Nanoteknoloji dönemi

Günümüzde, nano-üretim çağı başlamış, nanobilimin şafağı başlamıştır. Bilim ve Doğanın yıllık bilim ve teknoloji yarışmalarında, nanoteknoloji araştırmalarının sonuçları ön plandadır. Pek çok ülke, ulusal bir strateji olarak nanoteknolojiyi geliştirme planlarına sahiptir ve nanoteknolojinin gelişimi, yıldan yıla artmaktadır. Bununla birlikte, nanoteknolojinin gelişimi, nanomalzemelerin (canlı hücreler, bakteriler, kurumlar gibi) doğal varlığından uzun bir süreç geçirmiştir. vb) atomları yapay olarak manipüle etmek, hiçbir zaman bilinçli olarak bilinçli olmayan nanomalzemeler yapan moleküller, üretim sürecine teorik atılım yapmak için. Doğal doğada nanomalzemelerin varlığı3,5 milyar yıl önce, doğal olarak meydana gelen nano- maddeler. Hücreler, proteinler, DNA, RNA molekülleri gibi çok sayıda nano organizma içeren nanometre makinelerinin kendi kendini kopyalayan agregalarıdır. Bu nano ölçekli hücreler “organlar” görevlerini yerine getirirler. Proteinlerin yapısı, fotosentez, böylece biyo-enerjinin hızlı büyümesi, böylece dünyanın orijinal yüzeyi mikroorganizmalar, bitkiler ve diğer organik maddelerle kaplı, dünyanın atmosferik CO₂'si O2, Dünya'nın yüzeyini tamamen değiştirdi. ve atmosfer. Bu nano-makine agregalarının doğanın gelişiminde çok önemli bir rol oynadığı görülmektedir. Doğal inorganik nanoparçacıklar Çeşitli karmaşık iç nano-maddelerin varlığına ek olarak, doğal inorganik nanoparçacıkların doğal varlığı. Eski Çin’de, insanlar rafine toz oluşturmak için mum yakma toplamalarını kullanıyorlar, bu toz nano boyutunda karbon siyahı; Eski bronz ayna yüzeyinde ince bir pas tabakası vardır, testten sonra pas tabakasının nano-kalay oksitten oluşan bir film olduğu tespit edilmiştir. Bu doğal inorganik nanomalzemeler, insanlara nanoteknoloji araştırması yürütmek için doğal malzeme sağlar. Mümkün olan yeni malzemeyi oluşturmak için aşağıdan yukarıya doğru bir dizi teknik araç. Bilim insanlarının nanoteknoloji konusundaki teorik araştırmaları 1860'larda başladı ve Thomas Graham, 1 ila 100 nm çapındaki kolloidal parçacıklar ile kolloidler hazırlamak için çözündürmek ve dağılmak için jelatini kullandı. Daha sonra bilim adamları, kolloidler hakkında birçok araştırma yaptı ve bir kolloid kimya teorisi oluşturdu. 1905'te Albert Einstein, deney verisindeki sudan gelen şekeri yaklaşık 1 nm'lik bir molekül çapı hesaplamak için hesapladı, insan boyutunda ilk kez algısal bir bilgiye sahipti. 1935 yılına kadar, Max Knoll ve N.Ruska, insanlara mikroskobik dünyayı keşfetmeleri için gözlemsel bir araç sağlayan, nano-ölçekli görüntülemeyi elde etmek için bir elektron mikroskobu geliştirdi. Japonya'da Nagoya Üniversitesi'nden İkinci Dünya Savaşı sırasında Profesör Tian Liangyi, Japon füze dedektörü için kızılötesi radyasyon emici. Soy gazın koruması altında, saf buhar siyah, vakumlu buharlaştırma usulüyle hazırlanmıştır. Çinko siyahının ortalama tanecik ebadı 10 nm'den küçüktü. Fakat henüz gerçekliğe uygulanmadı, savaş sona erdi. Daha sonra, Alman bilim insanları da nano metal partiküllerini benzer şekilde hazırladılar, nanomalzemeler kavramı olmadığında, bu malzemeyi nano malzemeleri üretme amaçlı olabilecek ultra ince parçacıklar (ultra-ince parçacıklar) olarak adlandırdılar. Nanoteknolojinin kökeni Feynman tahmin edildi Aralık 1959'da Nobel ödüllü Richard Feynman, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ndeki Amerikan Fizik Enstitüsünde “En altta bol yer var” başlıklı bir konuşma yaptı. “Aşağıdan yukarıya” ile başlar ve tasarım gereksinimlerini karşılamak için tek bir molekülden veya hatta atomdan montaja başlamayı önerir. “En azından benim görüşüme göre, fizik yasaları bir atomun atom şeklinde atom üretme olasılığını dışlamaz” dedi ve “nesnenin inceliğini kontrol ettiğimizde, fiziksel olarak büyük ölçüde genişleyeceğiz. “Gerçekten“ nanometre ”kategorisine ait teknoloji, sadece birkaç on yıl sonra ortaya çıksa da, bu derste Feynman, nanoteknoloji çalışmasında nanoteknolojinin rolünü tanımlayan nanoteknolojinin geleceğini öngörüyor. Aslında, araştırmadan sonra nanometre ölçeğindeki birçok bilim insanı, bu konuşmadan ilham alan konuşmanın büyük ölçüde sonuçlanmasına neden oldu. 1968, Alfred Y. Cho ve John. Archu ve meslektaşları, yüzeyde tek katmanlı atomları biriktirmek için moleküler ışın epitaksi kullandı. 1969'da Esaki ve Tsu iki veya daha fazla farklı maddeden oluşan süper kafes teorisi önerdiler. 1971 yılında, Zhang Ligang ve superlattice teorisini ve moleküler ışın epitaksiyel büyüme teknolojisini kullanan diğer uygulamalar, yarı iletken çok tabakanın farklı enerji aralığı boyutlarının hazırlanması ve kuantum kuyusu ve süper düzenin elde edilmesi için çok zengin bir fiziksel etki gözlendi. Kuantum kuyusunda kuantum hapsetme etkisi kapsamlı ve derinlemesine incelenmiştir ve bu temelde birçok yeni yüksek performanslı optoelektronik ve mikroelektronik cihaz geliştirilmiştir. 1974 yılında Norio Taniguchi “nanoteknoloji” terimini 1 lessm'den daha düşük toleranslara sahip makineleri temsil etmek için icat etti; Ancak nanometre ölçeğindeki fiziğin tamamı net değildi. Nanoteknolojide önemli bir gelişme: Nanometre devriminin sembolü 1981 yılında Gerd Binnig ve Heirich Rohrer, kuantum mekaniğindeki tünel etkisine dayanan dünyanın ilk tarama tüneli mikroskobunu (STM) geliştirdi. katı atomların ve elektronların yüzey akımlarını tespit ederek katı yüzeylerin morfolojisi ve manipülasyonunu gözlemledik. STM'nin buluşu mikroskopi alanında bir devrimdir ve “nanometre devrinin bir sembolüdür”. STM'nin temelinde, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) gibi bir dizi tarama probu mikroskobu geliştirilmiştir. manyetik mikroskopi ve lazer mikroskopisi. STM'nin ortaya çıkması insanoğlunun gerçek zamanlı olarak malzemenin yüzeyindeki bireysel atomların durumunu ve yüzey elektron davranışı, Gerd Binnig ve Heirich Rohrer ile ilişkili fiziksel ve kimyasal özellikleri gözlemlemesini sağlar, böylece 1986'da Fizik dalında Nobel Ödülü'nü kazandı. Heinrich Rohrer ile birlikte tarama tüneli mikroskobu (STM) bilim adamı Gerd Binnig (solda). Kaynak: IBM 1989’da IBM Almaden Araştırma Merkezi’nin Donald M.’sindeki tek bir atomun ilk manipülasyonu Eigler ekibi, STM'nin yardımıyla, metalin Ni (110) yüzeyine adsorbe edilen 35 Xe atomunu hareket ettirdi ve üç harf oluşturdu. IBM, bir insan atomunun ilk kez manipüle edildiği, büyük teknoloji haberlerinden biri. Bilim adamları, tek atomları manipüle eden bu nanoteknolojiden moleküler büyüklükte cihazlar tasarlama ve üretme umudunu gördüler. Nanoteknolojinin hızlı gelişimi Temmuz 1990'da, nanoscience ve teknoloji konulu ilk konferans ABD'nin Baltimore şehrinde düzenlendi. Toplantı resmen nanomalzeme bilimini yeni bir malzeme bilimi dalı haline getirdi. Başlangıç noktası olarak, nanoteknoloji 1990'lı yıllarda hızlı bir gelişme kaydetti. 1991'de, Japon bilim adamı Sumio Iijima elektron mikroskobu ilk önce karbon nanotüplerin gelişini gösteren çok duvarlı karbon nanotüpleri keşfetti. İki yıl sonra Iijima ve IBM şirketi Donald Bethune, tek cidarlı karbon nanotüpler yaptılar. 1995 yılında araştırmacılar, bugün çok sayıda kuantum nokta lazer kullanılan kuantum nokta lazerinin 80K sıcaklıkta çalışmasını sağlamak için atomik tabaka epitaksi (ALE) teknolojisini kullandılar. Optik fiber iletişiminde, CD erişimi, gösterimi ve benzerleri. 1990 yılında, LT Canham, gözenekli silikon ışıldama fenomenini keşfetti; ki bu, silikon üzerinde fotoelektrik entegrasyonun gerçekleşmesi için, ara bağlantı arasındaki aygıtı çözmek için yeni bir olasılık açtı. Eksikliklerin gecikmesinden dolayı, entegre devrelerin performansını ve bilgisayar hızını büyük ölçüde arttırır. 1997'de, Minnesota Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü'nün nanoyapı laboratuarı nano-litografi kullanılarak başarıyla geliştirilmiştir. Disk boyutu 100nm x 100nm idi. 100nm çapında ve 40nm uzunluğunda oluşmuştur. İnç başına 41011 bit depolama yoğunluğuna sahip bir kuantum çubuk dizisinde düzenlenmiştir. Nanoteknoloji tamamen gelişmiştir. 21. yüzyıla kadar, nanoteknolojinin gelişmesi ve uygulanması, dünya ulusal bir strateji olarak nanoteknolojiyi geliştirecektir. 2000 yılında Clinton, o zamanki Amerika Birleşik Devletleri, Ulusal Nanoteknoloji Girişimi'nin (NNI), nanoteknoloji için araştırma fonlarında önemli bir artış, görünürlüğünde önemli bir artış ve nanoteknoloji ile ilgili küresel bir araştırma dalgası başlattığını duyurdu. Japonya Eğitim, Kültür, Spor Bakanlığı, “Nanoteknoloji Entegre Destek Programını” uygulamak için 2002 bütçesinde Bilim ve Teknoloji 30,1 milyar yen (234 milyon ABD Doları) tahsis edecek. Avrupa'da, nanoteknolojide araştırma ve yatırım fonu ulusal programlar, Avrupa işbirliği ağları ve büyük şirketler tarafından sağlanmaktadır. . Aynı zamanda, AB'nin araştırma programı en geniş olanıdır, araştırma kurumları geniş bir alanı kapsamaktadır ve 1980'lerin ortasından itibaren Çin hükümeti nanoteknolojinin geliştirilmesine büyük önem vermektedir.
Kaynak: Meeyou Karbür