Nanoanyagok - a jövő technológiái
Sulinet
2012/10/01 08:00
532 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.

A nanoanyagok a nanotechnológia tudományából kifejlődött új anyagok, amelyek tulajdonságai azon alapulnak, hogy a nanotartományban léteznek, azaz 1 nanométertől 100 nanométerig. Egy nanométer egy méter egymilliárdod része. Az anyagok fejlesztéséhez a kémia, a fizika és a biológia tudományának összekapcsolása szükséges.

A nanotechnológia sok új nanoanyagot állít elő, amelyek segíthetnek tiszta vizet adni, és műszaki megoldásokat nyújthatnak jobb, alacsony költséggel előállított mezőgazdasági termékekre, beleértve az egészséges élelmiszer-ellátást is. Energiatermelés, hatékony gyártás, jobb gyógyszerek és diagnosztika, jobb információtárolás, illetve kommunikáció, és megnövekedett emberi teljesítmény – ezek mind a lehetséges eredmények.

nanotechnologia_3_520

Számos új nanotechnológiai anyag létezik ma  - például oxid, félvezető, meta, szén, makromolekulák és önösszeszerelő nanoanyagok. Az arany például a kvantummérethatásoknak köszönhetően meglepő módon sárgáról vörösre változtatja a színét amikor nanoméretű. A naptejek hatóanyaga, a hagyományosan opálos cink-oxid átlátszóvá válik, amikor az UV-sugárzás ellen védő cink-oxid-részecskék a fény hullámhosszánál kisebb méretűvé csökkennek, de még megvédenek a leégéstől.

A nanokompozitok új tűzálló, jobb szerkezeti, jobb vezető és biológiai lebomlási tulajdonságokkal bíro műanyagokat állítanak elő. A nanotechnológia új membránalkalmazásokat használ gázok elválasztására, sómentesítésre és a hidrogén tüzelőanyag-cellák fejlesztésére. Speciális bevonatok jobb korrózió elleni tulajdonságokat alakíthatnak ki.

nanotechnologia_4 Hogyan állítják elő a nanoanyagokat?

A nanotechnológia tudományának két megközelítése létezik – a “felülről lefelé” és a “lentről felfelé”. A “felülről lefelé” műszaki megközelítés az anyagot a kívánt méretűre és alakúra csökkenti. Például a lézer képes egy szűk sugárba összpontosítani a fényt, hogy elégesse az anyagot a mikromegmunkálásként ismert folyamatot használva. Ez az eljárás nehéz vagy drága lehet. A “lentről felfelé” megközelítés a nanotartományban manipulálja az atomokat vagy a molekulákat. A “lentről felfelé” nanofabrikáció egyik nagyon érdekes példája volt, amikor Don Eigler, az IBM tudósa pásztázó alagútmikroszkópját használta arra, hogy 35 xenonatomot helyezzen egy sima nikkelszubsztrátra, és így kiírja az IBM nevét.

A kémia és a fizika törvényei alkalmazhatók arra, hogy atomokat vagy molekulákat “lentről felfelé”, előre definiált módszerrel összekapcsolnak, és így új nanoanyagokat hoznak létre. A molekuláris önösszeszerelés és a szupramolekuláris kémia ma már lehetővé teszi, hogy a molekulák a “lentről felfelé” megközelítés révén rendeződjenek. A Watson-Crick bázispárosodási szabály a DNS-ben molekuláris önösszeszerelés eredménye.

Összetett nanokompozitok

Bár kevésbé látványos, de gazdasági szempontból jelentősebb az összetett nanokompozitok előállítása. Ennek egyik klasszikus példája a Toyota tudósai által időzített biztonsági övekhez 1990-ben kifejlesztett agyag/nylon-6 polimer nanokompozit. A polimer és a szilikátréteg közötti kötés kitűnő mechanikai tulajdonságokat eredményezett a nem módosított polimerhez képest. Javultak a mechanikai húzóerők, a hőrezisztencia és a kémiai rezisztencia is. Az ilyen nanokompozitokat ma széles körben használják autó- és a repülőgépiparban.

A DNS nanotechnológia a Watson-Crick bázispárosodást használja jól definiált DNS-szerkezetek, rotaxán kémiai molekuláris kapcsolók és motorok, illetve a méretüktől függően látható fényt fluoreszkáló kvantumpöttyök előállításához. A jövőben a molekuláris elektronika igyekszik hasznos elektronikai tulajdonságokkal rendelkező molekulákat, szintetikus molekuláris motorokat és sok más érdekes nanoanyagot kifejleszteni.

Amennyiben érdekel a nanotechnológia, lépj be a 'nanotechnológia mindenkinek' csoportba és kövesd figyelemmel a jövő tudományát!

Csoportot ajánlunk

Untitled Document

Kapcsolódó cikkek

A National Geographic A National Geographic honlapja.
Interpress Magazin Az IPM honlapja archívummal.
Zöld technológia Sok hasznos információ az alternatív energiaforrásokról.
Világtudomány.hu A magyar és nemzetközi tudományos élet hírei.
mRNS.hu Hírnök az élettudományokban.
Űr világ Asztronautikai hírportál