Transcript ZAVRŠNI RAD NANOTEHNOLOGIJA

ZAVRŠNI RAD
NANOTEHNOLOGIJA
Mentor: Dobrila Kuzmanić,dipl.ing.
Učenik: Marin Begić
Razred: 4.F
UVOD
• Nanotehnologija je aktivnost gradnje i drugih
djelovanja na strukturama kojima se dimenzije
izražavaju u nanometrima
• Prefiks “nano” oznaćava milijarditi dio metra,
1 nm = 10-9 m
• Molekule su vidljive isključivo elektroničkim
mikroskopom
• Znatno smanjujući kristale nekog materijala,
potpuno mijenjamo i njegova svojstva. Otrovne
tvari mogu postati potpuno bezopasne, ali i
obrnuto.
POVIJEST I RAZVOJ
• “Nanotehnologija će biti poput otkrića plastike”,
Paul Alivisatos
• Richard P. Feynman 1959. godine na sastanku
Američkog fizikalnog društva prvi raspravlja o
osnovnim problemima manipuliranja i kontrole
na maloj skali. Ne vidi zapreke da se cijela
enciklopedija zapiše na površini glave pribadače.
• Eric Drexler potaknuo je razvoj molekularne
nanotehnologije koja se temelji na konceptu
kontrole pozicioniranja atoma i ostvarenja
samoumnožavanja molekularnih strojeva.
• Richard Smalley sa Sveučilišta Rice, dobitnik
Nobelove nagrade za kemiju 1996. godine za
otkriće molekule C60 ili fulerena, smatra da se
energetska i ekološka kriza mogu razriješiti
prvenstveno razvojem nanotehnologije.
• U 1997. godini formirana je prva kompanija
(Zyvex) u Texasu kojoj je cilj razvoj uređaja koji
će omogućiti gradnju pojedinačnim atomima
(asembleri)
• SAD je već 2005. prekoračio iznos ulaganja od
milijardu dolara za razvoj nanotehnologije
Mikroskop atomske sile
• Mikroskop atomske sile (AFM) je naprava
namijenjena promatranju površina koje ne
moraju nužno voditi struju
• Princip rada: sićušna sonda širine od 2 do 30 nm
dovodi se u izravan kontakt s uzorkom a mali
pomaci mjere se ili optički (koristeći laser) ili
električki (piezoelektrične metode od
piezoelektrika kao što je kvarc)
• Upotrijebljava se za promatranje površina i
bioloških uzoraka a atomi ili molekule se mogu
pomicati po površini materijala
Scanning Tunneling Microscope
• STM detektira slabašne struje koje teku između
šiljaka mikroskopa i uzorka koji se proučava.
Mogu se proučavati veličine do pojedinačnog
atoma. Uz elektronski mikroskop može se koristiti
za izgradnju nanostruktura.
Nanocijevi
• Nanocijevi su izgrađene samo od atoma
ugljika koji su raspoređeni u šesterokutnu
ravnu mrežu savijenu u sićušnu cijev. Cijevi
mogu biti odlični vodiči ili poluvodiči.
• Čvrstoća na istezanje im je 10 puta veća od
čvrstoće legiranog čelika a na pritisak dva puta
veća nego vlakana kevlara
• Tvrdoća i toplinska vodljivost dva puta je viša
od dijamanta
• Temperaturna stabilnost je bolja nego kod
današnjih čipova
• Vodljivost struje se procjenjuje da je nekoliko
tisuća puta bolja od bakra
PRIMJENA
• Nanolitografija: proizvodnja uzoraka na
površinama atomskom točnošću. Vrh AFM
mikroskopa se obloži tankim filmom molekula
koje prelaze s vrha prema površini stvarajući
nanometarske uzorke na površini (dip-pen
litografija). Drugi način je top-down pristup
koji se bazira na kemijskim reakcija.
• Zaštita dokumenata: novčanice i putovnice
nemoguće je lažirati zbog ovakve tehnologije
Elektronika
• razvoj kvantnih računala koji će dovesti do
potpuno nove razine računalne snage dovoljne za
rješavanje najzahtjevnijih modela kvantnih
problema i razumjevanju nerazjašnjenih biokemijskih procesa.
• Minijaturizacija tranzistora i vodića na razinu
jednog atoma, ispod granice od 5nm za CMOS.
G.Mooreov je opazio da će se složenost
integriranih krugova udvostručavati svake dvije
godine a nanotehnologijom se jedino ostvaruje.
• Pohrana podataka na 15 gušćoj mreži
poluvodljivog materijala, uključivanje računala
bez potrebe za tvz. “boot up”-om
• Medicina: liječenje od raka bez uništenja
zdravog tkiva, savršeno zacjeljivanje rana i
lomova, jednostavno spajanje krvnih žila
• Naoružanje: mišići od nanocjevčica za umjetne
udove super-vojnika, borbeno odjelo, roboti
veličine insekata, u krivim rukama nevidljivi
nanoroboti mogu biti opasni i za svoje
stvoritelje
• Svakodnevna uporaba: stakla i površine koje
ne treba čisti otporne su na ogrebotine,
nanofilteri za pročišćavanje ispušnih plinova i
vode, dvostruko efikasnije solarne ploče