Nanoteknologi: et hurtigt overblik

Original: http://axxon.com.ar/rev/110/c-110Nanotecnologia.htm

Eduardo J. Carletti

De fleste mennesker først hørte témino „nanoteknologi“ mener, at snak om de teknikker der indgår i udtrykket „mikroteknologi“, den anvendte teknologi inden for mikroelektronik og samfundet har i høj grad ændret sig i de seneste årtier. Forholdet er ikke helt forkert, men er ikke korrekt.

Den Mikroteknologi er teknologi, der giver os mulighed for at fremstille tingene i micron skala. En mikron er en milliontedel af en meter, eller at give et klarere billede, en tusindedel af en millimeter. Vi ved alle, hvor meget der er en meter: omtrent afstanden mellem vores næse og vores fingerspidser, når vi udvider hele armen til den ene side af vores krop. Hvis vi laver en tusindedel af denne længde, har vi en millimeter. En millimeter er meget lille, men vi kan stadig se det. Forestil dig nu, at vi tager den ene ende af denne millimeter, stole på vores næser, og vi strække det, indtil det når enden af ​​fingrene på den hånd, der er i den arm, vi har udvidet. Nu deler vi i tusinde dele. Vi har en tusindedel af et tusindedel af en meter, en længde kaldet mikron. Dette er den skala, hvor det virker, når enheder såsom erindringer, logiske kredsløb og computer er bygget.

Hukommelsesenheder og logik til salg i 1985 med komponent strukturer havde omkring en mikron i bredden. I 1995, da Pentium, havde nået størrelser af omkring en tredjedel af en mikron, 350 nanometer. Det virker og strukturer 100 nanometer, dvs en tiendedel af, hvad den havde opnået i 1985.

En nanometer er en foranstaltning, der opnås, hvis man tager en mikron, anvende en ende på spidsen af næsen, strækkes til enderne af fingrene på den udstrakte arm og opdeler det i tusinde dele. Det er en tusindedel af en milliontedel af en meter, nemlig en milliardtedel af en meter.

Nanometer markerer grænsen for nedsættelse vi kan få, når det kommer til materielle objekter. I nanometer fit 3-5 atomer. Selv om der er flere ting der er mindre end atomer i universet, er det på grund af ting, der ikke kan manipuleres. I vores daglige liv, atomer er de mindste byggesten, som vi kan bruge.

Nu er vi tænker i form af atomer, lad os se på et objekt produceret af mikroteknologi. Selvom strukturen er en milliontedel af en meter bred, er stadig meget store. Der er tusindvis af atomer på overfladen af dette objekt og milliarder indeni. Det er et stykke af makro verden. I denne makro-objekt i størrelsen af ​​en mikron er muligt at gøre tusindvis af skillevægge at opnå en højere grad af detaljer. Hvis vi nå et niveau på detaljer i nanometer og arbejde med atomare niveau nøjagtighed, kan kraften i vores evne til at styre adfærden af dette objekt være enorme.

Den største eksempel på denne magt kommer i alle levende ting. Vand miljø er påkrævet-livseliksir-og så er det ofte kaldes „den våde side af nanoteknologi.“ De livsformer vi kender er lavet af celler fyldt med vand, små lommer af liv, der typisk har størrelser af flere mikron, som i tilfælde af hvide blodlegemer fra humant blod.

Hver af disse „poser“ er fuld af tusindvis af bittesmå maskiner, der bevæger sig gennem væsken verden af cellen, som omhandler industri -enzymes liv, hormoner, og DNA-RNA, alle de ting, som du hører udpege de nye tekster til medicin, bioteknologi og genteknologi. Disse maskiner er små molekyler. De varierer i størrelse fra en til flere snese nanometer. De er nanomaskiner! De består af tusinder til titusinder af atomer. Og hver eneste af de tusindvis af atomer har en nøjagtig position, præcist definerede tekniske projektering, således at hele dette nanomaskiner kan fungere ordentligt.

Det mest imponerende eksempel er enzymer. Hver enkelt er en komplet kemisk fabrik reduceret til en nanometer skala. Disse enzymer har udviklet sig over milliarder af år at opnå en endnu mere perfekt af deres kemikalier produktion. I de fleste tilfælde de har nået grænserne for perfektion. Er det sidste og afgørende katalysator for den kemiske reaktion, der er deres vigtige arbejde. Disse molekylære nanomaskiner er, hvad der gør livet arbejde, ikke kun for sig selv, men i hver plante, fugl eller enhed, der kravler eller trækkes over overfladen af ​​vores planet.

Denne våd nanoteknologi er utrolig kraftfuld. Faktisk er det mere du ved om det mere man forstår, hvor meget er stadig ukendt. Tænk på skønhed af en ung kvinde, eller en blomst, eller hvad der er utroligt, er, at det menneskelige øje kan se og en hjerne til at tænke. Og så du tror, kan det våde side af nanoteknologi (som de fleste mennesker kalder bioteknologi) gøre alt.

Men på trods af denne utrolige magt, er der flere ting, du ikke kan gøre, og vil aldrig gøre i den våde side. En af de vigtigste er at lede elektricitet som en tråd, som en forbindelse til en computer eller en halvleder. Aldrig blive nået, årsagerne er lang tid at beskrive her, det bioteknologi. Faktisk er det meste af den industrielle revolution, der driver det moderne samfund ikke en hyldest af bioteknologi, er produktet af udviklingen af ​​dampmaskiner, gasmotorer og alle former for elektriske apparater såsom radioer, fjernsyn, telefoner og computere alle produceret af teknologi på den anden side, „tørre“ side, et område, der synes at være det punkt størst udviklingspotentiale.

Forestil dig, hvad der kunne blive vores verden, hvis de kunne gøre på den tørre side, uden vand eller levende celler, protesterer mod graden af ​​perfektion som livet atomar rutinemæssigt opnået i den fugtige side. Forestil dig et øjeblik magt, der ville have den tørre side af nanoteknologi. Listen over ting, der kunne opnås med teknologi og ligne listen over juleønsker af vores civilisation.

Her er nogle:

En nanomachine skrivning

I 1989 fysikere i Almadén Research Center i IBM, der er baseret i San Jose, Californien, overraskede den videnskabelige verden ved hjælp af en vibrerende sonde mikroskop for at flytte en række af xenon atomer på en nikkel overflade, skrive en mikroskopisk version af IBM-logoet. Selvom forsøget viste, at nanoskala kan bygge ting, var det stadig en eksotisk og unik oplevelse, der kræver et mikroskop fremstillet med vilje, en særlig vibrationssikker værelse og omgivende temperaturer omkring -270 grader Celsius, kun nogle få grader over det absolutte nulpunkt.

Men ti år senere skabte AFM, atomic force mikroskop mærkning. Dette instrument ændrer den måde, forskerne interagerer med stof på en lille skala.

Pique para ampliarVække til ampliarDentro kamera AFM usynligt for det blotte øje, er enderne af en meget tynde nåle indsat i et substrat af organiske molekyler, så disse nåle, skarp til at have et par atomer bred øverst, skrive ord kun ti nanometer bred. Processen fungerer baseret på organiske molekyler, såsom en fyldepen blæk, strømme fra nålespidsen til skriveoverfladen, lavet af guld. De har endda muligheden for at anvende forskellige typer af „blæk“ og ændre på et øjeblik. For at få en idé om omfanget af den resulterende scriptet sige, at med den forstørrelse, er nødvendig for at læse disse breve, skrevet af en pen linje ville være mere end en kilometer bred.

For at give et lille show, at Yankees skader aldrig, brugte en AFM er udstyret med et sæt af otte nåle til at skrive i mindre end 10 minutter en hel side af en berømt tekst fysiker Richard Feynman undfanget i 1960, i en imponerende og præcis forudsigelse handle om mulighederne for nanoteknologi.

Og alt dette ved stuetemperatur.

Det var bare en test. Den er ikke beregnet til at skrive, i det mindste ikke i den traditionelle forstand vi giver ordet. Dette litografi system kan være en hurtig løsning til fremstilling af nano-kompositter, fra mikroelektronik til DNA-chips (anvendt i genetik) hurtigere og tættere. Det kan være på vej til at producere nanostrukturer massivt. Og kan være det første skridt i udviklingen af de værktøjer, du behøver at gøre nanomaskiner derefter være i stand til at lave kopier af sig selv og opbygge andre: nano robotter.

Nano robotter:

Robotterne nano er allerede blevet udnyttet i CF-applikationer og forslag har vanskelige emner at forestille et par årtier siden: Fastholdelse krop indeni, reparation og omfortrådning af hjernevæv fjernbetjening, krop reparationer (arterier, linse, øre organer Interne tumorer) uden drift.

Pejling til nanoscópicaLa skala teknologi er stadig langt fra at producere dem, men som inden for kunstig intelligens, er sådan en kompliceret og vanskeligt emne, der fremskridt på flere fronter. Et af de områder ville blive behandlet i den forrige blok: værktøjer; og vi gav en idé om, hvordan en af ​​de mere konkrete forslag. Men med kun krop kan ikke fungere, er kontrol også påkrævet, og her kommer en anden verden af sensorer i nanostørrelse, arrays af nanometer størrelse og kæmpemolekyler: computing på niveau med nanoteknologi. I årevis mekaniske logiske porte består af et par atomer er designet og synes kun nødvendigt at bygge værktøjer forventet. Billedet er ikke så simpelt, men der er utallige laboratorier arbejder på nano „intelligens“. Og der er nogle annoncer.

Hukommelse:

I en IBM laboratorium i Zürich, en af ​​dem, der hjalp i opfindelsen af ​​denne mikroskop AFM 1986 arbejder på miniaturisering til nanometer niveau datapost. Opbevaringen er baseret på et sæt af nåle AFM 1024 i en kvadratisk matrix, der kan skrive informationsbits ikke mere end 50 nanometer i diameter. Det samme sæt er derefter i stand til at læse oplysningerne og endda omskrive det.Rodamiento a escala nanoscópica

Pique for større evne til at gemme oplysninger på denne skala er en spændende nyhed for markedet, langt ganget mængden af ​​oplysninger, der kan gemmes i et givet område. Den bedste nuværende registreringssystem, der er baseret på magnetisk hukommelse kan lagre omkring to gigabit per kvadratcentimeter; fysikere mener, at den fysiske grænse for systemet ikke nået endnu, det er omkring 12 gigabit per kvadrattomme. Den dot matrix ovenfor beskrevne system kaldet „Tusindben“ (Miriápodo, der har tusind fod), tilbyder 35 gigabit per kvadrattomme (og op til 80 gigabit, hvis der anvendes en enkelt nål) og er i stand til at gøre det ved en hastighed på nuværende magnetiske enheder. Med indbyggede lagerenheder gigantiske matricer med millioner af nåle, kan du opnå et lager i størrelsesordenen terabytes, noget som 40 gange, hvad er kommercielt tilgængelige i dag.

Pique para ampliarAllestedsnærværende Computere:

Miniaturisering til nanoskala peger på inddragelse af kraftige computere i ure og mobiltelefoner, der besidder noget i dag ikke har: en harddisk. Det antages, at den teknologi „Miriápodo“ harddiske giver en kapacitet i størrelsesordenen gigabyte og en størrelse på en kvadratcentimeter. En af de vigtigste ting er, at denne nanodrive AFM teknologi vil kræve langt mindre energi til at drive den magnetiske teknologi, en meget kritisk faktor i bærbare produkter.

Rumforskning: selvreproducerende prober:

Selvom resultater på området for selvstændig er minimale, har nogle laboratorier for eksempel vist, der dækker overfladen af ​​en bundplade (nu guld anvendes) med en klæbrig lag af organisk materiale er opnået under passende betingelser , få tusindvis af disse plader rumme sig til dannelse af tredimensionale strukturer. Dette synes kaotisk og anarkistisk definition dog Harvard University har skabt et relativt funktionelt elektronisk kredsløb ved hjælp af en lignende teknik.

På University of Texas i Austin, har en videnskabsmand søgt millioner af proteiner, der i stand til at genkende og binde forskellige typer af uorganiske materialer. Den har allerede stiftet et selskab, Semzyme, der søger at skabe en „bibliotek“ byggesten i proteiner midten.

På University of California i Los Angeles Yale University, Rice University og Hewlett-Packard er langt fremme med udviklingen af ​​molekylær selvbyggede computer.

På nettet kan du finde et projekt på NASA prober baseret på selvreproducerende systemer. Det er en plan, der blev udgivet over tyve år siden, for at sikre, at i stedet for at sende alle de nødvendige udstyr til udforskning fra Jorden, hvilket betyder mange tons, der er fastsat i rummet udvides kun bestemte robotter er i stand til at bygge andet udstyr fra råvarer udvundet fra landingsstedet. NASA tænkte ikke specifikt i nanoteknologi, men forskere mener, at dette område vil være den eneste teknologi, der kan løse de problemer i projektet, nemlig opnåelse af genkende og udtrække de nødvendige byggematerialer. Det er sådan et interessant emne, der forlader deres udvikling til den nærmeste Techno Core.

Medicin:

I søger lægemiddelindustrien at opnå, under anvendelse af nanoteknologi, der er opnået i hvert øjeblik af vores krop og de ​​millioner af levende væsener på verdensmarkedet, men under kontrollerede laboratorieforhold: atom for atom konstruktion af komplekse molekyler, der gør de primære funktioner i livet (såsom insulin, for at give et eksempel). Opfyldelsen af ​​dette mål ville være et stort skridt fremad for medicin, da dette ville forenkle de processer, der er nødvendige for de komplekse stoffer, der gør lægemidler tilgængelige i dag, og sætte en enorm mængde af umulige videnskab i dag projekter.

Maksimal udnyttelse af solenergi:

I Texas, statslige USA, hvor de har det problem, at der forbruges masser af energi, foreslår at bygge gennem nanoteknologi visse artefakter (ikke beskrevet) stand til at fange hver foton, der rammer dem, og opnå en meget effektiv anvendelse af energi Solar. Denne solfanger kunne fælde fotonerne i en mindre målestok nanostrukturer bølgelængde af sollys, der er mellem 400 og 1000 nanometer. Lagersystem vil fungere som en kondensator (som lagrer elektroner), men bevares inde fotoner.

Konklusioner:

Nanoteknologi er naturligvis så jeg kunne vise, et område, der stadig er i sin vorden. Men vi læser materialeteknologi ved, at når du begynder at kende omfanget af projektets offentliggørelse som beskrevet i denne artikel, er der ofte mange flere i de skygger, som ikke oplyses af industriel beskyttelse, beskyttelse af ideer og strategiske grunde of State. Science Fiction nanoteknologi har vist os i de sidste to årtier, selv om nogle pionerer gjorde før-som en slags moderne magi i fremtiden, men det magiske er, at i de fleste tilfælde de tanker, at forfattere er blevet analyseret og fremlagt designet med fuld rationalitet. Og de er mulige. Det er, ikke er den magiske bog af fantasi, fordi de troede, de mekanismer, der ville være i stand til at opnå disse ting, selvom teknologien endnu ikke er i stand til at lave dem. En typisk indstilling af de ældste CF … selv om resultaterne af disse spekulationer er undertiden værdig til en Merlin eller Gandalf, eller den gamle velkendte Mandrake af populærkulturen, fanget i deres bedste øjeblikke.

Comments are closed.