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 bio-kemijskih 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