Show publication content! - Pomorska Biblioteka Cyfrowa
Show publication content! - Pomorska Biblioteka Cyfrowa
Show publication content! - Pomorska Biblioteka Cyfrowa
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
PISMO PG 9<br />
Nanotechnologia – nauka i technologia<br />
na dziś oraz jutro<br />
Nanotechnologia jest dziedziną nauki i techniki, zajmującą<br />
się badaniami oraz technikami wytwarzania rozmaitych<br />
struktur i urządzeń, o wymiarach rzędu nanometra (jednej<br />
miliardowej części metra, 1nm = 10 -9 m). Aby uświadomić<br />
sobie realną wielkość obiektów będących przedmiotem zainteresowania<br />
nanotechnologii, należy zauważyć, że są to<br />
obiekty tysiąckrotnie cieńsze od grubości ludzkiego włosa.<br />
Określenie nanotechnologia może sugerować, że dziedzina<br />
ta zajmuje się tylko obiektami o wymiarach nanometra, co<br />
nie jest jednak całkiem precyzyjne. Zwykle przyjmuje się, że<br />
nanotechnologia dotyczy obiektów o wymiarach w przedziale<br />
od jednej dziesiątej nanometra do stu nanometrów. Obiekty<br />
mniejsze od jednej dziesiątej nanometra są przedmiotem zainteresowania<br />
pikotechnologii, której czas rozwoju jeszcze nie<br />
nadszedł, natomiast obiekty większe od stu nanometrów są<br />
w zakresie zainteresowań mikrotechnologii, która powoli kończy<br />
swój rozwój. Nanotechnologia jest więc inżynierią materii<br />
organizującą do różnych użytecznych zadań struktury złożone<br />
z atomów, cząsteczek czy makrocząsteczek. Ten obszar badań<br />
i wdrożeń wymaga szczególnej wiedzy, metod badawczych<br />
oraz bazy technicznej i technologicznej. Obecny etap rozwoju<br />
i zainteresowania nanotechnologią związany jest z szerokimi<br />
aplikacjami wielu produktów wytwarzanych na podstawie<br />
szczególnych i wyjątkowych właściwości nanostruktur.<br />
Obszarem zainteresowania nanotechnologii jest więc konstrukcja<br />
odpowiednich struktur z użyciem atomów i cząsteczek<br />
bądź też grupy atomów i cząsteczek. Taki punkt widzenia<br />
prowadzić może do wniosku, że wszystko czym zajmujemy się<br />
w naukach przyrodniczych i technicznych w obszarze badawczym,<br />
technicznym czy technologicznym jest nanotechnologią.<br />
Nie byłaby to właściwa interpretacja terminu nanotechnologia,<br />
ponieważ tylko obiekty o wymiarach nanometra,<br />
spełniające określone zadania, wynikające z cech ich wymiarowości,<br />
należą do obszaru zainteresowań nanotechnologii.<br />
Piasek, tworzący beton może mieć wymiary niektórych struktur<br />
rzędu nanometra, ale z tego powodu nie mamy podstaw<br />
do stwierdzenia, że beton jest produktem nanotechnologii.<br />
Gdybyśmy jednak mogli sterować w sposób ściśle określony<br />
właściwościami ziaren piasku tak, że właściwości betonu byłyby<br />
zależne od wymiaru, jakości i rodzaju ziaren piasku na<br />
poziomie wymiarów nanometra, to końcowe właściwości betonu<br />
mogłyby być osiągnięciem nanotechnologii.<br />
Opis zjawisk i procesów zachodzących w dowolnej materii<br />
o wymiarach nanometra musi być oparty na mechanice falowej,<br />
ponieważ przy takich wymiarach opisywanych obiektów<br />
prawa fizyki klasycznej są mało użyteczne. Materia w tej postaci<br />
wykazuje naturę kwantową. Konsekwencją kwantowej<br />
natury nanomaterii jest to, że jej własności są zupełnie inne<br />
niż tej samej materii o większych wymiarach. Także metody<br />
badawcze oraz urządzenia technologiczne muszą uwzględniać<br />
niezwykle małe wymiary badanych i wytwarzanych obiektów.<br />
Badania materii o wymiarach rzędu nanometra muszą być<br />
Projekt architektoniczny Centrum Nanotechnologii<br />
Fot. Materiały prasowe PG<br />
prowadzone z użyciem specjalnych technik. Przy badaniach<br />
struktur o dowolnych wymiarach nadrzędną zasadą zawsze<br />
jest, że musimy używać do badań tych struktur takie urządzenia<br />
i metody badawcze, które mają rozdzielczość co najmniej<br />
porównywalną z wymiarami obiektów badanych. Innymi<br />
słowy, jeżeli chcemy zmierzyć wymiary dowolnego obiektu<br />
z dokładnością do części milimetra, to przynajmniej musimy<br />
używać suwmiarki, a nie miarki ze skalą centymetrową. Dla<br />
obiektów o wymiarach rzędu nanometra, techniki badawcze<br />
i technologie wytwarzania muszą więc być dopasowane do<br />
wymiaru tych obiektów. Wszelkie urządzenia mechaniczne<br />
muszą mieć możliwość przemieszczania bądź lokalizowania<br />
obiektów w zakresie odległości rzędu nanometrów. Długość<br />
fali promieniowania elektromagnetycznego oraz fal materii<br />
używanych do badań nanostruktur musi być również rzędu<br />
nanometra. Badane układy oraz produkcja urządzeń w zakresie<br />
nanotechnologii w większości przypadków musi być dokonywana<br />
w pomieszczeniach praktycznie pozbawionych drgań<br />
o amplitudzie większej niż nanometr, a przynajmniej powinno<br />
to dotyczyć wzajemnych przemieszczeń obiektu badanego<br />
względem urządzenia badawczego. Także powietrze atmosferyczne<br />
w pomieszczeniach, w których prowadzi się badania<br />
lub wytwarza produkty nanotechnologii, nie może zawierać<br />
pyłów i innych zanieczyszczeń. Jednocześnie, ze względu na<br />
konieczność wykorzystywania do badań nanostruktur krótkiego<br />
promieniowania rentgenowskiego w zakresie długości fali<br />
około nanometra, pomieszczenia badawcze muszą być przystosowane<br />
do możliwości użycia przenikliwego promieniowania<br />
rentgenowskiego. Zwykle, podczas badania i wytwarzania<br />
nanostruktur niezbędne są także niskie temperatury. Powyższe<br />
wymagania badawcze, techniczne i technologiczne wymuszają<br />
szczególne warunki w zakresie konstrukcji i wyposażenia<br />
obiektów, w których prowadzone są prace badawcze, działalność<br />
dydaktyczna oraz wytwarzanie produktów z dziedziny<br />
nanotechnologii.<br />
Nr 5/2010
Change language