Công nghệ nano là gì?

Trong suốt thời Trung cổ, các nhà triết học đã cố gắng biến đổi các vật liệu cơ bản thành vàng trong một quy trình gọi là giả kim thuật . Trong khi những nỗ lực của họ không có kết quả, thuật giả kim thuật khoa học giả tạo đã mở đường cho khoa học hóa học thực sự. Thông qua hóa học, chúng tôi đã hiểu thêm về thế giới xung quanh chúng tôi, bao gồm cả thực tế là tất cả vật chất đều được cấu tạo bởi các nguyên tử . Các loại nguyên tử và cách các nguyên tử đó liên kết với nhau quyết định tính chất của một chất.

Công nghệ nano là một khoa học đa ngành nghiên cứu cách chúng ta có thể thao tác vật chất ở cấp độ phân tử và nguyên tử. Để làm được điều này, chúng ta phải làm việc ở quy mô nano - một quy mô nhỏ đến mức chúng ta không thể nhìn thấy nó bằng kính hiển vi ánh sáng. Trên thực tế, một nanomet chỉ có kích thước bằng một phần tỷ mét. Nguyên tử nhỏ hơn vẫn còn. Rất khó để định lượng kích thước của một nguyên tử - chúng không có xu hướng giữ một hình dạng cụ thể. Nhưng nói chung, một nguyên tử điển hình có đường kính bằng 1/10 nanomet.

Nhưng kích thước nano là nơi nó ở. Đó là bởi vì đó là quy mô của các phân tử. Bằng cách điều khiển các phân tử, chúng ta có thể tạo ra tất cả các loại vật liệu thú vị. Nhưng giống như các nhà giả kim xưa, chúng ta sẽ không đạt được nhiều tiến bộ trong việc tạo ra vàng. Đó là bởi vì vàng là một nguyên tố cơ bản - bạn không thể chia nhỏ nó thành một dạng đơn giản hơn.

Tuy nhiên, chúng tôi có thể tạo ra những chất thú vị khác. Bằng cách điều khiển các phân tử để tạo thành những hình dạng cụ thể, chúng ta có thể tạo ra những vật liệu với những đặc tính tuyệt vời. Một ví dụ là ống nano carbon. Để tạo ra một ống nano cacbon, bạn bắt đầu với một tấm phân tử than chì, bạn cuộn lại thành một ống. Định hướng của các phân tử quyết định các đặc tính của ống nano. Ví dụ, bạn có thể kết thúc với một dây dẫn hoặc một chất bán dẫn . Được cuộn đúng cách, ống nano carbon sẽ cứng hơn thép hàng trăm lần nhưng trọng lượng chỉ bằng 1/6 [nguồn: NASA ].

Đó chỉ là một khía cạnh của công nghệ nano. Một điều khác là các vật liệu không giống nhau ở quy mô nano mà ở quy mô lớn hơn. Năm 2005, các nhà nghiên cứu của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng vàng tỏa sáng ở kích thước nano khác với số lượng lớn. Họ cũng nhận thấy rằng các vật liệu có các đặc tính khác nhau về từ tính và nhiệt độ ở kích thước nano [nguồn: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ ].

Vì khoa học liên quan đến các khối cấu tạo cơ bản của vật chất, nên có vô số ứng dụng. Một số có vẻ gần như trần tục - các hạt nano kẽm oxit trong kem chống nắng cho phép bạn thoa một lớp kem dưỡng trong suốt lên da và vẫn được bảo vệ. Những người khác nghe giống như khoa học viễn tưởng - các bác sĩ đang cố gắng sử dụng vỏ protein từ virus để cung cấp một lượng nhỏ thuốc điều trị ung thư. Khi chúng ta tìm hiểu thêm về cách các phân tử hoạt động và cách điều khiển chúng, chúng ta sẽ thay đổi thế giới. Những tiết lộ lớn nhất sẽ đến từ những nguồn nhỏ nhất.

Tìm hiểu thêm về công nghệ nano theo các liên kết trên trang tiếp theo.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn