchen Goldnanopartikel als mögliche Behandlungen für kritische lebensbedrohliche Krankheiten wie Krebs.

Nanotechnologie könnte eines Tages Durchbrüche bei der Diagnose und Behandlung von Atherosklerose, der Entwicklung neuartiger Gensequenzierungstechnologien, der Entwicklung verschiedener Therapeutika zur direkten Behandlung der Krebszellen und der Verringerung der Nebenwirkungen der Chemotherapie bieten.

Anwendungen zur Erhaltung der Umwelt

Die globale Erwärmung ist ein großes Problem, das bei ständigen Wetteränderungen, extremer Luftverschmutzung, Wirbelstürmen, Katastrophen und anderen Veränderungen beobachtet werden kann. Die Menschen ergreifen ständig umweltfreundliche Maßnahmen und steigen auf biologisch abbaubare Produkte und Elektrofahrzeuge um. Die Nanotechnologie trägt auf verschiedene Weise zur Umsetzung umweltfreundlicher Praktiken bei. Es könnte bei der schnellen, kostengünstigen Erkennung und Behandlung von Verunreinigungen im Wasser helfen. Für eine energieeffiziente Entsalzung wurde kürzlich eine Dünnschichtmembran aus Molybdändisulfid (MoS2) und Nanoporen entwickelt.

Darüber hinaus haben Forscher und Wissenschaftler mithilfe der Nanotechnologie auch Nanogewebe-„Papierhandtücher“ entwickelt, die aus winzigen Drähten aus Kalium-Manganoxid hergestellt werden. Diese Nano-Stofftücher können das 20-fache ihres Gewichts an Öl für Reinigungsanwendungen aufnehmen. Die meisten Luftfilter wurden heutzutage mit Nanotechnologie entwickelt, die eine mechanische Filtration ermöglicht.

Zukunft der Nanotechnologie

Bis heute wurden mehrere Fortschritte mit nanoskaligen Materialien erzielt. Zum Beispiel hatte die erste Festplatte, die 1956 von IBM entwickelt wurde, die Größe eines Kühlschranks mit einer Gesamtspeicherkapazität von nur 5 MB. Es erforderte mindestens 3-4 Personen, um diese Festplatte zu bewegen und musste in einem Fahrzeug transportiert werden. Derzeit verfügen Festplatten über ein schlankes und leichtes Design mit viel mehr Speicherkapazität. Ein weiteres großartiges Beispiel für neue Nanotechnologie-Lösungen sind tragbare Fitness-Gadgets. Mit Hilfe von nanoskaligen Materialien wurden mehrere Geräte auf den Markt gebracht, wie eine Smartwatch, ein intelligentes Band, ein Fitness-Tracker und einige andere, die unsere Gesundheit und unseren Körper überwachen können. Mit solch großen und erfolgreichen Fortschritten und Implikationen wird die Forschung und das Studium der Nanowissenschaften und Nanotechnologie in Zukunft weiter wachsen.

 

Von admin

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