У цій публікації блогу ми розглянемо концепцію нанотехнологій, як вони створюються, різні способи їх застосування, а також їхній майбутній потенціал і обмеження.

Що таке нанотехнології?

«Нано» — це префікс, що означає одна мільярдна частина, похідний від давньогрецького слова «nanos», що означає «карлик». Один нанометр (1 нм) — це одна мільярдна частина метра (10⁻⁹ м) — надзвичайно малий розмір, еквівалентний приблизно стотисячній товщині людської волосини та порівнянний з розміром кількох атомів. Технологія, яка маніпулює матерією на атомному та молекулярному рівнях у цій надмалій області, називається нанотехнологією.
Робота з матеріалами на нанорівні не лише дозволяє виробляти продукцію з вищим рівнем точності, але й дозволяє реалізувати різні функції, які було важко досягти за допомогою існуючих технологій. З цієї причини нанотехнології зближуються з такими галузями, як науки про життя (BT), інформаційні технології (IT) та екологічні технології (ET), і утверджуються як основна фундаментальна технологія для різних високотехнологічних галузей, включаючи напівпровідники, біотехнології, енергетику та охорону здоров'я.

Як виготовляються наноматеріали?

У нанотехнологіях існує два основних методи створення наноматеріалів: підхід «зверху вниз» та підхід «знизу вгору».
Низхідний підхід передбачає створення нанорозмірних структур шляхом видалення непотрібних частин з більших матеріалів. Типовим прикладом є фотолітографія. У цьому методі світлочутливий полімер наноситься на поверхню цільового матеріалу, який потім піддається впливу світла; проявник використовується для видалення лише опромінених ділянок, тим самим формуючи мікроскопічні схеми.
Підхід «знизу вгору» передбачає складання наноматеріалів шляхом розміщення атомів або молекул одну за одною. Найбільш широко використовуваними методами є фізичне осадження з парової фази та хімічне осадження з парової фази. Обидва методи передбачають подачу матеріалу на атомному або молекулярному рівні для формування шарів у вигляді тонких плівок. Якщо подаються чисті, нереактивні атоми, це називається фізичним осадженням з парової фази; якщо подаються реактивні речовини, і певні атоми або молекули накопичуються в результаті хімічних реакцій, це називається хімічним осадженням з парової фази.

Де використовуються нанотехнології?

Нанотехнології вже використовуються в різних продуктах та галузях промисловості навколо нас. Типовими прикладами є жорсткі диски та флеш-пам'ять. Найновіші пристрої зберігання даних використовують точні нанорозмірні структури для досягнення високої продуктивності та щільності інтеграції.
Нанотехнології також активно застосовуються в медичній галузі. Біочіпи, які швидко аналізують захворювання за допомогою крові або слини, є яскравим прикладом і зараз використовуються в різних діагностичних пристроях та медичних технологіях.
Крім того, нанотехнології застосовуються до повсякденних споживчих товарів, таких як косметика, зубна паста, мило та шампунь. Крім того, «наносіль» відома як приклад, що використовує науковий принцип, що площа поверхні збільшується зі зменшенням розміру частинок, навіть за тієї ж маси. Були проведені дослідження для створення надзвичайно дрібних частинок, щоб можна було досягти достатнього солоного смаку навіть з невеликою кількістю, а коли нанотехнології застосовуються до харчових продуктів, проводиться постійна перевірка їхньої безпеки та впливу на організм людини.
Досі ми розглянули визначення поняття «нано», методи створення наноматеріалів та різні приклади застосування нанотехнологій. Очікується, що в майбутньому нанотехнології будуть використовуватися як основна технологія в ще ширшому спектрі галузей, включаючи напівпровідники, штучний інтелект, біотехнології, батареї наступного покоління, квантові технології та передові матеріали.
Звичайно, нанотехнології мають не лише позитивні сторони.
Оскільки вплив надзвичайно малих наночастинок на організм людини та навколишнє середовище ще не повністю з'ясований, проводяться постійні дослідження та оцінки безпеки. Тому вкрай важливо повністю зрозуміти потенційні ризики нанотехнологій та встановити відповідні стандарти безпеки та системи управління. Якщо ці зусилля будуть докладені спільно, нанотехнології перетворяться на ключову технологію, яка збагачує майбутні галузі промисловості та людське життя.