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纳米技术的成就和社会效益

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Anonim

自从时间开始,人就试图通过改变环境来使自己的生活更轻松。由于它的思维能力优于其他生物,因此它能够在这种纳米技术中发展科学。掌握处理物质的基本和分子结构的知识,其三维成分开辟了一个新的世界。在最近几年中,已经证明,纳米级的物质组织是未来的关键。

纳米技术:

“基本上,纳米技术是一种与尺寸有关的现象。就像生物学涵盖了各种各样的生命科学一样,纳米技术会影响涉及规模的科学,工程和技术领域。” (田纳西州蒂瓦里)

“纳米技术,是纳米级系统的研究和开发,” nano”是国际单位制的前缀,该单位制来自希腊语νάνος,表示侏儒,并且对应于因子10 ^ -9(应用于单位)在长度上,它相当于十亿分之一米(10 ^ -9米),即1纳米,纳米技术研究的重要性在于纳米级分辨率,大约在1到100纳米之间。” (来自智利科学基金会的纳米技术博客)

纳米技术不是指一种,而是指用于操纵物质的一组技术,用于在原子和分子的规模上操纵物质的技术。该术语描述了规模:纳米是度量,而不是对象”(ETC GROUP,2010年)

“纳米技术是通过对纳米级物质的控制,以及对纳米级物质的现象和特性的研究,对材料,设备和功能系统进行研究,设计,创造,合成,操纵和应用。” (欧洲居民,nd)

“纳米技术将是由尺寸范围从十分之一纳米到一百纳米的物体产生的技术。” (西班牙科学技术基金会)

“纳米技术是一种专注于以纳米尺度理解和掌握物质特性的新方法:纳米(十亿分之一米)是小分子的长度。” (Mathias Shulenburg,2004年)

纳米技术

1936年:埃文·穆勒(ErwinMüller)通过显微镜的发明实现了材料的接近原子分辨率的图像。

40S:为降低成本,冯·诺依曼(Von Neumann)研究了创建可自我复制的系统的可能性。

1956年:德国美国物理学家和材料科学家亚瑟·罗伯特·冯·希佩尔(Arthur Robert Von Hippel)提出了“分子工程”,为具有既定特性的材料提供了设计思路。

1958年:美国物理学家和电气工程师Jack St. Clair Kilby发明了第一个集成电路,即微芯片,并于2000年获得了诺贝尔物理学奖。

1959年:美国物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)在美国物理学会的一次大会上发表了题为“底部有足够的空间”的演讲,他在其中描述了操纵原子和分子的过程通过高精度仪器分别进行;因此,以此方式设计和构建了纳米级的逐原子系统。费曼在同一篇演讲中描述了纳米系统的性质与宏观尺度的性质将有很大不同。

1966年:制作了电影《神奇之旅》,影片讲述了科学家们将其尺寸缩小到一个颗粒,然后进入研究人员的体内,以摧毁正在杀死他的肿瘤。这是历史上第一次被认为是真正的科学可能性。

1974年:东京科学大学教授,日本工程师谷口纪夫(Norio Taniguchi)在他的工作中创造了“纳米技术”一词,该术语发表在国际生产与工程会议论文集上。他在本文中提到纳米技术是关于材料通过原子或分子分离,固结和变形的过程。

1977年:Drexler在麻省理工学院创立了分子纳米技术的概念

1979年:新西兰基督城坎特伯雷大学的化学家Peter Wiles和John Abra发现了碳原子的微小线圈,后来称为纳米管。

1981年:发表了有关分子工程的第一篇技术论文,Heinrich Rorther和Gerd Binning发明了第一台STM隧道显微镜,从而可以看到单个原子并随后移动它们。

1985:洛德克罗托,詹姆斯R.荒地,肖恩O`Brien,罗伯特卷曲和理查德斯莫利发现是球形富勒烯具有经验式C的分子的巴克敏斯特富勒烯,巴基球或足球60。

1986年:发明了AFM原子力显微镜。

1987年:唐纳德·克拉姆(Donald Cram),查尔斯·彼得森(Charles Petersen)和让·玛丽·莱恩(Jean-Marie Lehn)因在超分子化学领域的工作而获得诺贝尔奖,这为分子自组装奠定了基础。1989年:制作了电影《蜂蜜我缩水了孩子》,影片讲述了一位科学家发明了一种机器,该机器可以使用激光减小物体的尺寸。

1990年:原子操纵成为现实:用Zeno原子书写的IBM徽标。

1991年:发现碳纳米管

1993年:该书鼓励建立第一个纳米技术中心

白宫发表了“创造的引擎”和有关纳米技术的第一份报告。半导体纳米粒子以量子包的形式发光,可以与体内分子结合,帮助医生定位疾病。它们是由麻省理工学院的化学家制备的。

  • 哈里·克罗托爵士(Sir Harry Kroto)因发现富勒烯而获得了诺贝尔奖,这是世界上最小的吉他。它大约是一个红细胞的大小。成立了第一家名为Zyvex的纳米技术公司。设计了第一台纳米机器人。新泽西州美国朗讯科技公司的工程师制造了一个60纳米宽的有机硅晶体管,该晶体管可以将碳纳米管变成可以用于书写的纳米铅笔。

2000年:康奈尔大学的研究人员从一个细胞中提取了一个80纳米宽的生物分子电动机,并向其中添加了一个金属转子,从而制造出一种纳米机械电动机。利用纳米技术的消费产品出现在市场上,例如:防凹痕和防划痕的汽车保险杠,直线飞行的高尔夫球,更坚硬的网球拍,具有更好的柔韧性和“击打性”的棒球棍»纳米银抗菌袜子,透明的防晒霜,无皱纹和防污的衣服,渗透性强的治疗性化妆品,耐刮擦的玻璃衬里,可为无绳电动工具快速充电的电池以及改进的电动工具。电视,手机和数码相机的屏幕

2001年:纽约IBM和荷兰代尔夫特大学的研究人员使用碳纳米管构建了逻辑电路。詹姆斯·金泽夫斯基(James Gimzewski)因发明世界上最小的计算器而进入吉尼斯世界纪录

2003年:英格兰政府指示委员会准备一份有关纳米技术影响的社会,道德和实验影响的报告。娜奥米·哈拉斯(Naomi Halas),珍妮弗·韦斯特(Jennifer West),丽贝卡·德雷泽克(Rebeca Drezek)和雷纳塔·帕斯夸林(Renata Pasqualin)开发了金纳米胶囊,当“微调”其尺寸以吸收近红外光时,它们可以作为无需活检的乳腺癌综合发现,诊断和治疗的平台侵入性手术或破坏性全身放射或化学疗法。

2004年:网球运动员罗杰·费德勒(Roger Federer)用碳纳米管加固的球拍赢得了温网冠军。

2005年:美国国家科学基金会的估算认为,到今年纳米技术市场将达到1万亿美元。

  • 赖斯大学的詹姆斯·图尔和他的同事们制造了一种纳米级的“汽车”,该汽车由带有炔基轴和四个球形C60富勒烯轮的低聚物制成。响应温度的升高,纳米汽车由于车轮-布基球而在金色表面上运动,就像传统汽车一样。在高于300°C的温度下,它的移动速度太快,以至于化学家无法追踪其运动,麻省理工学院的Angela Belcher和她的同事制造了一种锂离子电池,其中含有一种对人类无害的常见病毒,采用低成本且环保的程序。这些电池的能量容量和能量性能与最先进的可充电电池(混合动力汽车,个人电子设备。等等。NadrianSeeman和纽约大学的几位同事用机器人DNA组装件创建了各种纳米级设备。它是使用合成的DNA晶体序列创建3D DNA结构的过程,可以使用“粘性末端”对这些序列进行编程以进行自组装,并将它们以联合顺序和方向放置。这是纳米电子领域潜在应用的进步。 Seeman(与中国南京大学的同事)的另一项创作是“ DNA装配线”。对于这项工作,Seeman在2010年分享了Kavli纳米科学奖。IBM使用的硅尖端在其顶点仅测量几纳米(类似于原子力显微镜中使用的尖端),以从基板上凿出材料,并创建一个完整的3D纳米级世界地图-大约相当于盐的千分之一,并在2分23秒内完成。这项活动展示了一种强大的构图方法,可以生成尺寸小至15纳米的纳米级图案和结构,并大大降低了成本。为电子,光电和医学等领域开辟新的视野。这项活动展示了一种强大的构图方法,可以生成尺寸小至15纳米的纳米级图案和结构,并大大降低了成本。为电子,光电和医学等领域开辟新的视野。这项活动演示了一种强大的构图方法,可以生成尺寸小至15纳米的纳米级图案和结构,并大大降低了成本。为电子,光电和医学等领域开辟了新的视角。

2013斯坦福大学的研究人员开发了第一个碳纳米管套件。

2015年:瑞士联邦理工学院的机械工程研究人员制造了微型机器人,该机器人能够进入装有药物的人体,从而准确地将其释放到要治疗的区域。

尺寸合适的金纳米管吸收一种称为近红外的光,使用脉冲激光束,适当频率的光施加于在人体中循环的纳米管,以将其加热到足够高的温度摧毁癌细胞。这些纳米管的成功只是在人类癌症的一段时间内才观察到。

哥伦比亚大学,汉城国立大学和韩国科学与标准研究所的研究人员创造了世界上最薄的灯泡,这是一种“宽带”发光器,可以集成到处理器中,从而为用于创建透明,柔性屏幕和几个原子厚度的开口。

一家名为Leila的初创公司提供了一种新型3D屏幕的原型,该原型可以从64个不同角度使用而无需特殊眼镜。

IBM推出了7纳米集成电路,其中的微型电子元件比人的头发小1400倍。

创造了一种名为“可饮用书”的纳米颗粒书,其用法非常简单,只需撕下书的一部分,将其放在过滤器支架中,然后倒入水中进行净化即可。该书的页面包含银和铜的纳米颗粒,这些纳米颗粒以其抗菌能力而闻名。当穿过叶子时,细菌死亡,而另一侧流出清洁水。每页最多可以净化100升水。每本书可以过滤一个人四年的供水。

哈佛大学和北京国家纳米科学技术中心的研究人员开发了微型电子监控设备,该设备可以用注射器注射到活组织中。这些设备可能具有生物医学应用,例如检查与癫痫和心律不齐相关的电生理信号。

蜘蛛在喷洒含有碳纳米管和石墨烯薄片的水后编织碳增强纱线,它们产生了迄今为止有史以来最坚韧的纤维,甚至超过了高性能合成聚合物纤维。一切似乎都表明该技术可用于其他生物,例如动植物,以获得新的仿生材料。

纳米技术的特征

它是一个多学科领域,并且仅根据其所研究的学科的规模具有凝聚力。

  • 纳米技术为环境问题和医学应用提供了非常有前途和有效的新解决方案,纳米技术是社会鲜为人知的概念,当前的进展几乎不属于纳米技术,而是归类于纳米科学中,但它们是发展的知识基础基于对分子结构的详细操纵的技术的发展,随着人类的发展,人们渴望进行有机分子的研究,医学在微观世界引起了人们更多的兴趣。纳米技术的受益者。

纳米技术的类型

  • 纳米技术自上而下:“这种方法的特点是逐步改进的方法,并具有不同制造技术所必需的精度。” (Goerne,2011年)是指控制制造精度的能力
  • 自下而上的纳米技术:是指一种人工制品的构造,该制品在纳米尺度上操纵物质,并逐个原子或逐个分子地组装物体。

应用领域

大自然的纳米技术

  • 平板印刷中的纳米打印激光X射线纳米技术应用于汽车的纳米技术加油站的纳米技术超分子片剂用于癌症治疗的磁性颗粒神经修复假体自动护士光伏热能碳纳米管

纳米技术的优势与劣势

优点 缺点
•较小的计算机

•水可以改善

•能耗更低的电子元件

•可以诊断和控制疾病

•您可以使环境受益

•改善农业

•可以存储更多能量

较小的组件

•较小但更具破坏性的武器。

•两国之间的战争将是毁灭性的

•犯罪分子和恐怖分子使用纳米技术的风险

• 环境破坏

•社会结构和政治制度的变化

•经济变化

•发展纳米技术的黑市。

结论

当前充满变化,需要新技术,纳米技术使我们有机会在很小的范围内创造新事物并改进现有事物。

纳米技术的良好利用可以带来巨大的社会效益,它可以帮助环境,解决重大疾病等人类问题,纳米技术可以改善技术并降低成本。

但是,纳米技术的不受控制的发展也会带来小武器和大型结构的问题。因此,充分利用它为人类带来了巨大的变化和未来的利益。

参考书目

  • 智利纳米技术博客。 (sf)。纳米技术从Nanotecnologia.cl获得:http://www.nanotecnologia.cl/que-es-nanotecnologia/ETC GROUP。 (2010年12月)。那纳米技术呢?法规和地缘政治。加拿大渥太华欧洲居民。 (sf)。信息技术和服务Siglo XXI。从Euroresidentes获得:http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm西班牙科学和技术基金会。 (sf)。纳米科学与纳米技术:介于现在的科幻小说与未来的科技之间。西班牙:西班牙科学技术基金会,Mathias Shulenburg,C。(2004年)。纳米技术:面向未来世界的创新。纳米技术:面向未来世界的创新。比利时:欧盟委员会:社区研究。M.(sf)。开放的心态。从OpenMind获得:https://www.bbvaopenmind.com/articulo/el-arte-de-lo-invisible-logros-beneficiossociales-y-desafios-de-la-nanotecnologia/?fullscreen=true
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