Eachdraidh nan innleachdan - Nanoteicneòlas

Mu 600 RC mu thràth. bha daoine a’ dèanamh structaran nanotype, i.e. iallan cementite ann an stàilinn, ris an canar Wootz. Thachair seo anns na h-Innseachan, agus faodar beachdachadh air seo mar thoiseach eachdraidh nanicneòlas.

VI-XV c. Bidh na dathan a chaidh a chleachdadh aig an àm seo airson uinneagan glainne dhathte a pheantadh a’ cleachdadh nanoparticles clorid òir, clorides de mheatailtean eile, a bharrachd air ocsaidean meatailt.

IX-XVII linntean Ann an iomadh àite san Roinn Eòrpa, thathas a’ dèanamh “glitters” agus stuthan eile gus deàrrsadh a thoirt do chrèadha agus toraidhean eile. Bha nanoparticles de mheatailtean annta, mar as trice airgead no copar.

XNUMX-XNUMX w. Anns an “stàilinn Damascus” a chaidh a thoirt a-mach anns na linntean sin, às an deach na buill-airm geal ainmeil air feadh an t-saoghail a dhèanamh, tha nanotubes gualain agus nanofibers cementite.

1857 Tha Mìcheal Faraday a’ faighinn a-mach òr colloidal ann an dath ruby, a tha àbhaisteach do nanoparticles òir.

1931 Bidh Max Knoll agus Ernst Ruska a’ togail miocroscop dealanach ann am Berlin, a’ chiad inneal gus structar nanoparticles fhaicinn aig an ìre atamach. Mar as motha de lùth nan dealanan, is ann as giorra a bhios an tonn-tonn aca agus is ann as motha a bhios rùn a’ mhiocroscop. Tha an sampall ann am falamh agus mar as trice air a chòmhdach le film meatailt. Bidh an giùlan dealanach a 'dol tron ​​​​rud a chaidh a dhearbhadh agus a' dol a-steach do na lorgairean. Stèidhichte air na comharran tomhaiste, bidh na h-innealan dealanach ag ath-chruthachadh ìomhaigh an sampall deuchainn.

1936 Bidh Erwin Müller, ag obair aig Siemens Laboratories, a’ cruthachadh miocroscop sgaoilidhean achaidh, an cruth as sìmplidh de mhiocroscop sgaoilidh dealain. Bidh am miocroscop seo a’ cleachdadh raon dealain làidir airson sgaoilidhean làraich agus ìomhaighean.

1950 Bidh Victor La Mer agus Robert Dinegar a’ cruthachadh bunaitean teòiridheach airson an dòigh air stuthan monodisperse colloidal fhaighinn. Leig seo le cinneasachadh seòrsaichean sònraichte de phàipear, peant agus filmichean tana aig ìre gnìomhachais.

1956 Choisinn Artair von Hippel bho Institiud Teicneòlais Massachusetts (MIT) am facal “innleadaireachd moileciuil”.

1959 Richard Feynman òraidean air "Tha àite gu leòr aig a 'bhonn." A’ tòiseachadh le bhith a’ smaoineachadh dè a bheireadh e gus Encyclopædia Britannica 24-leabhar a chuir air ceann prìne, thug e a-steach bun-bheachd miniaturization agus an comas teicneòlasan a chleachdadh a dh’ fhaodadh obrachadh aig ìre nanometer. Aig an àm seo, stèidhich e dà dhuais (ris an canar Duaisean Feynman) airson euchdan anns an raon seo - mìle dolar gach fear.

1960 B’ e briseadh dùil a bh’ aig a’ chiad duais air Feynman. Bha e den bheachd gum biodh feum air adhartas teicneòlach gus na h-amasan aige a choileanadh, ach aig an àm cha robh e a’ dèanamh dì-meas air comas microelectronics. B' e an innleadair Uilleam H. MacIllFhialain, 35-bliadhna, a bhuannaich. Chruthaich e motair le cuideam 250 microgram, le cumhachd 1 mW.

1968 Bidh Alfred Y. Cho agus John Arthur a 'leasachadh an dòigh epitaxy. Tha e a 'ceadachadh sreathan monoatomic uachdar a chruthachadh a' cleachdadh teicneòlas semiconductor - fàs sreathan aon-criostail ùra air substrate criostalach a th 'ann mar-thà, a' dùblachadh structar an t-substrate substrate criostalach a th 'ann. Is e eadar-dhealachadh de epitaxy an epitaxy de choimeasgaidhean moileciuil, a tha ga dhèanamh comasach sreathan criostalach a thasgadh le tiugh de aon ìre atamach. Tha an dòigh seo air a chleachdadh ann a bhith a 'dèanamh dotagan quantum agus sreathan tana ris an canar.

1974 Ro-ràdh an fhacail "nanotechnology". Chaidh a chleachdadh an toiseach le neach-rannsachaidh Oilthigh Tokyo Norio Taniguchi aig co-labhairt saidheansail. Tha am mìneachadh air fiosaig Iapanach fhathast ga chleachdadh chun an latha an-diugh agus tha e mar seo: “Is e riochdachadh a th’ ann an nanoteicneòlas a tha a ’cleachdadh teicneòlas a leigeas le bhith a’ coileanadh fìor chruinneas agus meudan glè bheag, i.e. cruinneas òrdugh 1 nm.

Sealladh farsaing air tuiteam cuantamach

80an agus 90an An ùine de leasachadh luath air teicneòlas lithografach agus cinneasachadh sreathan ultrathin de chriostalan. Tha a’ chiad fhear, MOCVD(), na dhòigh air sreathan a thasgadh air uachdar stuthan a’ cleachdadh todhar organometallic gaseous. Is e seo aon de na dòighean epitaxial, mar sin an t-ainm eile aige - MOSFE (). Tha an dàrna dòigh, MBE, ga dhèanamh comasach sreathan nanometer gu math tana a thasgadh le co-dhèanamh ceimigeach a tha air a mhìneachadh gu mionaideach agus cuairteachadh mionaideach de phròifil dùmhlachd neo-chunbhalachd. Tha seo comasach air sgàth gu bheil na pàirtean còmhdach air an toirt don t-substrate le sailean moileciuil air leth.

1981 Bidh Gerd Binnig agus Heinrich Rohrer a’ cruthachadh am miocroscop tunail sganaidh. A 'cleachdadh feachdan eadar-obrachadh eadar-atomaigeach, leigidh e leat ìomhaigh den uachdar fhaighinn le rùn de òrdugh meud aon atom, le bhith a' dol seachad air an lann os cionn no fo uachdar an t-sampall. Ann an 1989, chaidh an inneal a chleachdadh gus dadaman fa leth a làimhseachadh. Bhuannaich Binnig agus Rohrer an Duais Nobel ann am Fiosaigs ann an 1986.

1985 Tha Louis Brus bho Bell Labs a’ faighinn a-mach nanocrystals semiconductor colloidal (dotagan quantum). Tha iad air am mìneachadh mar raon beag de dh’ àite, cuibhrichte ann an trì tomhasan le cnapan-starra a dh’fhaodadh a bhith ann, nuair a thig gràin le tonn-tonn a tha coltach ri meud dot a-steach.

Còmhdach an leabhair Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology le C. Eric Drexler

1985 Bidh Robert Floyd Curl, Jr., Harold Walter Kroto, agus Richard Erret Smalley a’ faighinn a-mach fullerenes, moileciuilean air an dèanamh suas de àireamh chothromach de atoman gualain (bho 28 gu timcheall air 1500) a tha a’ cruthachadh bodhaig falamh dùinte. Tha feartan ceimigeach fullerenes ann an iomadh dòigh coltach ris an fheadhainn aig hydrocarbons aromatic. Tha Fullerene C60, no buckminsterfullerene, mar fullerenes eile, na chruth allotropic de charbon.

1986-1992 C. Tha Eric Drexler a’ foillseachadh dà leabhar chudromach air àm ri teachd a bhios a’ còrdadh ri nanicneòlas. Tha a’ chiad fhear, a chaidh fhoillseachadh ann an 1986, air ainmeachadh mar Engines of Creation: The Aging Linn of Nanotechnology. Tha e an dùil, am measg rudan eile, gum bi e comasach do theicneòlasan san àm ri teachd dadaman fa leth a làimhseachadh ann an dòigh fo smachd. Ann an 1992, dh'fhoillsich e Nanosystems: Molecular Hardware, Manufacturing, and the Computational Idea, a bha an uair sin a 'sùileachadh gum faodadh nanomachines iad fhèin ath-chruthachadh.

1989 Tha Dòmhnall M. Aigler à IBM a' cur am facal "IBM" - air a dhèanamh à 35 xenon atoms - air uachdar nicil.

1991 Tha Sumio Iijima bho NEC ann an Tsukuba, Iapan, a’ lorg nanotubes gualain, structaran siolandair falamh. Gu ruige seo, tha na nanotubes gualain as ainmeile, agus tha na ballachan air an dèanamh le graphene rollaichte. Tha nanotubes neo-carbonach agus nanotubes DNA ann cuideachd. Tha na nanotuban gualain as taine air òrdugh aon nanometer ann an trast-thomhas agus faodaidh iad a bhith milleanan de thursan nas fhaide. Tha neart tensile iongantach aca agus feartan dealain gun samhail, agus tha iad nan deagh stiùirean teas. Tha na feartan sin gan dèanamh nan stuthan gealltanach airson tagraidhean ann an nanoteicneòlas, eileagtronaigeach, optics, agus saidheans stuthan.

1993 Tha Warren Robinett à Oilthigh Carolina a Tuath agus R. Stanley Williams à UCLA a’ togail siostam brìgheil brìgheil ceangailte ri miocroscop tunail sganaidh a leigeas leis an neach-cleachdaidh dadaman fhaicinn agus eadhon suathadh orra.

1998 Tha sgioba Cees Dekker aig Oilthigh Teicneòlais Delft san Òlaind a’ togail transistor a bhios a’ cleachdadh carbon nanotubes. An-dràsta, tha luchd-saidheans a’ feuchainn ri feartan sònraichte nan nanotubes gualain a chleachdadh gus electronics nas fheàrr agus nas luaithe a dhèanamh a bhios ag ithe nas lugha de dhealan. Bha seo cuingealaichte le grunn nithean, agus chaidh cuid dhiubh a thoirt seachad mean air mhean, a thug ann an 2016 luchd-rannsachaidh aig Oilthigh Wisconsin-Madison gus transistor gualain a chruthachadh le crìochan nas fheàrr na na prototypes silicon as fheàrr. Mar thoradh air rannsachadh le Michael Arnold agus Padma Gopalan chaidh transistor gualain nanotube a leasachadh a ghiùlain dà thuras an-dràsta den cho-fharpaiseach silicon aige.

2003 Bidh Samsung a’ peutant teicneòlas adhartach stèidhichte air gnìomh ions airgid microscopach gus bitheagan, molltair agus còrr air sia ceud seòrsa de bacteria a mharbhadh agus casg a chuir air sgaoileadh. Chaidh mìrean airgid a thoirt a-steach do na siostaman sìoltachaidh as cudromaiche ann an inneal-glanaidh a’ chompanaidh - a h-uile sìoltachan agus neach-cruinneachaidh duslach no baga.

2004 Bidh Comann Rìoghail Bhreatainn agus Acadamaidh Rìoghail na h-Innleadaireachd a’ foillseachadh na h-aithisg “Nanoscience and Nanotechnology: Opportunities and Uncertainties”, ag iarraidh rannsachadh air na cunnartan a dh’ fhaodadh a bhith aig nanicneòlas airson slàinte, an àrainneachd agus an comann-sòisealta, a’ toirt aire do thaobhan beusanta agus laghail.

Modail nanomotor air cuibhlichean fullerene

2006 Tha James Tour, còmhla ri sgioba de luchd-saidheans bho Oilthigh Rice, a 'togail "bhan" microscopach bho mholacile oligo (phenyleneethynylene), le tuaghan air an dèanamh de atoman alùmanum, agus tha na cuibhlichean air an dèanamh de C60 fullerenes. Ghluais an nanovehicle thairis air an uachdar, air a dhèanamh suas de dadaman òir, fo bhuaidh àrdachadh teothachd, mar thoradh air cuairteachadh “cuibhlichean” fullerene. Os cionn teòthachd 300 ° C, luathaich e cho mòr is nach b ’urrainn do cheimigearan a lorg tuilleadh ...

2007 Bidh nanoteicneòlaichean teicneòlach a’ cur an “Seann Tiomnadh” Iùdhach gu lèir ann an raon dìreach 0,5 mm² wafer silicon òir-plated. Chaidh an teacsa a ghràbhaladh le bhith a’ stiùireadh sruth fòcasach de ianan gallium air a’ phlàta.

2009-2010 Tha Nadrian Seaman agus co-obraichean aig Oilthigh New York a’ cruthachadh sreath de nanomounts coltach ri DNA anns an urrainnear structaran DNA synthetigeach a phrògramadh gus structaran eile a “thoradh” le cumaidhean agus feartan a tha a dhìth.

2013 Tha luchd-saidheans IBM a’ cruthachadh film beòthail nach fhaicear ach às deidh dha a bhith air àrdachadh 100 millean uair. Canar "The Boy and His Atom" ris agus tha e air a tharraing le dotagan diatomic aon bhilleanamh de mheatair ann am meud, a tha nan aon mholacilean de charbon aon-ogsaid. Tha an cartùn a’ sealltainn balach a bhios a’ cluich le ball an toiseach agus an uairsin a’ leum air trampoline. Tha pàirt ball aig aon de na moileciuilean cuideachd. Bidh a h-uile gnìomh a ’tachairt air uachdar copair, agus chan eil meud gach frèam film nas àirde na grunn deichean de nanometers.

2014 Tha luchd-saidheans bho Oilthigh Teicneòlais ETH ann an Zurich air soirbheachadh le bhith a’ cruthachadh membran porous nas lugha na aon nanometer tiugh. Is e tiugh an stuth a gheibhear tro làimhseachadh nanicneòlasach 100 XNUMX. amannan nas lugha na falt daonna. A rèir buill sgioba nan ùghdaran, is e seo an stuth porous as taine a gheibhear agus a tha comasach san fharsaingeachd. Tha e air a dhèanamh suas de dhà shreath de structar graphene dà-mheudach. Tha an membran permeable, ach dìreach gu mìrean beaga, a’ slaodadh sìos no a’ glacadh ghràineanan nas motha gu tur.

2015 Thathas a’ cruthachadh pumpa moileciuil, inneal nanoscale a bhios a’ gluasad lùth bho aon mholacile gu fear eile, ag atharrais air pròiseasan nàdarra. Chaidh an cruth a dhealbhadh le luchd-rannsachaidh aig Colaiste Ealain is Saidheansan Weinberg Northwestern. Tha an uidheamachd mar chuimhneachan air pròiseasan bith-eòlasach ann am pròtanan. Thathas an dùil gum bi teicneòlasan mar seo air an cleachdadh sa mhòr-chuid ann an raointean bith-theicneòlas agus cungaidh-leigheis, mar eisimpleir, ann am fèithean fuadain.

2016 A rèir foillseachadh anns an iris saidheansail Nature Nanotechnology, tha luchd-rannsachaidh aig Oilthigh Teicnigeach na h-Òlaind Delft air meadhanan stòraidh aon-atamach ùr-nodha a leasachadh. Bu chòir don dòigh ùr dùmhlachd stòraidh còrr is còig ceud uair nas àirde a thoirt seachad na teicneòlas sam bith a thathas a’ cleachdadh an-dràsta. Tha na h-ùghdaran a’ toirt fa-near gum faodar toraidhean eadhon nas fheàrr a choileanadh le bhith a’ cleachdadh modal trì-thaobhach de shuidheachadh mìrean san fhànais.

Seòrsachadh nanoteicneòlasan agus nano-stuthan

1. Am measg nan structaran nanotechnological tha:

• tobraichean quantum, uèirichean agus dotagan, i.e. diofar structaran a tha a 'tighinn còmhla ris an fheart a leanas - cuingealachadh spàsail de ghràineanan ann an raon sònraichte tro chnapan-starra a dh'fhaodadh a bhith ann;
• plastaic, aig a bheil structar air a smachdachadh aig ìre moileciuilean fa leth, leis gu bheil e comasach, mar eisimpleir, stuthan fhaighinn le feartan meacanaigeach nach fhacas a-riamh;
• snàithleach fuadain - stuthan le structar moileciuil gu math mionaideach, cuideachd air an comharrachadh le feartan meacanaigeach neo-àbhaisteach;
• nanotubes, structaran supramolecular ann an cruth siolandairean falamh. Gu ruige seo, na nanotubes gualain as ainmeile, agus tha na ballachan air an dèanamh le graphene fillte (sreathan grafait monaatomach). Tha cuideachd nanotubes neo-charbon (mar eisimpleir, bho tungsten sulfide) agus bho DNA;
• stuthan air am brùthadh ann an cruth duslach, agus tha na gràinean aca, mar eisimpleir, a’ cruinneachadh de atoms meatailt. Tha airgead () le feartan antibacterial làidir air a chleachdadh gu farsaing san fhoirm seo;
• nanowires (mar eisimpleir, airgead no copar);
• eileamaidean air an cruthachadh a 'cleachdadh lithography dealanach agus dòighean nanolithography eile;
• lànainean;
• graphene agus stuthan dà-thaobhach eile (borophene, graphene, hexagonal boron nitride, silicene, germanene, molybdenum sulfide);
• stuthan co-dhèanta air an daingneachadh le nanoparticles.

uachdar nanolitografach

2. Seòrsachadh nanoteicneòlas ann an siostam nan saidheansan, air a leasachadh ann an 2004 leis a’ Bhuidheann airson Co-obrachadh agus Leasachadh Eaconamach (OECD):

• nano-stuthan (cinneasachadh agus feartan);
• nanoprocesses (iarrtasan nanoscale - buinidh bith-stuthan do bhith-theicneòlas gnìomhachais).

3. Tha nano-stuthan uile nan stuthan anns a bheil structaran cunbhalach aig ìre moileciuil, i.e. gun a bhith nas àirde na 100 nanometers.

Faodaidh a’ chrìoch seo iomradh a thoirt air meud nan raointean mar an aonad bunaiteach de mhicro-structar, no air tiugh nan sreathan a gheibhear no a chaidh a thasgadh air an t-substrate. Ann an cleachdadh, tha a 'chrìoch gu h-ìosal a tha air a thoirt do nano-stuthan eadar-dhealaichte airson stuthan le feartan coileanaidh eadar-dhealaichte - tha e gu ìre mhòr co-cheangailte ri coltas feartan sònraichte nuair a thèid e thairis air. Le bhith a 'lùghdachadh meud nan structaran òrdaichte de stuthan, tha e comasach leasachadh mòr a dhèanamh air na feartan fiosaigeach, meacanaigeach agus eile aca.

Faodar nano-stuthan a roinn anns na ceithir buidhnean a leanas:

• neoni-thaobhach (dot nanomaterials) - mar eisimpleir, dotagan cuantamach, nanoparticles airgid;
• aon-thaobhach - mar eisimpleir, nanowires meatailt no semiconductor, nanorods, nanofibers polymeric;
• dà-thaobhach - mar eisimpleir, sreathan nanometer de sheòrsa aon-ìre no ioma-ìre, graphene agus stuthan eile le tiugh de aon atom;
• trì-mheudach (no nanocrystalline) - air a dhèanamh suas de raointean criostalach agus cruinneachadh de ìrean le meudan òrdugh nanometers no composites air an daingneachadh le nanoparticles.