Nanotecnologie: più piccolo è meglio

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"Ci è abbondanza di stanza in fondo!"

E 'stato 29 dicembre 1959. Il premio Nobel Prof. fisico Richard Feynman è stato un discorso. L'occasione è stata la riunione annuale della prestigiosa American Physical Society e il pubblico era pieno di eminenti scienziati. Discorso di Feynman sono stati generalmente considerati capolavori di fantasia scientifica, la maggior parte degli scienziati presenti non pensava che Feynman stava cercando di essere divertente! Nessuno tra il pubblico potrebbe pensare a quel momento in cui Feynman pronunciò le parole: "... vi è abbondanza di stanza in fondo ..." stava guardando direttamente verso il futuro circa 30 anni avanti! Quello che gli scienziati sono impegnati a lavorare oggi e tecnologi considerati come la tecnologia del 21 ° secolo; Feynman stava sognando in quel momento nel 1959.

Con le sue parole chiave Feynman fortemente sottolineato che vi è una vasta gamma di possibilità per la ricerca su materiali di dimensioni molto ridotte. Quando Feynman pronunciò il suo discorso visionario davanti ai membri dell'American Physical Society è stato solo l'inizio di miniaturizzazione. La gente parlava di palma dimensioni motori elettrici ed erano ancora orgogliosi dei loro 'piccoli' i computer che hanno riempito grandi sale e avrebbe potuto fare i lavori che sono eseguiti calcolatrici tascabili di oggi! I computer erano anche molto 'fame di potere' come si usava dei valvole che sono diventati quasi obsoleti. Questi sono visti al giorno d'oggi solo nei musei della scienza.

Nel 1949 Bardeen e altri avevano scoperto transistor a stato solido che è stato già rivoluzionando l'industria elettronica. Ma Feynman non era soddisfatto di questo e si chiedono perché non hanno i computer palmari dimensioni? E come realizzarla? Feynman suggerito che utilizzando elettroni, ioni o atomi si potrebbe incidere i materiali e una galassia di fili, condensatori, diodi, transistori e altra circuiteria complicata in un piccolo spazio. Ha osato suggerire che per evaporazione controllata di atomi e molecole di dimensioni materiali richiesti potrebbe essere raggiunto. Sembrava una fantasia nel 1959 per gli scienziati e tecnologi, ma si è trasformato in una realtà ormai.

Scienziati e tecnologi di oggi si trovano in pratica ciò che Feynman aveva immaginato. Oggi siamo inondati con i computer da tavolo miniaturizzazione top vale a dire, lap-top, telefoni cellulari, CD, DVD ecc Che cosa hanno? Very Large Scale Integrated (VLSI) circuiti con migliaia di componenti compattati insieme in un singolo chip di dimensioni mm pochi sono impiegati in tutto il mondo da elettrodomestici da cucina ai veicoli spaziali. Ma Feynman è previsto oltre tale miniaturizzazione. Egli non era solo rivolta verso tali sviluppi, ma ancora oltre. Con Feynman 'piccole dimensioni' significava qualcosa di più vicino ai sistemi biologici, come una delle cellule e degli organismi viventi.

Con la loro struttura interna di dimensioni submicrometer sono in grado di eseguire varie funzioni. Essi sono in grado di muoversi, cambiare le forme, rispondere ai segnali ottici, acustici o altro. Essi potrebbero inoltre in grado di identificare altre forme o cellule. Essi non sono solo in grado di memorizzare informazioni, ma sarebbe anche in grado di prendere decisioni. In altre parole sono in miniatura, macchine ad alta efficienza create da Madre Natura. In realtà la bellezza di questa creazione della natura risiede nel fatto che gli atomi o le molecole si incontrano, assemblare, crescere, riprodursi, trovare il proprio cibo, sviluppare e morire.

La nanotecnologia, chiamato anche manifattura molecolare, è "un ramo di ingegneria che si occupa della progettazione e produzione di circuiti elettronici estremamente piccoli e dispositivi meccanici costruiti a livello molecolare della materia". . L'obiettivo delle nanotecnologie è quello di essere in grado di manipolare materiali a livello atomico per costruire i dispositivi elettromeccanici più piccoli possibili, date le limitazioni fisiche della materia. E 'stato detto che un nanometro è un "punto magico in scala di lunghezza, per questo è il punto dove i più piccoli dispositivi artificiali incontrano gli atomi e le molecole del mondo naturale". Gran parte dei sistemi meccanici sappiamo come costruire saranno trasferiti a livello molecolare, come qualche analogia atomica.

Materiali che possono essere effettuate in nanoscala, dare loro la possibilità di avere alcune proprietà molto interessanti che differiscono notevolmente da propria caratteristica di materiali sfusi. Nei regimi su scala nanometrica né chimica quantistica, né leggi classiche della fisica tenere. E 'questa scala di controllo delle molte proprietà dei materiali da fenomeni che hanno le loro dimensioni critiche su scala nanometrica. Per essere in grado di fabbricare e controllare la struttura delle nanoparticelle, i progettisti possono influenzare le proprietà risultanti e, in ultima analisi, design, i materiali per dare le proprietà desiderate. Le proprietà elettroniche del materiale in considerazione può essere controllato in questa scala. Questo fenomeno costituisce la base per la moderna industria elettronica.

Una serie di proprietà dipende dalla dimensione di queste particelle in nanoscala che comprende proprietà magnetiche, punti di fusione, calori specifici e reattività superficiale. Più ulteriormente più, quando tali particelle ultrafini vengono consolidate in solidi macroscopici, questi materiali alla rinfusa a volte presenta nuove proprietà (ad esempio, una maggiore elasticità).

Nanoparticelle di fabbricazione

Sintesi di nanoparticelle può essere raggiunto attraverso una grande varietà di percorsi. Fondamentalmente ci sono quattro itinerari generici per fare nanoparticelle: vale a dire

1) via chimica Wet

2) percorso meccanica

3) Form-in-place e

4) in fase gas di sintesi.

Processi chimici umido includono la chimica, i metodi idrotermali, sol-gel e altri processi di precipitazione. Essenzialmente, soluzioni di ioni diversi sono mescolati in quantità ben definite e in condizioni controllate di calore, temperatura e pressione per promuovere la formazione di composti insolubili, che precipitano dalla soluzione. Questi precipitati vengono poi raccolti tramite filtrazione e / o l'essiccazione a spruzzo per produrre una polvere secca.

Processi meccanici includono rettifica, fresatura, meccaniche e tecniche di lega. A condizione che vi sia una polvere grossolana, questa polvere grossolana meccanicamente si trasforma in più fine e polvere più fine. I più comuni processi sono o planetario o rotante mulini a sfere. I vantaggi di queste tecniche è che sono molto semplici, richiedono attrezzature e di basso costo, a condizione che una polvere grossolana carica e resa, la polvere può essere elaborato. Tuttavia, esistono difficoltà come agglomerazione di particelle, un'ampia distribuzione granulometrica, contaminazione da apparecchiature di processo, e spesso difficoltà nell'ottenere le dimensioni delle particelle molto fini con resa attuabile. Si è comunemente utilizzato per i metalli e inorganici.

Form-in-place processi di deposizione sotto vuoto processi come deposizione da vapore fisico (PVD) e deposizione di vapore chimico (CVD), e rivestimento a spruzzo. Questi processi sono focalizzati alla produzione di strati nanostrutturati e rivestimenti con proprietà migliorate per applicazioni diverse.

Fase di gas di sintesi include pirolisi fiamma, elettro-esplosione, ablazione laser, plasma e tecniche di sintesi. La produzione di fullereni e nanotubi di carbonio è un sottoinsieme specifico del gas in fase le tecniche di sintesi .. Questi processi sono piuttosto inefficiente per la fabbricazione di polveri. Le polveri possono essere prodotte raschiando i depositi dal collettore.