นาโนเทคโนโลยี
นาโนเทคโนโลยีทำงานกับสสารในระดับนาโนโดยประมาณ ซึ่งโครงสร้างขนาดเล็กมากอาจทำให้วัสดุ อุปกรณ์ เซนเซอร์ ยา และอิเล็กทรอนิกส์มีสมบัติที่แปลกไปจากเดิม
นาโนเทคโนโลยีคืออะไร
นาโนเทคโนโลยีคือการออกแบบ การวัด การจัดการ และการใช้สสารในสเกลที่เล็กมาก นาโนเมตรคือหนึ่งในพันล้านของเมตร ในระดับนั้น วัสดุอาจมีพฤติกรรมต่างไปเพราะอะตอม พื้นผิว รอยต่อ และผลทางควอนตัมมีอิทธิพลมากกว่าที่พบในชิ้นวัสดุขนาดใหญ่ของสารเดียวกัน
ทำไมสเกลจึงเปลี่ยนพฤติกรรม
อนุภาคนาโนมีพื้นที่ผิวเมื่อเทียบกับปริมาตรมากกว่าอนุภาคขนาดใหญ่มาก สิ่งนี้อาจเปลี่ยนความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา พฤติกรรมการหลอม สี ความแข็งแรง พฤติกรรมทางไฟฟ้า และวิธีที่มันปฏิสัมพันธ์กับเซลล์หรือของไหล โครงสร้างระดับนาโนบางชนิดยังแสดงพฤติกรรมควอนตัม ซึ่งมีผลต่อแสง แม่เหล็ก การนำไฟฟ้า และระดับพลังงาน
นาโนวัสดุ
นาโนวัสดุรวมถึงอนุภาคนาโน ฟิล์มบาง ลวดนาโน ท่อนาโน ควอนตัมดอต วัสดุรูพรุนนาโน และวัสดุแบบชั้น เช่น กราฟีน วัสดุเหล่านี้อาจทำจากโลหะ ออกไซด์ คาร์บอน สารกึ่งตัวนำ พอลิเมอร์ ชีวโมเลกุล และคอมโพสิต คุณค่าของมันมักมาจากการควบคุมขนาด รูปร่าง เคมีพื้นผิว และโครงสร้างภายใน
เครื่องมือและการวัด
การทำงานในระดับนาโนต้องใช้เครื่องมือเฉพาะ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์หัววัดสแกน สเปกโทรสโกปี ห้องสะอาด ลิโทกราฟี ระบบเคลือบสะสม และการวัดขนาดอนุภาคช่วยให้นักวิจัยมองเห็น สร้าง และทดสอบโครงสร้างจิ๋ว การวัดทำได้ยากเพราะการเปลี่ยนวิธีเตรียมเพียงเล็กน้อยอาจเปลี่ยนผลลัพธ์ได้
อิเล็กทรอนิกส์และเซนเซอร์
นาโนเทคโนโลยีสำคัญในอิเล็กทรอนิกส์เพราะชิปสมัยใหม่พึ่งพาคุณลักษณะที่วัดเป็นนาโนเมตร นาโนวัสดุยังช่วยปรับปรุงเซนเซอร์สำหรับแสง แก๊ส สารเคมี การเคลื่อนไหว ความดัน และสัญญาณชีวภาพ ความท้าทายไม่ใช่แค่การสร้างอุปกรณ์ขนาดเล็ก แต่ต้องทำให้อุปกรณ์เชื่อถือได้ ทำซ้ำได้ และผลิตได้จริง
การแพทย์และชีววิทยา
ในทางการแพทย์ ระบบระดับนาโนถูกศึกษาเพื่อการนำส่งยา การถ่ายภาพ การวินิจฉัย สารเคลือบ รากเทียม วัคซีน และอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการบนชิป ขนาด เคมีพื้นผิว และรูปร่างอาจมีผลต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคในร่างกาย ความหวังเหล่านี้มาพร้อมคำถามรอบคอบเรื่องขนาดรับสัมผัส การคงอยู่ การตอบสนองภูมิคุ้มกัน และความปลอดภัยระยะยาว
พลังงานและสิ่งแวดล้อม
นาโนเทคโนโลยีสนับสนุนแบตเตอรี่ เซลล์เชื้อเพลิง ตัวเร่งปฏิกิริยา เซลล์แสงอาทิตย์ เยื่อเมมเบรน วัสดุน้ำหนักเบา การบำบัดน้ำ และการติดตามมลพิษได้ การออกแบบระดับนาโนอาจเพิ่มอัตราปฏิกิริยาหรือปรับปรุงการขนส่งไอออน อิเล็กตรอน หรือโมเลกุล ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมขึ้นอยู่กับผลตลอดวัฏจักรชีวิต ไม่ใช่เพียงผลในห้องปฏิบัติการ
ทำไมมันถึงสำคัญ
นาโนเทคโนโลยีสำคัญเพราะเทคโนโลยีสมัยใหม่จำนวนมากพึ่งพาการควบคุมสสารในสเกลจิ๋ว มันอาจปรับปรุงวัสดุ อิเล็กทรอนิกส์ การแพทย์ พลังงาน และการวัด แต่ก็แสดงให้เห็นว่าสเกลเปลี่ยนความเสี่ยงได้ การเข้าใจนาโนเทคโนโลยีช่วยแยกความสามารถจริงออกจากคำกล่าวกว้าง ๆ ว่าสิ่งใดก็ตามดีขึ้นเพียงเพราะมีขนาดเล็ก