Nanoteknologi
Frå Wikipedia – det frie oppslagsverket
|
Nanoteknologi er vitskapen om og den teknologiske utnyttinga av strukturar i storleiksorden 0,1 - 100 nm, det vil seia 10-10 - 10-7 m, særleg innan fysikk, kjemi og medisin.
[endre] Karakteristikk av nanoteknologi
I dette storleiksområdet er strukturane for store og inneheld for mange partiklar til å bli forklart ut frå enkle atommodellar. Samtidig er dei for små til å bli forklart av klassiske teoriar, slik som klassisk termodynamikk, klassisk elektromagnetisme og newtonsk fysikk. Ein studerer difor nanoteknologi frå to kantar; anten nedanfrå, ved å ta utgangspunkt i molekylær kjemi og fysikk for så å byggje strukturane større og meir komplette, eller ovanfrå, ved å ta utgangspunkt i klassiske, makroskopiske modellar, men med tillegg av kvanteeffektar og andre brot på makroskopisk naturvitskap.
Nanoteknologi er tverrfagleg av natur, og uttrykket vert nytta i fysikk, kjemi, biologi, medisin og materialvitskap. Desse felta har alle kvar for seg over lengre tid dreve med forskning og bruk på nanonivå. Dei siste åra er alt nanorelatert samla i eitt uttrykk på tvers av faggrenser. Nytt er også ei dreiing av fokus frå grunnforsking til praktisk, anvendt vitskap.
I dei seinare åra har interessa for og arbeidet med nanoteknologi auka monaleg. Mykje innan eksisterande teknologi må ned på nanonivå for å kunne bli utvikla vidare, samtidig som det finst ei heil rekkje nye typar nytte.
Det finst fleire eksempel på nanoteknologi som er i bruk i dag:
- Innan elektronikken har ein til no operert på mikronivå (altså over 100 nm), men i kampen for å gjere komponentane snøggare og strukturane mindre, har ein gått over til nanonivå. Dei nyaste prosessorane opererer no på 90 nm.
- Genteknologien innan biologi og medisin, som er eit felt i stor vekst, opererer naturleg på nanonivå.
- Kjemien og materialvitskapen har i lengre tid vore i stand til å utforma stoff og strukturar nesten atom for atom og molekyl for molekyl. Det nye no er at teknikkane er blitt betre og strukturane som kan lagast større og meir kompliserte.
[endre] Kva finst på nanonivå
Årsaka til at nanonivået er så interessant er at mange strukturar i naturen er nettopp i denne storleiksordenen:
- Enkeltatom, 0.1 nm
- Magnetiske domene
- Krystalldomene
- Bølgjelengda til synleg lys, 400-700 nm.
- Virus, vanlege virusstrukturar er mellom 20 og 400 nm.
- Cellekjerner og andre organeller. Ei celle i menneskekroppen er normalt mellom 10-100 µm, dvs. 10000 - 100000 nm og langt over nanoområdet, men organellene er på nanonivå.
I tillegg finst fenomen som opptrer berre på nanonivå
- Kvanteprikkar
- Molekylære skytlar
- Coulomb-blokade
- Kvantisert kontaktmotstand
- Kvantekablar
[endre] Nytte av nanoteknologi
Det er fleire forskingsmiljø som nyttar nanoteknologi i dag og viser veg for framtidig bruk. Teknologien vert nytta fleire stadar enn det som ein kan leggje i ei enkel liste. Det må òg nemnast at teknologien vert nytta i mange ulike stadier. Noko finst allereide, men kan gjerast betre med nanoteknologi, andre er heilt nye (og kan dermed risikere å aldri bli noko av).
[endre] Nytte innan fysikken
Innan fysikken nyttar ein i hovudsak nanoteknologi i fire emner: elektronikk, magnetisme, optoelektronikk og mekanikk.
- Datamaskiner og annan elektronikk, t.d. basert på andre typer halvleiarar enn silisium, eller basert på svake kontaktar i superleiarar
- Solcellepanel
- Optiske sensorar
- Stoff som kan endre optiske eigenskapar, t.d. skjermar som opprettheld biletet også etter at straumen er avslegen.
- Nanostrukturar som forsterkar mekaniske eigenskapar
- Nanomagnetar som endrar elektriske og magnetiske eigenskapar
- Kvantedatamaskiner
[endre] Nytte innan kjemien
I kjemien er fokus på utforming av nye typar material og på auka produktivitet i kjemiske reaksjonar.
- Snøggare kjemiske reaksjonar, pga. auka reaksjonsoverflate
- Nye stoff med betre mekaniske eigenskapar, t.d. polymerar og karbon-nanorøyr
- Krystallar med nanostrukturar som vertsstad for kjemiske reaksjonar
- Krystallar med nanostrukturar til lagring av t.d. hydrogen
- Gass-sensorar
[endre] Nytte innan medisin
Ein tenker seg at medisin skal nytte teknologien som er utvikla frå kjemi og fysikk. Nytten kan delast i to grupper: i og utanfor kroppen. Bruk av nanoteknologi utanfor kroppen vil bli viktigast i første omgang.
Nytte utanfor kroppen:
- Betre og snøggare kjemisk medisinproduksjon
- Snøggare datamaskiner til diagnostikk i t.d. MR
- Separering av stoff på nanonivå til diagnostikk
- Nøyaktige sensorar utanfor kroppen, t.d. av magnetfelt i hjartet.
Nytte inni kroppen:
- Mindre sensorar som kan trenge inn utan å gjere skade
- Medisin eller sporstoff som kan trenge inn i dei minste blodårer eller inn i celler.
[endre] Historie
Det som i dag vert kalla nanoteknologi vart første gong omhandla i ein tale som Richard Feynman (There's Plenty of Room at the Bottom) haldt i 1959. Sjølve omgrepet vart først definert i 1974 i eit skriv av Norio Taniguchi (N. Taniguchi, On the Basic Concept of 'Nano-Technology', Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974.)
I 1980-åra utvida Dr. Eric Drexler omgrepet mykje og dette vart skildra i bøkene Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology og Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation, (ISBN 0-471-57518-6). Vår forståing av omgrepet kjem i stor grad frå Drexler.
I dag er nanoteknologi nytta i dei fleste naturvitskaplege forskingsmiljø, og mange meiner at dette vil gjere mykje meir med verda enn den industrielle revolusjonen eller informasjonsteknologien gjorde i dei forrige århundra.
[endre] Lenkjer ut
Norske sider:
[endre] Kjelder
Omsett frå Wikipedia på bokmål. Enkelte omgrep frå engelsk Wikipedia.
