Нано гэж юу вэ? :|: Дусал блог

Нано гэж юу вэ?

2007-05-09 16:46 Алмас

Нейл Армстронг Саран дээр хөл тавих үедээ үүнийгээ "хүний жижигхэн алхам, хүн төрөлхтний бол асар том алхам" хэмээн нэрлэсэн билээ.

Харин нано технологиуд нь хүн төрөлхтний хувьд өөр нэгэн асар том алхам бөгөөд "алхам" нь энэ тохиолдолд маш жижиг, нарны аймагтай Нейл Армстронгийг харьцуулсан шиг жижиг юм.

Нано гэдэг үг нь миллиардын нэг гэсэн утгатай. Нэг нанометр /товчоор 1нм/ нь 1/ 1 000 000 000 метртэй тэнцүү. Хүний үсний өргөн нь ойролцоогоор 50 000 нано метр байдаг бол бактерийн эс нь нэлээд хэдэн зуун нанометрээр хэмжигдэнэ. Арилжааны микро чипэн дээр суулгасан хамгийн бага элементүүд 2002 оны 2-р сард 130 нанометр хэмжээтэй байсан юм. Жирийн нүдээр харж болох хамгийн жижиг элементүүд 10 000 нанометрийн хэмжээтэй байдаг. Нэг нано метр нь устөрөгчийн дөнгөж арван атомыг эгнүүлсэнтэй л тэнцүу юм. үнэхээр туйлын, туйлын жижиг шүү.

Жирийн үгээр хэлбэл нано шинжлэх ухаан гэдэг нь нэг хэмжээ нь дор хаяж, 1-100 нанометртэй тэнцүү молекулууд болон бүтцүүдийн үндсэн зарчмуудын судалгаа юм. Эдгээр элементүүдийг нано бүтцүүд гэж нэрлэж байна. Нано технологи нь эдгээр нано бүтцүүдийг ашигтай, наносколийн төхөөрөмжүүдэд ашиглах явдал юм. Гэхдээ энэ тодорхойлолт төдий л сэтгэл татахгүй, төгс биш байгаа. Бүх зүйлийг тайлбарлахад энэ тодорхойлолтыг ашиглаж болохгүй нь мэдээж. Нано масштаб гэдэг бол жижиг төдий биш, "жижиг" гэдгийн олон төрлийн нэг нь л юм гэдгийг ойлгуулах зорилготой.

Нанометрээс жижиг бүх зүйл нь орон зайд тэнүүчилҗ яваа, уурын ганцаардмал жижиг тоосонцор шиг, чөлөөт атом юмуу жижиг молекул төдий юм. Иймээс нано бүтцүүд нь урьд нь хүний хийж байсан бүх зүйлээс жижиг төдийгүй, хийж болох хамгийн жижиг хатуу материалууд юм. Түүнээс гадна, наномасштаб бол ер бусын зүйл. Учир нь цахилгаан дамжуулах чанар, хатуулаг, эсвэл хайлах цэг зэрэг атом, молекулын ертөнцийн корпускуляр - долгионы дуализм /хоёрдмол шинж/ квантын эффектүүд зэрэг сонин хачин тодорхойлолтуудтай учирдаг. Нано ертөнцөд материал болон машинуудын илүү суурь шинж чанарууд нь тэдгээрийн хэмжээнээс хамаардаг. Энэ нь бусад ямар ч материалын хамаарлаас өөр. Жишээ нь нано хэмжээний дамжуулагч, схемийн компонент бүтэц хэсэг нь орчин үеийн электроникийн үндэс болсон Омын хуулинд заавал захирагдах албагүй. Омын хууль нь гүйдлийн хүч, хүчдэл болон эсэргүүцлийг холбодог боловч хэрэв электронууд дамжуулагч дотуур голоор ус урсах адил "урсаж" байвал, хэрэв дамжуулагч нь ердөө нэг атомын өргөнтэй байвал электронууд ингэж чадахгүй үед хүчин төгөлдөр юм. Электронууд түүний дотуур нэг нэгээрээ өнгөрөх ёстой. Материалын хими, цахилгаан, физикийн суурь шинж чанаруудтай хэмжээ ингэж холбогдох нь бүх нано бүтцүүдийн хувьд чухал байдаг. 2001 онд Майк Рокогийн гаргасан АНУ-ын үндэсний шинжлэх ухааны сангийн бичиг баримтанд нано шинжлэх ухаан, нано технологийг оновчтой тодорхойлж чаджээ.

Нэг нано метр нь хэмжүүр дээрх /метрийн тэрбумын нэг хэсэг/ ид шидийн гэмээр бяцхан цэг юм. Нано бүтцүүд нь хүний бүтээсэн хамгийн жижиг төхөөрөмжүүд, амьд организмуудын хамгийн том молекулуудын нийлэн нэгдэх цэг дээр оршдог.

Хэдийгээр хоёр давхрааны аль аль нь маш жижиг зүйлстэй харьцдаг боловч нано технологийг микро электро механик системтэй /МЭМС/ андуурч болохгүй. МЭМС-ийн салбарын мэргэжилтнүүд, инженерүүд цусан дотуур хөвж, эм бэлдмэлийг хүргэж, эдүүдийг засаж чадах, манипулятор гартай маш жижиг роботуудыг бүтээдэг. Маш жижиг тэдгээр роботууд нь үйлдвэрлэл, угсралт, том системүүдийн засвар зэрэгт бас хэрэглэгдэж байна. МЭМС-ийг автомашины ослын хийн пневмо дэрийг ажиллуулах механизм болон бусад салбаруудад ашиглаж байна. Хэрэв МЭМС нь ямар нэгэн байдлаар нано технологитой холбогдвол зөвхөн ганц чиглэлээр холбогдохгүй. Тухайлбал, МЭМС-д 1 000-аас 1 000 000 нанометрийн бүтцийг авч үздэг. Энэ нь нано хэмжээнээс хавьгүй том юм.

Түүнээс гадна, нано шинжлэх ухаан болон нано технологи нь бүтцүүдийн бүх шинж чанарыг химийн, физикийн, квантын, механикийн гэдгээс үл хамааран нано масштаб хэмжээнд авч үздэг. Энэ шинжлэх ухаан нэн олон талтай бөгөөд олон арван салбар хэсгүүдэд хуваагддаг.

Хэмжүүрийн талаар тайлбар

Нано шинжлэх ухаан бүхэлдээ СИ хэмжих нэгжийг ашигладаг. Бид маш жижиг биетүүдийн ертөнц рүү орох үед ашиглах жижиг хэмжүүрүүдийн товчийг харуулав.
Си хэмжих нэгж - Тайлбар (товчилол)
Метр /м/ - Ойролцоогоор 3 фут, эсвэл 1 ярд
Сантиметр /см/ - 1/100 метр, хагас дюйм орчим
Миллиметр /мм/ - 1/1000 метр
Микрометр /мкм/ - 1/ 1 000 000 метр
Нанометр /нм/ мөн микроном гэж нэрлэдэг. Энэ масштабаар ихэнхи интеграл схем, МЭМС төхөөрөмжүүдийг үзүүлдэг. 1/1 000 000 000 метр. Зарим жижиг молекулын хэмжээ ба нанотехнологийн үйл ажиллагааны хүрээ.

Эх сурвалж: (тодорхойгүй...)