Nanotehnoloogia on teadus, tehnika ja tehnoloogia, mis viiakse läbi nanomõõtmetes, umbes ühest kuni saja nanomeetrini.
Nanotehnoloogia isa: Füüsik Richard Feynman!
Nanoteadus ja nanotehnoloogia on uuring, äärmiselt väikeste asjade rakendamiseks ja seda saab kasutada kõigis teistes teadusvaldkondades nagu keemia, bioloogia, füüsika, materjaliteadus ja tehnika.
Kuidas algas nanotehnoloogia?
Nanoteaduste taga olevad ideed, kontseptsioonid ja nanotehnoloogia algas jutuga, mille pealkirjaks oli: ’’Selles Põhjas On Väga Palju Ruumi’’ (“There’s Plenty of Room at the Bottom”). Füüsik nimega Richard Feynman tutvustas seda, Ameerika füüsilise seltsi koosolekul, California Tehnoloogiainstituudis (CalTech 29. Detsembril, 1959, ) ammu enne termini nanotehnoloogia kasutamist.
Feynman kirjeldas oma kõnes protsessi milles teadlased saaksid manipuleerida ja juhtida üksikuid aatomeid ja molekule.
Üle kümne aasta hiljem tema ülitäpse mehaanilise töö uurimisel, Professor Norio Taniguchi lõi mõiste nanotehnoloogia.
Alles 1981. Aastal mõeldi välja skaneeriv tunneldusmikroskoop. Selle väljatöötamisel avastati, et lõpuks on “näha” üksikuid aatomeid, algakski tänapäevane nanotehnoloogia.
Nanoteaduse ja nanotehnoloogia põhimõisted
Kui väike on “nano”?
Väga raske on ette kujutada, kui väike on nanotehnoloogia.
Üks nanomeeter on miljard meetri kohta või 10-9 meetrist. Siin on mõned illustreerivad näited:
- Tollis on 25 400 000 nanomeetrit
- Ajalehe leht on umbes 100 000 nanomeetrit paks
- Inimese DNA ahela läbimõõt on 2,5 nanomeetrit
- Inimese juuksed on umbes 80 000–100 000 nanomeetrit laiad
- Üksiku kulla aatomi läbimõõt on umbes kolmandik nanomeetrist
- Üks nanomeeter on umbes sama pikk kui sõrmeküüs, mis kasvab ühe sekundiga
- Võrdleval skaalal lähemalt: kui marmor oleks nanomeeter, siis oleks Nano üks meeter sama suur kui maakera!
Alloleval illustratsioonil on paar visuaalset näidet nanotehnoloogia suurusest ja ulatusest, näidates, kui väikesed asjad nanosuuruses tegelikult on.
2,5 nanomeetrit diameetri kohta
⬇️
2,5 mikromeetrit pikk
⬇️
2,5 millimeetrit diameetri kohta
Nanoteadused ja tehnoloogia hõlmavad nägemisvõimet, üksikute aatomite ja molekulide juhtimiseks.
Kõik siin Maal koosneb aatomitest:
- toit, mida sööme,
- riided, mida me kanname,
- hooned ja majad, milles elame,
- ka meie enda kehad.
Kuid midagi nii väikest kui aatom on palja silmaga võimatu näha.
Tegelikult on seda võimatu näha ka tavaliste kasutatavate mikroskoopide abil, mida kasutame keskkooli loodusteadus tundides.
Asjade nägemiseks oli vaja mikroskoope, mis nanoskaalas leiutati suhteliselt hiljuti– umbes 30 aastat tagasi.
Kui teadlastel olid õiged tööriistad, nagu skaneeriv tunnelmikroskoop ja aatomjõu mikroskoop, nii siis sündiski nanotehnoloogia vanus.
Kuigi tänapäevane nanoteadus ja tehnoloogia on üsna uued, nanomõõtmelisi materjale kasutati juba sajandeid.
Keskaegsed vitraažaknad on näide sellest kuidas nanotehnoloogiat eelmodernsel ajastul kasutati.
Alternatiivse suurusega kuld- ja hõbeosakesed lõid värve vitraažakendes keskaegsetes kirikutes juba sadu aastaid tagasi.
Kunstnikud toona lihtsalt ei teadnud seda protsessi, mille nad lõid kauneid kunstiteoseid luues. See tõi tegelikult kaasa muudatused, koosseisus materjalidest, millega nad töötasid.
Tänapäeva teadlased ja insenerid leiavad väga erinevaid viise materjalide teadlikuks valmistamiseks nanomõõtmetes, mille saavad ära kasutada nende täiustatud omadustest nagu suurem tugevus, kergem kaal, valguse spektri parem kontroll, suurem keemiline reaktsioonivõime.