Nanoteknologi

Frå Wikipedia – det frie oppslagsverket

Innhaldsliste

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

Elektronmikroskopisk bilete av ein integrert krets.
Forstørr
Elektronmikroskopisk bilete av ein integrert krets.

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

Bilete av eit blad på nanonivå.
Forstørr
Bilete av eit blad 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
  • Bølgelengden 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.