NANOTEHNOLOGIE SI APLICAȚII

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din IașiFacultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației

StudentRășcanu Iulia-Paula

ProfesorIonescu Daniela

Proiectarea unui fir de ADN

Sfera C60 Nanotub de carbon

“Nanotehnologia este studiul manipulării materiei pe o scară atomică.”

Nanotehnologia se referă la construirea și ingineria sistemelor funcționale la un nivel foarte mic sau putem spune la nivel atomic.

Un nanometru este de o miliardime de metru, aproximativ lățimea a trei sau patru atomi.

10 milioane de ori mai mic

1 miliard de ori mai mic

Corespondența macro, micro, nano

• 2000 de ani în urmă - nanocristale de sulf utilizate de greci și romani pentru colorarea părului.

• 1000 de ani în urmă (Evul Mediu) - Nanoparticule de aur de diferite dimensiuni utilizate pentru a produce diferite culori în vitralii.

• 1959 - profesor de fizică Dr. Richard P.Feynman prezinta primul concept

• 1974 - "Nanotehnologia" - Taniguchi folosește pentru prima dată termenul de nanotehnologie.

• 1981 – IBM dezvoltă Microscopul pentru scanarea tunelului. Acest microscop a evoluat pentru a permite manipularea atomilor și a moleculelor individuale în domeniul tehnologiei Nano.

• 1985 - Buckyball - Oamenii de știință de la Universitatea Rice si Universitatea din Sussex descopera C60.

• 1991 - Nanotub de carbon descoperit de S. Iijima.

STM

Există câteva dezvoltări moderne importante:▫Microscopul forței atomice (AFM).▫Microscopul pentru scanarea tunelului (STM).

Există și diferite tehnici de nanolitografie cum ar fi:

▫ litografie optică▫ litografie cu raze X▫Dispozitivul de nanolitografie▫De asemenea, a fost dezvotată litografia cu fascicul electric (imprimanta cu jet de cerneală).

Litiografia în contextul MEMS este de obicei transferul unui model într-un material fotosensibil prin expunerea selectivă la o sursă de radiație, cum ar fi lumina.

AFM

STM

Nanotuburile de carbon (NTC) sunt alotropi ai carbonului cu nanostructură cilindrică.

Au raportul lungime-diametru de până la 132.000.000: 1.

Nanotuburile sunt membri ai familiei structurale fullerene. Numele lor este derivat din structura lor lungă, goală, cu pereții formați de foi de carbon gros de un atom, numiți grafen.

Proprietăți nanotub de carbon:

Raportul maxim de rezistență la greutate, ajută la crearea unor nave spațiale cu greutate redusă. Pătrunderea rapidă pe membrane, cum ar fi pereții celulari, ajută la tratamentul cancerului. Rezistența electrică se modifică semnificativ atunci când alte molecule se atașează la atomii de

carbon. Ajută la dezvoltarea senzorilor care pot detecta vaporii chimici.

Nanotub de carbon

Aplicații cu nanotuburi

Easton-Bell Sports, Inc. folosind CNT pentru fabricarea componentelor pentru biciclete.

Zyvex Technologies folosind CNT pentru fabricarea bărcilor cu greutate redusă.

În cabluri și fire electrice.

În celule solare.

În țesături.

Componente biciclete

Panouri solareCablu secțonat

Barcă greutate redusă

Țesături

Alte utilizări

Pentru uneltele de tăiere din materiale nanocristaline, cum ar fi carbură de tungsten, carbură de tantal și carbură de titan.Acestea sunt mai rezistente la uzură și eroziune și durează mai mult decât omologii lor convenționali.

Nanocristalele de argint au fost încorporate în bandaje pentru a ucide bacteriile și pentru a preveni infecția.

Oase sintetice pe bază de nanoparticule--formate prin manipularea calciului și a

fosfatului la nivel molecular.

Aerogelul, cunoscut cel mai ușor, datorită proprietăților bune de izolare.Este folosit la costumele spațiale și este propus să se utilizeze și la ambarcațiunile spațiale.

Nanorodurile sunt o morfologie a obiectelor nanometrice. Dimensiunile variază de la 1 la 100 nm. Ele pot fi sintetizate din metale sau din materiale

semiconductoare. O combinație de liganzi acționează ca agenți de control a

formei și se leagă de fețele diferite ale nanorodului, cu rezistențe diferite. Acest lucru permite diferitelor fețe ale nanorodului să crească la rate diferite, producând un obiect alungit.

Utilizări:

În tehnologiile de afișare, deoarece reflexia tijelor poate fi schimbată prin schimbarea orientării cu un câmp electric aplicat.

În sisteme microelectromecanice (MEMS). În terapia cancerului.

Sunt:

• În apropierea scalei de 10^-9.• În mare măsură în faza de cercetare și dezvoltare.• Nanoroboții de 1,5 nanometri sunt capabili denumărarea moleculelor specifice dintr-o probăchimică.• Capabil de replicare folosind resurse de mediu.

Aplicații în:

• Detecția componentelor toxice în mediu.• În livrarea de medicamente la nivelul organismului

uman.• Instrumente biologice.

Nanorobot

Nanoroboți acționând asupra celuleor sangvine

Abordarea Bottom Up implică crearea condițiilor astfel încât atomii și moleculele să se aranjeze într-un mod specific pentru a crea un material.

• Exemple de auto-asamblare moleculara sunt Watson crick base pairing si nano-litografia.

În abordarea Top down, obiectele și materialele nano sunt create de entități mai mari fără a-și schimba reacțiile atomice.

De obicei abordarea Top down este practicată mai puțin în comparație cu abordarea Bottom Up.

Abordarea de Top down, este în prezent utilizată pentru a fabrica cipuri de calculator.

Top-Down și Bottom-Up

S-a ajuns până în etapa de gândire a unui robot minuscul, de mii de ori mai subțire decât grosimea unui fir de păr, care vindecă imediat cancerul fară a

da efecte secundare, curăță arterele sau reconstruiește un țesut bolnav. Aceste nanoparticule pot fi soluția multor boli. Nanoboții intra în organism,

iar după ce vindecă și regenerează țesuturile, ei se autodistrug. În ciuda faptului că sunt așa mici,

nanoroboții sunt capabili să fie monitorizați și sătrimită informații către un centru de comandă.

Nanorobot

Celule canceroase printre celulele sangvine

Circuitele flexibile sunt realizate inițial prin metode obișnuite pe un substrat de polimer lipit cu un adeziv de un substrat rigid. După crearea circuitelor, adezivul este dizolvat, permițând dezlipirea circuitului de substrat într-o folie foarte subțire, de până la 1,5 microni, care este apoi lipită pe un substrat din cauciuc, pre-întins. Când este apoi lăsat liber, cauciucul își

revine la forma inițială, creând un circuit de forma unor mici valuri, care poate fi întins în orice direcție, înfășurat în jurul unei suprafețe sau împăturit (în anumite limite) fără a-și pierde conductivitatea electrică.

Circuit flexibil

Placă flexibilă

• Proprietățile materialelor originale sunt modificate de producători.Aceștia adaugă componente nanometrice în materiale pentru a îmbunătăți performanța.Exemple în aceste sens ar fi:

În fabricarea de jachetele anti-glonț

Producerea de materiale rezistente la apămurdărie și murdărie, antimicrobiene, antibacteriene.

Un exemplu de nanotehnologie în domeniul mobil ar fi: Nokia Morph

Caracteristicile telefonului:

Elasticitatea telefonului ce permite utilizatorului sa îi dea orice forma dorește, de a-l adapta la orice condiții.

Suprafețe care se curată singure. Nanotehnologia poate fi folosită pentru a crea structuri capabile de a se curăța singure, reducând astfel riscul de coroziune, deteriorare și astfel prelungind rata de viața a terminalului. Astfel, nano-flori vor îndeparta apă, mizeria și chiar amprentele digitale.

Surse Avansate de Energie. Tot datoritănanotehnologiei, suprafața terminalului va deveni o sursă naturală de energie, fiind acoperită cu nano-iarbă ce are capacitatea de a înmagazina energia solară.

Morph

Tranzistorii de siliciu din computer pot fi înlocuiți cu tranzistori pe bază de nanotuburi de carbon.

Un nanotub de carbon este o moleculă sub forma unui cilindru gol, cu un diametru de aproximativ un nanometru, format din carbon pur.

Nanorodurile reprezintă o tehnologie viitoare în tehnicile de afișare datorită consumului redus de energie electrică și a emisiilor reduse de căldură.

Dimensiunea microprocesoarelor este redusă semnificativ.

Nanotehnologia poate face posibilă fabricarea unor materiale mai ușoare, mai puternice și programabile, astfel :

--materialele convenționale vor solicita mai puțină energie--se va produce o mare eficiență în transportul terestru, aeronaval și spațial.

Viitorul nanotehnologiei ar putea include foarte bine utilizarea nanoroboților.

Nanoroboții au potențialul de a prelua sarcinile umane, precum și sarcinile pe care oamenii nu le-ar putea realiza niciodată. Reconstrucția stratului de ozon epuizat ar putea fi posibilă.

•Exista un domeniu nano-chirurgical care să ajute la vindecarea totală adică de la îmbătrânirea naturalăpână la diabet zaharat sau alte boli ca bolile osoase.

O dată cu introducerea nano-chirurgiei nimic nu ar exista fară să fie reparat.

Nano-particulele pot intra în organism prin piele, plămâni și sistemul digestiv, creând astfel radicali liberi care pot provoca leziuni ale celulelor.

Dacă nanoparticulele sunt în sânge, ele vor putea traversa bariera hemato-encefalica.

Cea mai periculoasă utilizare de nano-aplicații în scopuri militare este nano-bomba care conține virusuri mortale înmulțite prin inginerie, care pot continua să distrugă o comunitate, o țară sau chiar

o civilizație.

Nanoboții din cauza comportamentului lor replicativ pot fi mari amenințări pentru GRAY GOO.

https://science.howstuffworks.com/nanotechnology.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube

https://en.wikipedia.org/wiki/Nanotechnology

http://wifinotes.com/nanotechnology/introduction-to-nanotechnology.html

http://www.understandingnano.com/nanotech-applications.html

https://www.youtube.com/watch?v=qe_uWIlySWw https://www.youtube.com/watch?v=YG0_kbqY6JUhttps://www.youtube.com/watch?v=0YFxg8tqT9khttps://www.youtube.com/watch?v=NEDJI9PhfAMhttps://www.youtube.com/watch?v=bAd16XG91Ekhttps://www.youtube.com/watch?v=Zto6aTZM9t0https://www.youtube.com/watch?v=Zto6aTZM9t0https://www.youtube.com/watch?v=gmjpr8S7RdM

"The Next Big Thing Is Really Small”