Szerkesztő:Katy nka/piszkozat

A nanovilág tartományában a parányi méretek (a méter egymilliárdod része a nanométer) a jellemzőek. Ezekkel a parányokkal dolgozik a nanotechnológia, amely atomi és molekuláris szinten tanulmányozza az anyag irányítását.

Bevezető

A nanosz görög eredetű szó, jelentése törpe. A Nemzetközi Mértékegység Rendszerben (SI) a nano- előtag azt jelenti, hogy az utána következő mértékegység az alapegység egymilliárdod része. Így egy nanométer 10$^{-9}$ méter. így aránylik 1 cm 10000 km-hez, vagy egy üveggolyó a Földhöz.

Nanotechnólogia alatt értünk bármely technológiát, amelyet nanoskálán hajtanak végre, és amelynek alkalmazásai vannak a valós világban. Magába foglalja olyan fizikai, kémiai és biológiai rendszerek előállítását és alkalmazását, amelyek nagysága egy atom vagy molekula méretével vethetők össze, valamint a kapott nanostruktúrák beépítését nagyobb rendszerekbe. Nagy valószínűséggel várható, hogy a nanotechnológia a huszonegyedik század elején nagy hatást fog gyakorolni a gazdasági és társadalomi életünkre, mint ahogyan a félvezetők technológiája, információtechnológia, vagy sejt- és molekuláris biológia. Az e mögött rejlő tudomány és technológia olyan területeken ígér áttöréseket, mint az anyagok előállítása, nanoelektronika, egészségügy, gyógyszeripar, energia, biotechnológia, információtechnika, és nemzeti védelem.

Az újszerű anyagok, folyamatok és jelenségek felfedezése nanoskálán, valamint a kutatáshoz szükséges új kísérleti és elméleti technikák fejlődése lehetőséget teremtenek újító nanorendszerek és nanoszerkezetű anyagok előállításásra.

Háttér

December 29-én, 1959-ben, a Kaliforniai Tudományintézetben, a Nobel-díjas Richard P. Feynmann beszédet tartott az Amerikai Fizikatársaság eves talákozóján, amely a huszadi század egyik klasszikus tudományos előadása lett (There's Plenty of Room at the Bottom). Egy technológiai elképzelést mutatott be az extrém miniatürizálásról , jó pár évvel a chip szó szótárbavétele előtt. Beszédében a dolgok kisebb skálán történő irányításának problémájáról tárgyalt. Extrapolálván az ismert fizikai törvényektől egy olyan technológiát képzelt el, amely a természet alapvető folyamatát követné, nanoobjektumok építését atomról atomra, molekuláról molekulára. Az 1980-as évek óta számos találmány és felfedezés a nanoobjektumok előállításában megerősítették ezt az előrevetítést.

Bár a nanotechnológia egy újkeletű szó, nem egy teljesen új terület. A természetnek sok tárgya és folyamata van, ami mikroskálától nanoskáláig működik. Ezen funkciók megértése elvezethet minket a nanoszerkezetek és nanoanyagok utánzásához, előállításához. Billió évekkel ezelőtt a molekulák elkezdték önszerveződésüket olyan complex szerkezetekbe, amelyek képesek életet fenntartani. A fotoszintézis felfogaj a napenergiát a növényi élet fenntartásához. A növényekben molekulaegyüttesek vannak jelen, amelyekben találhatók a fénybegyűjtő molekulák, mint a klorofill, nanométertől mikrométerig terjedő skálán elhelyeződve a sejten belül. Ezek a struktúrák felfogják a fényenergiát, és átalakítják olyan kémiai energiává, amely vezérli a növényi sejtek biokémiai mechanizmusát.

Nanocsövek, szén nanocsövek

A szén nanocsövek képezik a nanostruktúrák egyik legérdekesebb csoportját. Az egyfalú szén nanocső egy nagyon kis átmérőjű, belül üres egyenes henger, amelynek az oldalán találhatók a szénatomok. Elnevezésük onnan ered, hogy a henger átmérője a nanométeres tartományba esik, vagyis ezek a csövek négy nagyságrenddel vékonyabbak az emberi hajszálnál. Jellemző, hogy a hosszuk több tíz- vagy százezerszer nagyobb vastagságuknál. A 90-es évek közepétől kezdődően a kutatások felllendültek, ugyanis ekkor vált lehetővé az egyfalú szén nanocsövek előállítása megfelelő katalizátorral adalékolt grafit lézeres elpárologtatásával.

A szén nanocsövek előállítása napjainkban leginkább valamilyen széntartalmú gáz katalitikus elbontásával történik. Ennél az eljárásnál a katalizátorrészecskéknek egy hordozóra való megfelelő ráhelyezésével a létrejövő mintázat akár tervezhető is, például egyenletes sűrűségű "erdő" hozható létre szén nanocsövekből. Előállítottak már centiméteres hosszúságú nanocsövekből álló erdőt is, gyufaskatulya-méretben.

Különleges mechanikai tulajdonságok

• nagy szakítószilárdság (75-ször nagyobb az acélénál);
• kis sűrűség;
• jó elektromos vezetőképesség;
• jó hővezető- képesség;
• nem törékenyek - szupererős fonalakká lehet őket fonni.

Felületkezelés

A felületkezelést is forradalmasította a nanotechnológia. "Alulról felfelé” építkezve, a molekuláris szinten érvényesülő sajátos fizikai -kémiai törvényszerűségeket felhasználva előre meghatározott, új tulajdonsággal bíró anyagok állíthatók elő: pl. karcálló szemüveg, vagy tükör, ami nem párásodik. A természettől tanulva elérhető az anyagnak egy olyan tulajdonsága, ami a vízlepergető hatás, másnéven a lótusz -effektus, amely alapján a felületre kerülő szennyeződés nem tud megtapadni ezen, és a legördülő vízcseppek lemossák a szennyeződést.

Alkalmazások

• gyógyászat, elektrotechnika, légi- és űrutazás, szépségipar, vendéglátás, ipari méretekben;
• csúszós felületének védelmére, páraáteresztő;
• ellenáll az UV-hatásnak, anti-grafiti hatás, karcállóság;
• rugalmas membrán nanoszűrésnél;
• sokkelhárító szerkezeti erősítés;
• biológiai anyagok tárolócellája;
• építészeti üvegeknél, burkolatok szerkezetébe nem jut be a víz;
• esztétikai megjelenés (különös fénye van), gépjárműveknél esős időben sokkal jobban átlátunk az ablakokon.

Érdekességek

• Egy molekulányi réteg nanoragasztó
• Óriási lépések a nanovilágban
• Csúcstechnológia: a világ legkisebb ollója

Külső hivatkozások

• Kürti Jenő: Szén nanocsövek
• Nanotechnológia