Nano es una unidad de longitud, originalmente llamada "nanómetro", que es 10-9 (65438 + una milmillonésima de metro). La nanociencia y la tecnología, a veces llamada nanotecnología, es el estudio de las propiedades y aplicaciones de materiales con dimensiones estructurales de 1 a 100 nanómetros. En términos de sustancias específicas, la gente suele describir cosas tan finas como el cabello. De hecho, el diámetro del cabello humano es generalmente de 20 a 50 micrones, lo que no es fino. Las bacterias individuales son invisibles a simple vista. El diámetro medido con un microscopio es de 5 micras, lo que no es demasiado fino. En el extremo, 1 nm equivale aproximadamente al diámetro de 4 átomos. La nanotecnología incluye los siguientes cuatro aspectos principales: El primer aspecto son los nanomateriales, incluida la preparación y caracterización. En la escala nanométrica, la emisión de electrones (propiedades de la mecánica cuántica) y la interacción de los átomos en la materia se ven afectadas por la escala. Si se pueden obtener estructuras a nanoescala, será posible controlar propiedades básicas como el punto de fusión, el magnetismo, la capacitancia e incluso el color de los materiales. sin cambiar la composición química de la sustancia. La dureza de las cerámicas sinterizadas de partículas ultrafinas puede ser mayor, pero no se agrieta: después de agregar la ceniza de partículas ultrafinas inorgánicas al caucho, se adherirá a los puntos finales de las moléculas de polímero, lo que reducirá en gran medida el desgaste de los neumáticos y prolongará su vida útil. El segundo aspecto es la nanodinámica, principalmente micromáquinas y micromotores, o sistemas microelectromecánicos, que se utilizan en microsensores y actuadores de maquinaria de transmisión por correa, sistemas de comunicación por fibra óptica, equipos electrónicos especiales, instrumentos médicos y de diagnóstico, etc. Utiliza una nueva tecnología similar al diseño y fabricación de electrodomésticos integrados. La característica es que las piezas son muy pequeñas, la profundidad de grabado a menudo requiere de decenas a cientos de micrones y el error de ancho es muy pequeño. Este proceso también se puede utilizar para fabricar motores trifásicos, centrífugas de ultra alta velocidad o giroscopios. En consecuencia, en los estudios se deberían detectar la microdeformación y la microfricción a escala casi atómica. Aunque todavía no se encuentran realmente en la nanoescala, tienen un enorme valor científico y económico potencial. El tercer aspecto es la nanobiología y la nanofarmacología, como el uso de oro coloidal del tamaño de nanopartículas para fijar partículas de ADN en la superficie de la mica, el uso de electrodos interdigitales en la superficie del dióxido de silicio para realizar experimentos sobre las interacciones entre biomoléculas y fosfolípidos y ácidos grasos. biopelícula plana en capas, estructura fina del ADN, etc. Con la nanotecnología, también es posible colocar piezas o componentes en células para formar nuevos materiales mediante el autoensamblaje. Aproximadamente la mitad de los nuevos medicamentos, incluso los polvos finos con partículas del tamaño de una micra, son insolubles en agua, pero si las partículas son de tamaño nanométrico (es decir, partículas ultrafinas), son solubles en agua; El cuarto aspecto es la nanoelectrónica, incluidos los dispositivos nanoelectrónicos basados en efectos cuánticos, propiedades ópticas/eléctricas de nanoestructuras, caracterización de materiales nanoelectrónicos, manipulación y ensamblaje atómico. Las tendencias actuales en electrónica requieren que los dispositivos y sistemas sean más pequeños, más rápidos, más fríos y más pequeños, lo que significa una respuesta más rápida. Más frío significa menos consumo de energía por parte de dispositivos individuales. Pero más pequeño no es infinito. La nanotecnología es la última frontera para los constructores y su impacto será enorme. En abril de 1998, el asesor presidencial en ciencia y tecnología, Ph.D.
comentó: Si alguien me preguntara qué campo de la ciencia y la ingeniería tendría un gran impacto en el futuro, diría que el plan inicial. es establecer un grupo de organizaciones llamado Nanotechnology Challenge que financie equipos interdisciplinarios de investigación y educación, incluidos centros y redes con objetivos a largo plazo. Algunos avances potenciales incluyen:
Todos los datos de la Biblioteca del Congreso comprimidos en un dispositivo del tamaño de un terrón de azúcar. Esto se logra aumentando la capacidad de almacenamiento por unidad de superficie en 65.438+0.000 veces, ampliando la capacidad de almacenamiento de los dispositivos electrónicos de gran almacenamiento al nivel de varios terabytes. Los materiales y productos se fabrican de pequeños a grandes, es decir, están compuestos por un átomo y una molécula. Este método puede ahorrar materias primas y reducir la contaminación. Produzca materiales que sean 10 veces más resistentes que el acero y una fracción del peso para crear una variedad de vehículos terrestres, acuáticos y aéreos más livianos y con mayor eficiencia de combustible. A través de pequeños transistores y chips de memoria, las computadoras se han vuelto millones de veces más rápidas y eficientes, lo que llevó al Pentium actual. El procesador ya es muy lento. Utilice genes y medicamentos para administrar agentes de contraste de resonancia magnética a nanoescala para encontrar células cancerosas o localizar tejidos y órganos humanos para eliminar los contaminantes más pequeños del agua y el aire, lo que resultará en un ambiente más limpio y agua potable. La eficiencia energética de las células solares se ha duplicado.