Nanoteknik och dess tillämpningar?

Nanoteknik förskott påverkar alla grenar av teknik och naturvetenskap som handlar direkt med enheten komponenter varierar i storlek mellan 1/10 000 000 (en tio http://www.answers.com/topic/millionth av en http://www.answers.com/topic/millimeter) och 1/10,0000 millimeter. På dessa skalor är även de mest sofistikerade mikroteknologi-baserade instrumentation värdelös. Ingenjörer förutse att framstegen inom nanotekniken kommer att tillåta direkt manipulation av molekyler i biologiska prover (t.ex. av proteiner eller http://www.answers.com/topic/nucleic-acid) banar väg för utveckling av nya material som har en biologisk komponent eller som kan ge ett biologiska gränssnitt. Förutom nya verktyg advance nanoteknik program praktisk förståelse av kvantfysik. Internalisering av kvantmekaniska begrepp är en nödvändig del av nanoteknik forskningsprogram eftersom lagarna i klassisk fysik (t.ex. klassisk mekanik eller generaliserad gasa lagar) inte gäller alltid till Atom och nära-atomic nivå. Nanoteknik och quantum fysik. Quantum teori och mekanik beskriver förhållandet mellan energi och materia på Atom- och http://www.answers.com/topic/subatomic skala. I början av nittonhundratalet föreslog Tysk fysiker Maxwell Planck (1858-1947) att atomer absorberar eller http://www.answers.com/topic/emit elektromagnetisk strålning i buntar av energi kallas kvanta. Quantum konceptet verkade kontraintuitiva till väletablerade Newtons fysik. Framsteg är associerad med kvantmekanik (t.ex. den osäkerhet principen) hade också djupgående konsekvenser när det gäller de filosofiska vetenskapliga argument avseende begränsningarna av mänsklig kunskap. Med Planck quantum teori, som också gällande att energin i ljuset (en http://www.answers.com/topic/photon) var direkt proportionell mot dess frekvens, visade sig vara ett kraftfullt koncept som stod för en rad olika fysikaliska fenomen. Plancks konstant gäller energin hos en foton med frekvens av ljus. Tillsammans med ständiga för ljusets hastighet, är Plancks konstant (h = 6.626 x 10−34 Joule-andra) är en grundläggande konstant av naturen. Innan arbetet med Plancks trodde elektromagnetisk strålning (ljus) att resa i vågor med ett oändligt antal tillgängliga frekvenser och våglängder. Plancks arbete fokuserat på att försöka förklara det begränsat spektrumet av ljus som avges av heta föremål. Danska fysikern Niels Bohr (1885-1962) studerade Planck quantumteori av strålning och arbetade i England med fysiker J. J. Thomson (1856-1940), och Ernest Rutherford (1871-1937) för att förbättra deras klassiska modeller av Atomen genom att införliva quantum teori. Under denna tid utvecklat Bohr sin modell av atomens struktur. Enligt Bohr modell, när en elektron är upphetsad av energi hoppar från dess marken state till en upphetsad tillstånd (dvs. en högre energi orbital). Glada Atomen kan sedan avger energi endast i vissa (kvantiserad) belopp som dess elektroner hoppar tillbaka till lägre energi banor ligger närmare till kärnan. Den överskjutande energin sänds ut i kvanta av elektromagnetisk strålning (fotoner av ljus) som har exakt samma energi som skillnaden i energi mellan banor hoppade av elektronen. Den elektron kvantmekaniska språng mellan banor som föreslagits av den Bohr modellen stod för Planks synpunkter att atomerna släpper ut eller absorbera elektromagnetisk strålning i quanta. Bohrs modell förklarade också många viktiga egenskaper hos http://www.answers.com/topic/photoelectric-effect beskrivs av Albert Einstein (1879-1955). Einstein antas att ljuset var överförs som en ström av partiklar kallas fotoner. Genom att utvidga egenskaperna välkända våg av ljus för att inkludera en behandling av ljuset som en ström av fotoner, kunde Einstein förklara den fotoelektriska effekten. Fotoelektriska egenskaper är nyckeln till regleringen av många Mikroteknologi och föreslagna nanoteknik nivå system. Kvantmekanik slutligen ersatte elektron "orbitaler" av tidigare atomic modeller med tillåtna värden för vinkelformig momentum (vinkelformig hastighet http://www.answers.com/topic/multiply av massan) och avbildas elektron positioner i termer av sannolikhet "moln" och regioner. På 1920-talet, var begreppet http://www.answers.com/topic/quantization och dess tillämpning på fysikaliska fenomen kommit längre av mer matematiskt komplicerade modeller baserade på arbete av den franska fysiker Louis Victor de Broglie (1892-1987) och österrikisk fysiker Erwin Schrödinger (1887-1961) som skildras den partikel och våg karaktären av elektroner. De Broglie visade att elektronen inte var bara en partikel utan en http://www.answers.com/topic/waveform. Detta förslag ledde Schrödinger att publicera hans vågekvationen i 1926. Schrödingers arbete beskrivs elektroner som en "stående våg" kring kärnan, och hans system av kvantmekaniken kallas wave mekanik. Tysk fysiker Max Born (1882-1970) och Engelsk fysiker P. A. M. Dirac (1902-1984) gjort framsteg ytterligare definiera http://www.answers.com/topic/subatomic-particle (huvudsakligen elektronen) som en våg och inte som en partikel och att förena delar av quantum teori med relativitetteori. Arbetar på ungefär samma tid, formulerade tyska fysikern Werner Heisenberg (1901-1976) den första kompletta och fristående teorin av kvantmekaniken. Matrix matematik var väl etablerad på 1920-talet och http://www.answers.com/topic/werner-heisenberg tillämpas detta kraftfulla verktyg till kvantmekanik. I 1926 lagt Heisenberg fram sin osäkerhet princip som säger att två http://www.answers.com/topic/complementary egenskaper hos ett system, såsom position och rörelsemängd, kan aldrig båda känna exakt. Denna proposition hjälpte befästa den dubbla karaktären av partiklar (t.ex. ljust kan beskrivas som med både våg och partikel egenskaper). Elektromagnetisk strålning (en region av spektrumet som består av synligt ljus) är nu förstås att ha både partikel och våg som egenskaper. I 1925, österrikisk-brittisk fysiker Wolfgang Pauli (1900-1958) publicerade Pauli uteslutandeprincipen påstår att ingen två elektroner i en atom samtidigt kan uppta samma Kvantmekaniskt tillstånd (dvs energi state). Paulis specifikation av spin (+ 1/2 eller −1/2) på en elektron gav de två elektronerna i någon http://www.answers.com/topic/suborbital olika kvanttal (ett system som används för att beskriva Kvantmekaniskt tillstånd) och gjorde helt förståeligt strukturen i periodiska systemet i form av elektronkonfigurationer (dvs det energirelaterade arrangemanget av elektroner i energi skal och suborbitals). I 1931 publicerade amerikansk kemist Linus Pauling ett papper som används kvantmekanik förklara hur två elektroner, från två olika atomer, delas för att göra en http://www.answers.com/topic/covalent-bond mellan de två atomerna. Paulings arbete som den anslutning som krävs för att fullt ut tillämpa nya kvantteorin på kemiska reaktioner. Framstegen inom nanotekniken är beroende av en förståelse och tillämpning av dessa kvantfysikens principer. På nivån quantum jämnhet i klassisk fysik försvinner och nanoteknik bygger på att exploatera denna quantum strävhet. Program utvecklingen av enheter som är små, lätta, fristående, Använd lite energi och som kommer att ersätta större mikroelektroniska produkter är en av de första målen av den förväntade nanoteknik revolutionen. Den andra fasen kommer att präglas av införandet av material inte http://www.answers.com/topic/feasible på större än nanoteknik nivåer. Med tanke på quantum http://www.answers.com/topic/variance, forskare http://www.answers.com/topic/theorize att enda molekyl sensorer kan utvecklas och att sofistikerad minneslagring och neurala-liknande nätverk kan uppnås med ett mycket litet antal molekyler. Traditionella tekniska koncept genomgå radikal omvandling på atomär nivå. Till exempel får nanoteknik motorer köra redskap, kuggar som består av atomer bifogas en kol-ring. Nanomotors får sig drivas av http://www.answers.com/topic/oscillate magnetfält eller hög precision oscillerande lasrar. Kanske ligger den största löften för nanoteknik i potentiella http://www.answers.com/topic/biotechnology framsteg. Potentiella nano-nivå manipulation av DNA erbjuder möjlighet att radikalt vidga vyerna för genomisk medicin och http://www.answers.com/topic/immunology. Vävnad-baserade biosensorer kanske diskret att övervaka och reglera platsspecifika medicin leverans eller reglera fysiologiska processer. Nanosystem kan fungera som mycket känsliga detektorer av giftiga ämnen eller används av inspektörer för att upptäcka spår av biologiska eller kemiska vapen. I elektronik och datavetenskap hävda forskare att nanotekniken kommer att bli det nästa stora framsteget i data och information som bearbetar vetenskap. Microelectronic enheter beroende erkännande och vänder i elektron gating (t.ex. där differentiell staterna slutligen representeras av en serie binära tal ["0" eller "1"] som skildrar spänning stater). Däremot kommer att framtida quantum bearbetning utnyttja kvanttillstånd identitet enligt fram genom quantum numrerar. I quantum http://www.answers.com/topic/cryptography system med möjlighet att http://www.answers.com/topic/decipherment krypterad information kommer att förlita sig på exakt kunskap om manipulationer används för att uppnå olika Atom stater. Nanoskala enheter är konstruerade med en kombination av tillverkning steg. I den första tillväxtfas odlas lager av http://www.answers.com/topic/semiconductor material på en dimension som begränsar http://www.answers.com/topic/substrate. Layer sammansättning kan ändras för att styra elektriska eller optiska egenskaper. Tekniker som http://www.answers.com/topic/molecular-beam-epitaxy (http://www.answers.com/topic/mbe-abbreviation) och metallo-organisk kemisk förångningsdeposition (MOCVD) är kapabel att producera lager av några atomer tjocklek. Utvecklade mönstret sedan åläggs successiva lager (mönster överföring scenen) att utveckla önskad tre dimensionell strukturella egenskaper. Nanotechnology forskning i USA, utgifter för utvecklingen av nanotekniken toppar 500 miljoner dollar per år och i hög grad samordnas av National Science Foundation och institutionen av Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) inom ramen för initiativet nationella Nano-teknologi. Andra institutioner med särskild finansiering för nanoteknik är Institutionen för energi (DOE) och National Institutes of Health (NIH). Forskning intressen. Nuvarande forskningsintressen i nano-teknologi inkluderar program för att utveckla och utnyttja nanorör för deras förmåga att ge extremt starka band. Nanorör kan vara http://www.answers.com/topic/flex och invävda fibrer för användning i ultrastrong-men också ultralight-skottsäkra västar. Nanorör är också utmärkta ledare som kan användas till att utveckla exakt elektronisk http://www.answers.com/topic/circuitry. Andra intressen innefattar utveckling av nanoteknikbaserade sensorer som gör smartare autonoma vapen kan ett större antal anpassningar http://www.answers.com/topic/en-route ett mål; material som erbjuder stealth egenskaper över ett bredare intervall av det elektromagnetiska spektrumet; självreparerande strukturer. och nanoteknikbaserade vapen att störa-men inte förstöra-elsystem infrastruktur. Vidare läsning böcker Mulhall som hälsar, Douglas. Vår molekylär framtid: Hur nanoteknik, Robotics, genetik och artificiell intelligens kommer att förändra vår värld. Amherst, NY: Prometheus Books, 2002. Tidskrifter Bennewitz, R., et. Al., "atom skala minne vid en kisel ytan." Nanoteknik 13 (2000): 499-502. Elektroniska nationella vetenskaps- och teknikrådet. "Nationella Nano-teknologi initiativ." (19 mars 2003).
http://www.answers.com/library/Wikipedia-Cid-54347 nanoteknikhttp://www.answers.com/topic/c60a-png-1 http://www.answers.com/topic/c60a-png-1 Buckminsterfullerene C60, även känd som buckyball, är den enklaste av http://www.answers.com/topic/allotropes-of-carbon kallas http://www.answers.com/topic/fullerene. Medlemmar av familjen fulleren är huvudämne forskning faller inom nanoteknik. Nanoteknik hänvisar i huvudsak till ett fält av http://www.answers.com/topic/applied-science och teknik vars enande tema är kontroll av frågan på det Atom och http://www.answers.com/topic/molecule skala, normalt 1-100 nanometer och tillverkning av enheter inom den storleksordning. Det är ett mycket http://www.answers.com/topic/interdisciplinarity område, ritning från fält som http://www.answers.com/topic/applied-physics-1, http://www.answers.com/topic/materials-science, http://www.answers.com/topic/colloid vetenskap, http://www.answers.com/topic/semiconductor-device, http://www.answers.com/topic/supramolecular-chemistry, och även http://www.answers.com/topic/mechanical-engineering och http://www.answers.com/topic/electrical-engineering. Det finns mycket spekulationer om vad nya vetenskap och teknik kan resultera från dessa linjer av forskning. Nanoteknik kan ses som en förlängning av befintliga vetenskaper i nanoskala, eller som en omarbetning av befintliga vetenskaper använder en nyare, modernare term. Två huvudsakliga tillvägagångssätt som används i nanoteknik. I "bottom-up"-strategi byggs material och utrustning från http://www.answers.com/topic/molecule komponenter som http://www.answers.com/topic/self-assembly kemiskt av principerna för http://www.answers.com/topic/molecular-recognition. I "top-down"-metod, är nano-objekt tillverkade av större helheter utan atomnivå kontroll. Drivkraften för nanoteknik kommer från ett förnyat intresse för kolloidal vetenskap, tillsammans med en ny generation av analytiska verktyg som http://www.answers.com/topic/atomic-force-microscope (AFM) och http://www.answers.com/topic/scanning-tunneling-microscope (STM). Kombinerat med förfinade processer som http://www.answers.com/topic/electron-beam-lithography och http://www.answers.com/topic/molecular-beam-epitaxy-1, dessa instrument tillåta avsiktlig manipulation av nanostrukturer, och ledde till observation av nya fenomen. Exempel på nanoteknik i moderna användning är tillverkning av polymerer baserat på molekylära struktur och design av http://www.answers.com/topic/integrated-circuit layouter baserade på ytan vetenskap. Trots den mycket lovande för många nanoteknik som http://www.answers.com/topic/quantum-dot och http://www.answers.com/topic/carbon-nanotube, har verkliga kommersiella tillämpningar används främst fördelarna med kolloidalt nanopartiklar i lös form, som http://www.answers.com/topic/sunscreen, http://www.answers.com/topic/cosmetic, http://www.answers.com/topic/industrial-coating och fläcktålig kläder.
Nanoteknikhttp://www.answers.com/topic/c60a-png-1 ämnen http://www.answers.com/topic/history-of-nanotechnology · http://www.answers.com/topic/Implications-of-Nanotechnology
http://www.answers.com/topic/List-of-Nanotechnology-Applications · http://www.answers.com/topic/List-of-Nanotechnology-organizations
http://www.answers.com/topic/Nanotechnology-in-fiction · http://www.answers.com/topic/List-of-Nanotechnology-topics delfält och relaterade fält http://www.answers.com/topic/nanomedicine
http://www.answers.com/topic/Molecular-Self-Assembly-1
http://www.answers.com/topic/Molecular-Electronics
http://www.answers.com/topic/scanning-Probe-Microscopy
http://www.answers.com/topic/nanolithography
http://www.answers.com/topic/Molecular-Nanotechnology nanomaterial http://www.answers.com/topic/nanomaterials · http://www.answers.com/topic/Fullerene
http://www.answers.com/topic/Carbon-nanotube
http://www.answers.com/topic/nanotube-Membrane
http://www.answers.com/topic/Fullerene-chemistry
http://www.answers.com/topic/potential-Applications-of-Carbon-nanotubes · http://www.answers.com/topic/fullerenes-in-Popular-Culture
http://www.answers.com/topic/Timeline-of-Carbon-nanotubes · http://www.answers.com/topic/allotropes-of-Carbon
http://www.answers.com/topic/nanoparticle · http://www.answers.com/topic/Quantum-dot
http://www.answers.com/topic/Colloidal-Gold · http://www.answers.com/topic/Colloidal-silver molekylär nanoteknik http://www.answers.com/topic/molecular-assembler
http://www.answers.com/topic/mechanosynthesis
http://www.answers.com/topic/nanorobotics · http://www.answers.com/topic/Grey-goo
http://www.answers.com/topic/k-Eric-Drexler
http://www.answers.com/topic/engines-of-Creation ursprung
Huvudartikel: http://www.answers.com/topic/history-of-nanotechnology den första användningen av de särskiljande begrepp "nanoteknik" (men gällde före användning med samma namn) var i "http://www.answers.com/topic/there-s-plenty-of-room-at-the-bottom," ett föredrag av fysiker http://www.answers.com/topic/richard-feynman på ett http://www.answers.com/topic/american-physical-society möte i http://www.answers.com/topic/california-institute-of-technology den http://www.answers.com/topic/december-29, http://www.answers.com/topic/1959. Feynman beskrev en process genom vilken möjligheten att manipulera enskilda atomer och molekyler kan utvecklas med hjälp av en uppsättning exakta verktyg att bygga och driva en annan proportionellt mindre set, så vidare ner till behövs skalan. I samband med detta, han noterade, skalning frågor skulle uppstå från den ändrade omfattningen av olika fysikaliska fenomen: gravitation skulle bli mindre viktigt, ytspänning och http://www.answers.com/topic/van-der-waals-force-1 skulle bli viktigare, etc. Detta grundidé verkar genomförbart och exponentiell församlingen ökar det med http://www.answers.com/topic/angle-of-parallelism att producera en användbar kvantitet slutprodukter. Termen "nanoteknik" definierades av http://www.answers.com/topic/tokyo-university-of-science Professor http://www.answers.com/topic/norio-taniguchi i ett http://www.answers.com/topic/1974 papper (N. Taniguchi, "på grundläggande begreppet"Nano-teknologi"," Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, del II, Japan Society of finmekanik, 1974.) enligt följande: "" Nano-teknik"består huvudsakligen av den bearbetning av separation, konsolidering och deformering av material av en atom eller en molekyl." På 1980-talet den grundläggande tanken med denna definition var utforskas i mycket mer djup av http://www.answers.com/topic/k-eric-drexler, som främjas den tekniska betydelsen av nanoskala fenomen och enheter via tal och böcker http://www.answers.com/topic/engines-of-creation (1986) och nanosystem: molekylära maskiner, tillverkning och uträkning, (1998, ISBN 0-471-57518-6), och så på sikt förvärvat sin nuvarande mening. Nanoteknik och nanovetenskap kom igång i början av 1980 med två viktiga utvecklingar; födelsen av http://www.answers.com/topic/cluster-physics vetenskap och uppfinningen av http://www.answers.com/topic/scanning-tunneling-microscope (STM). Denna utveckling ledde till upptäckten av http://www.answers.com/topic/fullerene 1986 och http://www.answers.com/topic/carbon-nanotube några år senare. I en annan utveckling studerades syntes och egenskaperna för halvledare http://www.answers.com/topic/nanocrystal. Detta ledde till ett snabbt ökande antal metalloxid nanopartiklar av http://www.answers.com/topic/quantum-dot. Http://www.answers.com/topic/atomic-force-microscope uppfanns fem år efter STM uppfanns. AFM använder atomic force för att se atomerna. Grundläggande begrepp http://www.answers.com/main/Record2?a=NR&url=http%3A%2F%2Fcommons.wikimedia.org%2Fwiki%2FImage%3AWikibooks-logo-en.svgWikibooks [[wikibooks: |]] har mer om detta ämne: The Opensource Handbook av nanovetenskap och nanoteknik en nanometer (nm) är en miljarddel, eller 10-9 meter. För jämförelse, typiska kol-kol http://www.answers.com/topic/bond-length eller avståndet mellan dessa atomer i en molekyl är i intervallet 12-.15 nm och en http://www.answers.com/topic/dna dubbel-helix har en diameter runt 2 nm. Å andra sidan, de minsta http://www.answers.com/topic/cell livsformer, bakterier av släktet http://www.answers.com/topic/mycoplasma-2, är omkring 200 nm i längd. Att sätta att skala i sammanhanget jämförande storleken på en nanometer till en mätare är densamma som av marmor till storleken på earthhttp://www.answers.com/topic/nanotechnology#wp-_note-NationalG. Eller ett annat sätt att lägga det: en nanometer är en mans skägg växer i tid det tar honom att höja rakhyveln till sin facehttp://www.answers.com/topic/nanotechnology#wp-_note-NationalG. Större till mindre: ett material perspektiv bild: atomär upplösning Au100.JPG bild av http://www.answers.com/topic/surface-reconstruction på en ren http://www.answers.com/topic/gold (http://www.answers.com/topic/miller-index) yta, som visualiseras med hjälp av http://www.answers.com/topic/scanning-tunneling-microscope. Den individuella http://www.answers.com/topic/atom komponera ytan syns.
Huvudartikel: http://www.answers.com/topic/nanomaterials ett antal fysiska fenomen blir märkbart uttalas som storleken på systemet minskar. Dessa inkluderar http://www.answers.com/topic/statistical-mechanics effekter, samt http://www.answers.com/topic/quantum-mechanics effekter, till exempel "http://www.answers.com/topic/quantum storlek-effekten" där de elektroniska egenskaperna hos fasta ämnen förändras med stora minskningar av partikelstorlek. Denna effekt kommer inte spelar in genom att gå från makro till micro dimensioner. Men blir det dominerande när nanometer storlek intervallet uppnås. Dessutom ett antal http://www.answers.com/topic/physical-property-2 förändring i jämförelse med makroskopiska system. Ett exempel är ökat ytan till mängden material. Denna katalytisk aktivitet öppnar också potentiella risker i sin samverkan med http://www.answers.com/topic/biomaterial. Material till nanoskala kan plötsligt visar mycket olika egenskaper jämfört med vad de ställer ut på en macroscale, unik-programmen. Exempelvis blivit ogenomskinlig ämnen genomskinliga (koppar); inert material blir katalysatorer (Platina); stabila material tur brännbart (aluminium); fasta ämnen förvandlas till vätskor vid rumstemperatur (guld). isolatorer bli ledare (kisel). Ett material som http://www.answers.com/topic/gold, som är kemiskt inert i normala skalor, kan fungera som en potent kemisk katalysator på nanoscales. Mycket av tjusningen med nanoteknik härstammar från dessa unika quantum och ytan fenomen som frågan ställer ut på nanonivå. Enkla till komplexa: ett molekylärt perspektiv
Huvudartikel: http://www.answers.com/topic/molecular-self-assembly-1 Modern http://www.answers.com/topic/chemical-synthesis har nått den punkt där det är möjligt att förbereda små http://www.answers.com/topic/molecule till nästan någon struktur. Dessa metoder används idag att producera ett brett utbud av användbara kemikalier såsom http://www.answers.com/topic/drug eller kommersiella http://www.answers.com/topic/polymer. Denna förmåga väcker frågan om att utvidga denna typ av kontroll till nästa större nivå, söker metoder för att samla dessa enstaka molekyler i http://www.answers.com/topic/supramolecular-assembly som består av många molekyler arrangerade på ett väldefinierat sätt. Dessa metoder använder begreppen http://www.answers.com/topic/molecular-self-assembly-1 och/eller http://www.answers.com/topic/supramolecular-chemistry att automatiskt ordna sig i några användbara konformation genom en http://www.answers.com/topic/bottom-up-2 strategi. Begreppet http://www.answers.com/topic/molecular-recognition är särskilt viktigt: molekyler kan utformas så att en specifik konformation eller arrangemang gynnas på grund av http://www.answers.com/topic/noncovalent-bonding http://www.answers.com/topic/intermolecular-force. Watson-Crick http://www.answers.com/topic/base-pair reglerna är ett direkt resultat av detta, liksom den särskilda karaktären hos en http://www.answers.com/topic/enzyme riktade till en enda http://www.answers.com/topic/substrate-biochemistry eller den specifika http://www.answers.com/topic/protein-folding sig själv. Således kan två eller flera komponenter utformas vara kompletterande och ömsesidigt attraktiva så att de mer komplexa och användbar hela. Sådana tillvägagångssätt nerifrån och upp i stort sett bör kunna producera enheter samtidigt och mycket billigare än uppifrån metoder, men kan potentiellt bli överväldigad eftersom storlek och komplexitet på önskad församlingen ökar. Mest användbara strukturer kräver komplexa och thermodynamically osannolikt arrangemang av atomer. Det finns dock många exempel på självmontering baserat på molekylär igenkänning i http://www.answers.com/topic/biology-3, främst http://www.answers.com/topic/base-pair och http://www.answers.com/topic/enzyme-http :// www.answers.com/topic/substrate-biochemistry interaktioner. Utmaningen för nanoteknik är om dessa principer kan användas till ingenjör nya konstruktioner än naturliga. Molekylär nanoteknik: långsiktigt
Huvudartikel: http://www.answers.com/topic/molecular-nanotechnology molekylär nanoteknik, ibland kallas molekylär tillverkning, är en term som ges till begreppet bakåtkompilerade nanosystem (nanoskala maskiner) fungerar på molekylär nivå. Det är särskilt förknippade med begreppet en http://www.answers.com/topic/molecular-assembler, en maskin som kan producera en önskad struktur eller enhet atom-av-atom enligt principerna för http://www.answers.com/topic/mechanosynthesis. Tillverkning i samband med produktiva nanosystem är inte relaterade till och bör vara klart skilja sig från den konventionella tekniken används för tillverkning av nanomaterial som kolnanorör och nanopartiklar. När termen "nanoteknik" var självständigt myntade och populariserades av http://www.answers.com/topic/k-eric-drexler (som då var omedveten om en http://www.answers.com/topic/history-of-nanotechnology av http://www.answers.com/topic/norio-taniguchi) avses en framtida tillverkningsteknik baserade på http://www.answers.com/topic/molecular-machine-1. Förutsättningen var att molekylär skala biologiska analogier av traditionella maskinkomponenter visat molekylära maskiner var möjligt: i otaliga exempel i biologi, det är känt att miljarder år av evolutionära feedback kan producera sofistikerade, http://www.answers.com/topic/stochastic optimerad biologiska maskiner. Förhoppningen är att utvecklingen inom nanoteknik kommer att göra möjligt deras konstruktion på annat sätt, kanske med hjälp av http://www.answers.com/topic/bionics principer. Men har Drexler och andra forskare föreslagit att avancerad nanoteknologi, även om kanske inledningsvis genomförs av biomimetiska medel, i slutändan skulle kunna baseras på maskinteknik principer, nämligen en tillverkningsteknik som bygger på den mekaniska funktionen av dessa komponenter (såsom kugghjul, lager, motorer och strukturella medlemmar) som skulle möjliggöra programmerbara, positionella montering Atom-specifikationen (PNAS-1981). Fysik och teknisk prestanda av exemplar mönster analyserades i Drexlers bok nanosystem. Men Drexlers analys är mycket kvalitativt och inte tar upp mycket brådskande frågor, som "fett fingrar" och "Sticky fingers" problem. I allmänhet är det mycket svårt att montera enheter på den atomära skalan, som alla måste man placera atomer är andra atomer av jämförbar storlek och stickyness. En annan vy, tas fram av Carlo Montemagno, är att framtida nanosystem hybrider av kisel teknik och biologiska molekylära maskiner. Ännu en annan vy, lagts fram av den sena http://www.answers.com/topic/richard-smalley, är att mechanosynthesis är omöjligt på grund av svårigheterna att mekaniskt manipulera enskilda molekyler. Detta ledde till ett utbyte av märker i den http://www.answers.com/topic/american-chemical-society publikationen & kemiteknik nyheter 2003. Även om biologi visar tydligt att molekylära maskinsystem är möjligt, är icke-biologiska molekylära maskiner idag bara i sin linda. Ledare i forskning om icke-biologiska molekylära maskiner är Dr Alex Zettl och hans kolleger vid Lawrence Berkeley Laboratories och UC Berkeley. De har konstruerat minst tre olika molekylära enheter vars rörelse styrs från skrivbordet med att ändra spänning: en nanotube http://www.answers.com/topic/nanomotor, en molekylär ställdon och en nanoelectromechanical avkoppling oscillator. Ett experiment som visar att positionella molekylär sammansättning är möjligt utfördes av Ho och Lee på http://www.answers.com/topic/cornell-university 1999. De använde scanning tunneling Mikroskop för att flytta en molekyl som enskilda kolmonoxid (CO) till enskilda järn atom (Fe) sitter på en platt silver kristall, och bundna kemiskt CO till Fe genom att tillämpa en spänning. Nuvarande forskning http://www.answers.com/topic/nanocartriangle-jpg-1 http://www.answers.com/topic/nanocartriangle-jpg-1 utrymme-fyllning modellen för http://www.answers.com/topic/nanocar på en yta, med http://www.answers.com/topic/fullerene som hjul.
http://www.answers.com/topic/rotaxane-jpg-1 http://www.answers.com/topic/rotaxane-jpg-1 grafisk representation av en http://www.answers.com/topic/rotaxane, användbara som molekylär växel.
Denna enhet överför energi från nano-tunna lager av http://www.answers.com/topic/quantum-well till http://www.answers.com/topic/nanocrystal ovanför dem orsakar nanokristaller till avger synligt ljus. [1] som nanoteknik är ett mycket vitt begrepp, finns det många olika men ibland överlappande delfält som skulle kunna falla under sitt paraply. De följande avenyerna i forskning kunde anses delfält av nanoteknik. Nanomaterial detta inkluderar delfält som utvecklar eller studera material med unika egenskaper som härrör från deras nanoskala dimensioner.

  • http://www.answers.com/topic/colloid vetenskap har gett upphov till många material som kan vara användbara i nanoteknik, såsom http://www.answers.com/topic/carbon-nanotube och andra http://www.answers.com/topic/fullerene, och olika http://www.answers.com/topic/nanoparticle och http://www.answers.com/topic/nanorod.
  • http://www.answers.com/topic/nanomaterials kan också användas för bulk program. de flesta nuvarande kommersiella tillämpningar av nanoteknik är denna smak.
  • Framsteg har gjorts i att använda dessa material för medicinska tillämpningar. se http://www.answers.com/topic/nanomedicine.

Nedifrån och upp strategier dessa försöka ordna mindre komponenter i mer komplexa sammansättningar.

  • DNA nanoteknik utnyttjar särskilda http://www.answers.com/topic/base-pair att bygga väl definierade strukturer av http://www.answers.com/topic/dna och andra http://www.answers.com/topic/nucleic-acid.
  • Http://www.answers.com/topic/molecular-self-assembly-1 syftar mer allmänt använda begreppen http://www.answers.com/topic/supramolecular-chemistry och http://www.answers.com/topic/molecular-recognition i synnerhet, för att orsaka singel-molekyl komponenter för att automatiskt ordna sig i några användbara konformation.

Top-down metoder dessa syftar till att skapa mindre enheter med större direkt deras församlingen.

  • Många tekniker härstammade från konventionella http://www.answers.com/topic/semiconductor-device-fabrication för fabricera http://www.answers.com/topic/microprocessor är nu kan skapa funktioner mindre än 100 nm, omfattas av definitionen av nanoteknik. http://www.answers.com/topic/Giant-magnetoresistance-1-based hårddiskar redan finns på marknaden passar denna beskrivning, http://www.answers.com/topic/nanotechnology#wp-_note-0 som gör http://www.answers.com/topic/atomic-layer-deposition (ALD) tekniker. http://www.answers.com/topic/Peter-gr-Nberg och http://www.answers.com/topic/albert-fert fick http://www.answers.com/topic/nobel-prize-in-physics för deras upptäckt av jätten magnetoresistance och bidrag till fältet från spinntronik i 2007.http://www.answers.com/topic/nanotechnology#wp-_note-1
  • Solid-State tekniker kan också användas att skapa enheter kallas http://www.answers.com/topic/nanoelectromechanical-systems eller NEMS, som är relaterade till http://www.answers.com/topic/microelectromechanical-systems eller MEMS.
  • http://www.answers.com/topic/Atomic-Force-Microscope tips kan användas som en nanoskala "skriva huvudet" att sätta in en kemikalie på en yta i ett önskat mönster i en process som kallas http://www.answers.com/topic/dip-pen-nanolithography. Detta passar in större delfältet av http://www.answers.com/topic/nanolithography.

Funktionella strategier dessa försöka utveckla komponenter i en önskad funktionalitet utan hänsyn till hur de kan sättas ihop.

  • http://www.answers.com/topic/Molecular-Electronics syftar till att utveckla molekyler med användbara elektroniska egenskaper. Dessa kan sedan användas som enda-molekyl komponenter i en nanoelectronic enhet. Ett exempel finns i http://www.answers.com/topic/rotaxane.
  • Syntetiska kemiska metoder kan också användas för att skapa http://www.answers.com/topic/synthetic-molecular-motors, som i en så kallad http://www.answers.com/topic/nanocar.

|}