Одна из важных целей нанотехнологии - и, возможно, самая важная из всех - состоит в создании структур материалов, в которых молекулярное расположение заранее разработано.
Обычные способы производства, такие как способ плавления металлов и охлаждения их в кристаллизаторы, не позволяют этого. Так как же создать такие структуры? Эта статья стремится ответить на этот вопрос.
Предположим, у вас есть несколько кирпичей, и вы хотите что-то сделать, лучше сказать «структурный».
Ваш подход, вероятно, тот же, что и у нас: вы кладете четыре кирпича в два, а затем соединяете четыре кирпича по одному вертикально, чтобы сформировать желаемую структуру.
Хорошо, теперь предположим, что при покупке самодельных кирпичей они будут иметь форму большого сборного куба.
А что если мы захотим сформироваться? Позвольте нам дать вам ответ по-своему: удалите очень большие кубики, чтобы показать форму себя.
В первом методе мы сделали большую часть, используя маленькие части. Таким образом, мы называем «строить снизу вверх». Во втором методе мы удалили большой кусок отходов для достижения желаемой структуры. Таким образом, мы называем «строить сверху вниз».
Теперь предположим, что для строительства предлагается новая структура.
Вопрос: Какой метод мы должны использовать для создания этой структуры? Что ты думаешь?
Все стало немного сложнее, но не грусти!
Эта статья написана для упрощения этой сложности. Одним из факторов, определяющих ответ, является то, как выглядит наше сырье. Если наш материал хвоста является маленьким куском, мы используем метод "снизу вверх", а если сырье является большим куском, мы используем метод "сверху вниз". В то же время, оба метода могут быть использованы. Например, если исходным материалом для изготовления 5 варианта является большой куб с кирпичами размером два на четыре, так же, как для 2, невозможно непосредственно достичь конечной структуры, удалив несколько кирпичей. В этом случае мы можем удалить верхний и нижний кирпичи,как и в 4(построить сверху вниз), а затем прикрепить два кирпича, необходимые для их замены. (Построить снизу вверх)
Еще несколько лет назад способ манипулирования и перемещения одиночных молекул и наноструктур был односторонним. То есть, чтобы сделать вещи в небольшом масштабе, нам пришлось разрезать больший кусок, выбрив и раздавив или растворив дополнительные порции с помощью кислоты, и такие маленькие, чтобы мы могли достичь конечного куска. Другими словами, метод производства небольших структур был сверху вниз.
В последние несколько лет были разработаны методы, которые позволяют нам перемещать молекулы или наночастицы и соединять их. Например, перемещение наночастиц с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) или технологии производства углеродных нанотрубок. Это, как правило, восходящий метод изготовления.
Методы, упомянутые выше, подходят для изготовления очень маленьких продуктов, но если бы мы таким образом построили единственную мультиметровую стенку, потребовалось бы несколько десятилетий, чтобы объединить молекулы вместе и построить стенку. В то же время, если бы мы построили стену из существующих материалов, таких как металлы и строительные камни, стена не была бы однородной.
Поиск правильных технологий производства в нанотехнологиях является темой, которая представляет большой интерес для исследователей и ученых в последние несколько лет. На самом деле, в нанотехнологиях используется как нисходящий метод (с использованием таких методов, как литография и измельчение частиц), так и восходящий (с использованием таких методов, как самосборка или паровое осаждение).
Когда вы начинаете исследовать нанотехнологии, вы сталкиваетесь с различными темами и материалами, такими как: «Нанотрубки, молекулярное моделирование, нанопрепараты, топливные элементы, катализаторы, наночастицы, ...» Кажется широким, что его предметы имеют мало общего друг с другом.
В целом, исследования в области нанотехнологий можно разделить на две категории. Хотя методы исследования различны, эти три ветви полностью взаимосвязаны, и развитие в одной отрасли может быть весьма эффективным в другой.
Эти две ветви:
1. Мокрая нанотехнология: эта отрасль изучает живые системы, которые существуют в основном в водной среде. В этой отрасли структура генетического материала, мембран и других клеточных компонентов изучается в нанометровом масштабе. Исследователи смогли создать множество биоструктур, которые контролируют их работу в наноразмерном масштабе. Эта ветвь охватывает медицинские, фармацевтические и общие биотехнологические науки и практики.
2. Сухая нанотехнология: это раздел фундаментальной химии и физики.