Istwa envansyon - Nanotechnologie

Deja alantou 600 BC. moun yo te pwodwi estrikti nanotip, sa vle di fil simantit an asye, yo rele Wootz. Sa te rive nan peyi Zend, e sa ka konsidere kòm kòmansman istwa nanotechnologie.

VI-XV s. Koloran yo itilize pandan peryòd sa a pou penti vitye yo sèvi ak nanopartikil klori lò, klori lòt metal, osi byen ke oksid metal.

IX-XVII syèk. Nan anpil kote nan Ewòp, "briye" ak lòt sibstans yo pwodui pou bay seramik ak lòt pwodwi klere. Yo te genyen nanopartikul nan metal, pi souvan ajan oswa kwiv.

XIII-xviii w. "Asye Damas" ki te pwodwi nan syèk sa yo, ki soti nan ki pi popilè zam blan yo te fè nan lemonn, gen nanotub kabòn ak nanofib simantit.

1857 Michael Faraday dekouvri lò koloidal ki gen koulè wouj, karakteristik nanopartikil lò.

1931 Max Knoll ak Ernst Ruska bati yon mikwoskòp elèktron nan Bèlen, premye aparèy pou wè estrikti nanopartikil nan nivo atomik. Plis enèji elektwon yo pi gwo, se pi kout longèdonn yo ak pi gwo rezolisyon mikwoskòp la. Echantiyon an se nan yon vakyòm ak pi souvan kouvri ak yon fim metal. Gwo bout bwa elèktron a pase nan objè teste a epi li antre nan detektè yo. Ki baze sou siyal yo mezire, aparèy elektwonik yo rkree imaj echantiyon tès la.

1936 Erwin Müller, k ap travay nan Siemens Laboratories, envante mikwoskòp emisyon jaden an, fòm ki pi senp nan yon mikwoskòp elèktron emisyon. Mikwoskòp sa a sèvi ak yon gwo jaden elektrik pou emisyon jaden ak D.

1950 Victor La Mer ak Robert Dinegar kreye fondasyon teyorik pou teknik pou jwenn materyèl koloidal monodispèse. Sa a pèmèt pwodiksyon an nan kalite espesyal nan papye, penti ak fim mens sou yon echèl endistriyèl.

1956 Arthur von Hippel nan Massachusetts Institute of Technology (MIT) te envante tèm "jeni molekilè".

1959 Richard Feynman fè konferans sou "Genyen anpil plas nan pati anba a." Kòmanse pa imajine sa li ta pran pou anfòm yon Encyclopædia Britannica 24-volim sou yon pinhead, li te prezante konsèp nan miniaturization ak posibilite pou sèvi ak teknoloji ki ta ka travay nan nivo nan nanomèt. Nan okazyon sa a, li te etabli de prim (sa yo rele Feynman Prizes) pou reyalizasyon nan domèn sa a - mil dola chak.

1960 Peman premye pri a desi Feynman. Li te sipoze ke yon zouti teknolojik ta dwe oblije reyalize objektif li yo, men nan moman sa a li souzèstime potansyèl la nan mikwoelektwonik. Gayan an se te enjenyè 35-zan William H. McLellan. Li te kreye yon motè ki peze 250 mikwogram, ak yon pouvwa 1 mW.

1968 Alfred Y. Cho ak John Arthur devlope metòd epitaksi a. Li pèmèt fòmasyon kouch monoatomik sifas lè l sèvi avèk teknoloji semi-conducteurs - kwasans lan nan nouvo kouch kristal sèl sou yon substra kristal ki deja egziste, kopi estrikti a nan substra a ki deja egziste kristal. Yon varyasyon nan epitaksi se epitaksi a nan konpoze molekilè, ki fè li posib yo depoze kouch cristalline ak yon epesè nan yon kouch atomik. Metòd sa a yo itilize nan pwodiksyon pwen pwopòsyon ak sa yo rele kouch mens.

1974 Entwodiksyon nan tèm nan "nanotechnologie". Li te premye itilize pa University of Tokyo chèchè Norio Taniguchi nan yon konferans syantifik. Definisyon fizik Japonè a rete nan itilize jouk jounen jodi a epi son tankou sa a: "Nanotechnologie se yon pwodiksyon ki sèvi ak teknoloji ki pèmèt reyalize yon presizyon trè wo ak gwosè trè piti, i.e. presizyon nan lòd la nan 1 nm.

Vizyalizasyon yon gout pwopòsyon

80s ak 90s Peryòd la nan devlopman rapid nan teknoloji litografik ak pwodiksyon an nan kouch ultrathin nan kristal. Premye a, MOCVD(), se yon metòd pou depoze kouch sou sifas materyèl lè l sèvi avèk konpoze organometalik gaz. Sa a se youn nan metòd epitaxial yo, pakonsekan non altènatif li yo - MOSFE (). Dezyèm metòd la, MBE, fè li posib pou depoze kouch nanomèt trè mens ak yon konpozisyon chimik byen defini ak distribisyon egzak pwofil konsantrasyon enpurte a. Sa a se posib akòz lefèt ke eleman yo kouch yo apwovizyone nan substra a pa travès molekilè separe.

1981 Gerd Binnig ak Heinrich Rohrer kreye mikwoskòp scanning tunneling la. Sèvi ak fòs entèraksyon entèatomi, li pèmèt ou jwenn yon imaj nan sifas la ak yon rezolisyon nan lòd la nan gwosè a nan yon atòm sèl, pa pase lam la pi wo a oswa anba sifas echantiyon an. An 1989, yo te itilize aparèy la pou manipile atòm endividyèl yo. Binnig ak Rohrer te bay Pri Nobèl 1986 nan Fizik.

1985 Louis Brus nan Bell Labs dekouvri nanokristal semi-kondiktè koloidal (pwen pwopòsyon). Yo defini kòm yon ti zòn nan espas ki limite nan twa dimansyon pa baryè potansyèl lè yon patikil ki gen yon longèdonn ki konparab ak gwosè a nan yon pwen antre.

Kouvèti liv Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology pa C. Eric Drexler

1985 Robert Floyd Curl, Jr., Harold Walter Kroto, ak Richard Erret Smalley dekouvri fullerenes, molekil ki fòme ak yon kantite menm atòm kabòn (soti nan 28 jiska apeprè 1500) ki fòme yon kò ki fèmen. Pwopriyete chimik fullerenes yo sanble nan anpil respè ak idrokarbur aromat. Fullerene C60, oswa buckminsterfullerene, tankou lòt fullerenes, se yon fòm allotropic nan kabòn.

1986-1992 C. Eric Drexler pibliye de liv enpòtan sou futuroloji ki popilarize nanoteknoloji. Premye a, ki te pibliye an 1986, yo rele Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Li predi, pami lòt bagay, teknoloji nan lavni yo pral kapab manipile atòm endividyèl yo nan yon fason kontwole. An 1992, li te pibliye Nanosystems: Molecular Hardware, Manufacturing, and the Computational Idea, ki an vire prevwa ke nanomachin yo te kapab repwodui tèt yo.

1989 Donald M. Aigler nan IBM mete mo "IBM" - ki fèt ak 35 atòm ksenon - sou yon sifas nikèl.

1991 Sumio Iijima nan NEC nan Tsukuba, Japon, dekouvri nanotub kabòn, estrikti kre silendrik. Pou dat, pi byen li te ye nanotub kabòn yo, mi yo ki te fè nan grafèn woule. Genyen tou nanotub ki pa kabòn ak nanotub ADN. Nanotub kabòn ki pi mens yo sou lòd nan yon nanomèt an dyamèt epi yo ka dè milyon de fwa pi long lan. Yo gen fòs rupture remakab ak pwopriyete elektrik inik, epi yo se ekselan kondiktè nan chalè. Pwopriyete sa yo fè yo pwomèt materyèl pou aplikasyon nan nanotechnologie, elektwonik, optik, ak syans materyèl.

1993 Warren Robinett nan University of North Carolina ak R. Stanley Williams nan UCLA ap konstwi yon sistèm reyalite vityèl ki lye ak yon mikwoskòp tinèl optik ki pèmèt itilizatè a wè e menm manyen atòm yo.

1998 Ekip Cees Dekker nan Delft University of Technology nan Netherlands ap konstwi yon tranzistò ki sèvi ak nanotub kabòn. Kounye a, syantis yo ap eseye sèvi ak pwopriyete inik nanotub kabòn yo pwodwi pi bon ak pi vit elektwonik ki konsome mwens elektrisite. Sa a te limite pa yon kantite faktè, kèk nan yo ki te piti piti simonte, ki nan 2016 te mennen chèchè nan University of Wisconsin-Madison yo kreye yon tranzistò kabòn ak pi bon paramèt pase pi bon pwototip Silisyòm yo. Rechèch pa Michael Arnold ak Padma Gopalan te mennen nan devlopman yon tranzistò nanotub kabòn ki ka pote de fwa aktyèl la nan konkiran Silisyòm li yo.

2003 Samsung brevete yon teknoloji avanse ki baze sou aksyon iyon ajan mikwoskopik pou touye mikwòb, mwazi ak plis pase sis san kalite bakteri epi anpeche gaye yo. Patikil ajan yo te prezante nan sistèm filtraj ki pi enpòtan konpayi an - tout filtè ak pèseptè pousyè oswa sak la.

2004 Sosyete Britanik la Royal ak Akademi Royal Jeni pibliye rapò "Nanoscience and Nanotechnology: Opportunities and Uncertainties", mande rechèch sou risk potansyèl nan nanotechnologie pou sante, anviwònman an ak sosyete a, pran an kont etik ak aspè legal.

Nanomotor modèl sou wou fullerene

2006 James Tour, ansanm ak yon ekip syantis ki soti nan Inivèsite Rice, ap konstwi yon mikwoskopik "van" ki soti nan yon molekil oligo (phenyleneethynylene), aks yo ki fèt ak atòm aliminyòm, ak wou yo te fè nan C60 fullerenes. Nanovehicle a deplase sou sifas la, ki fòme ak atòm lò, ki anba enfliyans a ogmantasyon tanperati, akòz wotasyon fullerene "wou". Pi wo pase yon tanperati 300 ° C, li akselere anpil ke famasi yo pa t 'kapab swiv li ankò ...

2007 Nanoteknoloji Technion anfòm tout "Ansyen Testaman" jwif la nan yon zòn jis 0,5 mm.² lò plake Silisyòm wafer. Tèks la te grave pa dirije yon kouran konsantre nan iyon galyòm sou plak la.

2009-2010 Nadrian Seaman ak kòlèg nan New York University ap kreye yon seri nanomounts ki sanble ak ADN kote yo ka pwograme estrikti ADN sentetik pou "pwodwi" lòt estrikti ki gen fòm ak pwopriyete vle.

2013 Syantis IBM yo ap kreye yon fim anime ki ka sèlman wè apre yo te agrandi 100 milyon fwa. Yo rele li "Ti gason an ak atòm li" epi li trase ak pwen dyatomik yon milya mèt nan gwosè, ki se molekil sèl nan monoksid kabòn. Desen an montre yon ti gason ki premye jwe ak yon boul epi answit sote sou yon tranpolin. Youn nan molekil yo jwe tou wòl yon boul. Tout aksyon pran plas sou yon sifas kwiv, ak gwosè a nan chak ankadreman fim pa depase plizyè dizèn nan nanomèt.

2014 Syantis ki soti nan ETH University of Technology nan Zurich te reyisi kreye yon manbràn pore ki gen mwens pase yon nanomèt epè. Epesè nan materyèl la jwenn nan manipilasyon nanoteknoloji se 100 XNUMX. fwa pi piti pase cheve moun. Dapre manm yo nan ekip la nan otè, sa a se materyèl ki pi mens pore ki ta ka jwenn epi li se jeneralman posib. Li konsiste de de kouch yon estrikti grafèn ki genyen de dimansyon. Manbràn nan pèmeyab, men sèlman nan ti patikil, ralanti oswa konplètman pyèj pi gwo patikil.

2015 Yo kreye yon ponp molekilè, yon aparèy nanokal ki transfere enèji soti nan yon molekil nan yon lòt, ki imite pwosesis natirèl yo. Layout la te fèt pa chèchè nan Weinberg Northwestern College of Arts and Sciences. Mekanis la se okoumansman de pwosesis byolojik nan pwoteyin. Li espere ke teknoloji sa yo pral jwenn aplikasyon sitou nan jaden yo nan bioteknoloji ak medikaman, pou egzanp, nan misk atifisyèl.

2016 Dapre yon piblikasyon nan jounal syantifik Nature Nanotechnology, chèchè nan Dutch Technical University Delft te devlope inogirasyon medya depo yon sèl-atòm. Nouvo metòd la ta dwe bay plis pase senksan (XNUMX) fwa pi wo dansite depo pase nenpòt teknoloji kounye a itilize. Otè yo remake ke menm pi bon rezilta yo ka reyalize lè l sèvi avèk yon modèl ki genyen twa dimansyon nan kote patikil yo nan espas.

Klasifikasyon nan nanotechnologies ak nanomateryèl

1. Estrikti nanoteknolojik yo enkli:

• pwi pwopòsyon, fil ak pwen, i.e. divès kalite estrikti ki konbine karakteristik sa yo - limit espasyal nan patikil nan yon sèten zòn nan baryè potansyèl yo;
• plastik, estrikti nan ki kontwole nan nivo molekil endividyèl, gras a ki li posib, pou egzanp, jwenn materyèl ki gen pwopriyete mekanik san parèy;
• fib atifisyèl - materyèl ki gen yon estrikti molekilè trè presi, tou distenge pa pwopriyete mekanik etranj;
• nanotub, estrikti supramolekilè nan fòm lan nan silenn kre. Pou dat, pi byen li te ye nanotub kabòn yo, mi yo ki te fè nan grafèn ki plwaye (kouch grafit monatomik). Genyen tou nanotub ki pa kabòn (pa egzanp, ki soti nan sulfid tengstèn) ak nan ADN;
• materyèl kraze nan fòm pousyè tè, grenn yo, pou egzanp, akimilasyon atòm metal. Silver () ak pwopriyete anti-bakteri fò se lajman ki itilize nan fòm sa a;
• nanofil (pa egzanp, ajan oswa kwiv);
• eleman ki fòme lè l sèvi avèk litografi elèktron ak lòt metòd nanolitografi;
• fullerèn;
• grafèn ak lòt materyèl ki genyen de dimansyon (borofèn, grafèn, nitrure bor egzagonal, silisèn, germanèn, sulfid molybdène);
• materyèl konpoze ranfòse ak nanopartikul.

Nanolitografi sifas

2. Klasifikasyon nan nanoteknoloji nan sistematik syans yo, ki te devlope an 2004 pa Òganizasyon pou Koperasyon Ekonomik ak Devlopman (OECD):

• nanomateryèl (pwodiksyon ak pwopriyete);
• nanoprosesis (aplikasyon nanokal - biomateryèl fè pati biotechnologie endistriyèl).

3. Nanomateryèl yo se tout materyèl kote gen estrikti regilye nan nivo molekilè, sa vle di. pa depase 100 nanomèt.

Limit sa a ka refere a gwosè domèn yo kòm inite debaz mikwostrikti, oswa epesè kouch yo jwenn oswa depoze sou substra a. Nan pratik, limit ki anba a ki atribiye nan nanomateryèl diferan pou materyèl ki gen pwopriyete pèfòmans diferan - li se sitou ki asosye ak aparans nan pwopriyete espesifik lè depase. Pa diminye gwosè a nan estrikti yo òdone nan materyèl, li posib amelyore siyifikativman fizikochimik, mekanik, ak lòt pwopriyete yo.

Nanomateryèl yo ka divize an kat gwoup sa yo:

• zewo-dimansyon (nanomateryèl pwen) - pou egzanp, pwen pwopòsyon, nanopartikil ajan;
• yon dimansyon – pou egzanp, nanofil metal oswa semi-kondiktè, nanowod, nanofib polymère;
• ki genyen de dimansyon - pou egzanp, kouch nanomèt nan yon sèl-faz oswa milti-faz kalite, grafèn ak lòt materyèl ki gen yon epesè nan yon atòm;
• twa dimansyon (oswa nanokristalin) - konpoze de domèn cristalline ak akimilasyon faz ak gwosè nan lòd nan nanomèt oswa konpoze ranfòse ak nanopartikil.