Nanodatos

Nueva tecnología

El nanómetro (símbolo nm) es la unidad de longitud. Originalmente se llamaba nanómetro, que mide 10-9 metros (65438 + una milmillonésima de metro). que es 10 -6 mm (65438 + millonésimas de milímetro). Al igual que el centímetro, el decímetro y el metro, es una unidad de medida de longitud. Equivale a cuatro veces el tamaño de un átomo y es más pequeño que la longitud de una sola bacteria. Por ejemplo, supongamos que el diámetro de un cabello es de 0,05 mm, que está dividido en 50.000 cabellos en promedio en la dirección radial y que el grosor de cada cabello es de aproximadamente 1 nm. El último proceso de CPU de mayo de 2012 es de 22 nm.

Información básica

Nombre chino: Nano

Función: Unidad de medida

Otros nombres: Nano

Mbth : nm

Significado básico

Una sola bacteria es invisible a simple vista, con un diámetro de unas cinco micras medido al microscopio. Por ejemplo, supongamos que el diámetro de un cabello es de 0,05 mm, que se corta en 50.000 trozos en promedio en la dirección radial y que el grosor de cada trozo es de aproximadamente un nanómetro. En otras palabras, un nanómetro son 0,000001 milímetros. La nanociencia y la tecnología, a veces llamada nanotecnología, es el estudio de las propiedades y aplicaciones de materiales con dimensiones estructurales entre 1 y 100 nanómetros. El desarrollo de la nanotecnología ha dado lugar a muchas disciplinas nuevas relacionadas con la nanotecnología. Hay nanomedicina, nanoquímica, nanoelectrónica, nanomateriales, nanobiología y más. Los científicos de todo el mundo conocen la importancia de la nanotecnología para el desarrollo de la ciencia y la tecnología, por lo que países de todo el mundo están gastando mucho dinero para desarrollar la nanotecnología en un intento de aprovechar un terreno estratégico en el campo de la nanotecnología. Nuestro país celebró un seminario sobre estrategia de desarrollo de nanotecnología en 1991 y formuló contramedidas estratégicas de desarrollo. En los últimos diez años, mi país ha logrado logros notables en la investigación de nanomateriales y nanoestructuras. En la actualidad, los logros de China en el campo de la ciencia de los nanomateriales son mayores que los de cualquier otro país del mundo, lo que demuestra plenamente que China ocupa una posición fundamental en el campo de la nanotecnología. El nanoefecto se refiere a las propiedades físicas y químicas únicas o anormales de los nanomateriales que los materiales tradicionales no tienen. Por ejemplo, el cobre, que originalmente es conductor, solo conducirá electricidad en un cierto límite de nanoescala, mientras que el dióxido de silicio y los cristales, que originalmente son aislantes, solo comenzarán a conducir electricidad en un cierto límite de nanoescala. Esto se debe a que los nanomateriales tienen las características de tamaño de partícula pequeño, área de superficie específica grande, alta energía superficial, relación atómica de superficie grande y sus tres efectos únicos: efecto de superficie, efecto de tamaño pequeño y efecto de túnel cuántico macroscópico. En el caso de los polvos o fibras sólidos, cuando su tamaño unidimensional es inferior a 100 nm, se les puede denominar nanomateriales. Para partículas esféricas ideales, cuando el área de superficie específica es superior a 60 m2/g, su diámetro será inferior a 100 nm, alcanzando un tamaño nanométrico.

En la actualidad, la escala microscópica de muchos materiales es mayoritariamente de nanómetros. Por ejemplo, la mayoría de los estándares de procesos de semiconductores se expresan en nanómetros. Hasta junio de 2012, el último proceso de CPU era de 22 nm.

Historia del desarrollo

La principal diferencia entre la nanotecnología y la microelectrónica es: La nanotecnología estudia la realización de funciones específicas mediante el control de átomos y moléculas individuales. Utiliza la fluctuación de los electrones para funcionar; La tecnología realiza sus funciones principalmente controlando la población de electrones, utilizando la naturaleza partícula de los electrones para funcionar. El objetivo del desarrollo de la nanotecnología es lograr un control efectivo de todo el mundo microscópico.

La nanotecnología es un tema integral con fuertes características transversales, y su contenido de investigación cubre una amplia gama de ciencia y tecnología modernas. Desde 65438 hasta 0993, el Comité Directivo Internacional de Nanotecnología dividió la nanotecnología en seis subdisciplinas: nanoelectrónica, nanofísica, nanoquímica, nanobiología, nanofabricación y nanometrología. Entre ellos, la nanofísica y la nanoquímica son la base teórica de la nanotecnología, y la nanoelectrónica es el contenido más importante de la nanotecnología.

La nanotecnología es una nueva tecnología que se desarrolló rápidamente a principios de los años 90. Su objetivo final es que los humanos puedan manipular directamente átomos y moléculas individuales basándose en su propia conciencia para producir productos con funciones específicas. La nanotecnología revela el mundo visible de átomos y moléculas con una resolución sin precedentes. Esto muestra que la comprensión de la humanidad del mundo microscópico es cada vez más profunda, y el nivel de comprensión y transformación del mundo microscópico por parte de las personas ha aumentado a un nivel sin precedentes. Según los datos, en 2010 la nanotecnología se convertirá en la segunda industria más grande después de la fabricación de chips.

Paraguas impermeable

Paraguas impermeable nano

Paraguas impermeable nano es una combinación de paraguas e impermeable. Los paraguas nano incluyen paraguas triples y paraguas rectos (en resumen). , los paraguas se pueden plegar (hay dos opciones en este momento). Los nano impermeables se pueden transformar a partir de nano paraguas. Los nano impermeables son diferentes de los impermeables comunes porque pueden garantizar que nunca te mojes de la cabeza a los pies. Gracias a los nanomateriales, este paraguas se seca instantáneamente. Después de que el paraguas se transforma en un impermeable, el impermeable se puede secar completamente con un simple salto.

Tres conceptos

El primer tipo

A juzgar por la investigación hasta el momento, existen tres conceptos sobre la nanotecnología. La primera es la nanotecnología molecular propuesta por el científico estadounidense Dr. Drexler en su libro "La máquina de la creación" en 1986. Según este concepto, se puede hacer práctica una máquina que combine moléculas, de modo que se puedan combinar varias moléculas a voluntad para crear cualquier tipo de estructura molecular. La nanotecnología no ha logrado avances significativos con este concepto.

El segundo tipo

El segundo concepto define la nanotecnología como el límite de la tecnología de micromecanizado. Es decir, una tecnología que forma artificialmente estructuras a nanoescala mediante un "procesamiento" de precisión nanométrica. Esta tecnología de procesamiento a nanoescala también lleva al límite la miniaturización de semiconductores. Incluso si la tecnología existente continúa desarrollándose, en teoría eventualmente llegará a su límite. Esto se debe a que si se reduce el ancho de línea del circuito, la película aislante que constituye el circuito se volverá extremadamente delgada, destruyendo el efecto de aislamiento. Además, existen problemas como fiebre y temblores. Para solucionar estos problemas, los investigadores están estudiando nuevas nanotecnologías.

El tercer tipo

El tercer concepto se propone desde una perspectiva biológica. Resulta que los seres vivos tienen estructuras a nanoescala en células y biopelículas.

La llamada nanotecnología se refiere a una nueva tecnología que estudia los patrones de movimiento y las características de electrones, átomos y moléculas en la escala de 0,1 a 100 nanómetros. En el proceso de estudiar la composición de la materia, los científicos han descubierto que varios o docenas de átomos o moléculas contables aislados a escala nanométrica presentan muchas propiedades nuevas. La tecnología que utiliza estas propiedades para crear dispositivos con funciones específicas se llama nanotecnología.

La nanotecnología integral

ahora incluye nanobiología, nanoelectrónica, nanomateriales, nanomecánica, nanoquímica y otras disciplinas. Desde las tecnologías microscópicas, incluida la microelectrónica, hasta la nanotecnología, la comprensión de la humanidad del mundo microscópico es cada vez más profunda, y el nivel de comprensión y transformación del mundo microscópico por parte de las personas ha aumentado a un nivel sin precedentes. Qian Xuesen, un famoso científico chino, también señaló que las estructuras alrededor y por debajo de los nanómetros son el foco de la próxima etapa del desarrollo científico y tecnológico. Esta será una revolución tecnológica, que provocará otra revolución industrial en el siglo XXI.

Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de la etapa de aplicación, debido a que la nanotecnología tiene perspectivas de aplicación extremadamente amplias, los países desarrollados como Estados Unidos, Japón y el Reino Unido conceden gran importancia a la nanotecnología y han formularon planes de investigación, llevaron a cabo investigaciones relevantes.

Características

Dispositivos electrónicos

El rendimiento de los dispositivos electrónicos fabricados mediante nanotecnología es mucho mejor que el de los dispositivos electrónicos tradicionales: la velocidad de trabajo de los dispositivos nanoelectrónicos es más rápida que el de los dispositivos de silicio 1000 veces, por lo que el rendimiento del producto se puede mejorar considerablemente. Bajo consumo de energía, el consumo de energía de los dispositivos nanoelectrónicos es solo 1/1000 del de los dispositivos de silicio. Hay una enorme cantidad de información almacenada. En un disco óptico de 5 pulgadas, cuyo tamaño es menor que la palma de la mano, se puede almacenar toda la colección de al menos 30 bibliotecas de Beijing. De tamaño pequeño y peso liviano, puede reducir en gran medida el tamaño y el peso de varios productos electrónicos. Los nanomateriales son “gruñones” Las partículas de nanometales son inflamables y explosivas. Varias partículas nanometálicas de cobre o de aluminio arderán violentamente y explotarán al entrar en contacto con el aire. Por lo tanto, el polvo de partículas nanometálicas se puede utilizar para fabricar explosivos potentes y el combustible sólido de los cohetes puede producir un mayor empuje. El uso de polvo de partículas nanometálicas como catalizador puede acelerar la velocidad de las reacciones químicas y aumentar en gran medida el rendimiento de la síntesis química.

Bloque metálico

El nanobloque metálico es resistente a la compresión y a la tracción. Los materiales metálicos en bloque fabricados a partir de polvos de nanopartículas metálicas son diez veces más resistentes que los metales ordinarios y pueden estirarse decenas de veces. Utilizado para fabricar aviones, automóviles y barcos, el peso se puede reducir a una décima parte del peso original.

Cerámica y Porcelana

Las nanocerámicas son a la vez rígidas y flexibles. Las nanocerámicas son plásticos fabricados a partir de polvos de partículas cerámicas a nanoescala, que han supuesto una revolución en la industria cerámica. Cuando se apliquen nanocerámicas a los motores, los automóviles funcionarán más rápido y los aviones volarán más alto.

Óxido

Material de nanoóxido Un nuevo método de preparación de materiales nanocristalinos magnéticos utilizando nanoóxidos coloreados.

Un nuevo método para preparar materiales nanocristalinos magnéticos. Las partículas pueden cambiar rápidamente de color bajo la irradiación de la luz o la acción de un campo eléctrico. Es fantástico como par de gafas para que los soldados protejan sus pistolas láser. Las vallas publicitarias hechas de materiales de nanoóxido se volverán más coloridas bajo la acción de la electricidad y la luz. Los materiales nanosemiconductores son asombrosos. Los materiales nanosemiconductores pueden emitir luz de varios colores, pueden convertirse en pequeñas fuentes de luz láser y también pueden convertir la energía luminosa de la luz solar absorbida en energía eléctrica. Los coches y casas solares fabricados con ellos tienen un gran valor medioambiental. Varios sensores fabricados con nanosemiconductores pueden detectar con sensibilidad cambios en la temperatura, la humedad y la composición atmosférica y se utilizarán ampliamente en el monitoreo de los gases de escape de los automóviles y en la protección del medio ambiente atmosférico.

Medicina

Las nanomedicinas salvan vidas combinando fármacos con nanopartículas magnéticas. Después de la administración, estas nanopartículas pueden moverse libremente a través de los vasos sanguíneos y los tejidos corporales. Luego se aplica un campo magnético fuera del cuerpo humano como guía, de modo que el fármaco pueda concentrarse en el tejido enfermo y el efecto del tratamiento farmacológico mejorará enormemente. Las partículas de nanofármacos también se pueden utilizar para bloquear los capilares y "matar de hambre" a las células cancerosas muertas. Las nanopartículas también se pueden usar para separar células del cuerpo humano y también para transportar ADN para tratar defectos genéticos. En la actualidad, las nanopartículas magnéticas han logrado separar células cancerosas y células normales en animales, y han tenido éxito en ensayos clínicos para el tratamiento de enfermedades de la médula ósea humana, lo que muestra perspectivas prometedoras.

Satélite

Los nanosatélites volarán hacia el cielo, cortando y construyendo materiales libremente según los deseos de las personas en el mundo de tamaño nanométrico. Esta tecnología se llama tecnología de nanofabricación. La tecnología de nanofabricación puede integrar diferentes materiales. No solo tiene la función de un chip, sino que también puede detectar señales de ondas electromagnéticas (incluidas la luz visible, la luz infrarroja y la luz ultravioleta) y también puede completar instrucciones de computadora. Este es un dispositivo nanointegrado. La aplicación de este dispositivo integrado a los satélites puede reducir en gran medida el peso y el volumen del satélite, facilitando su lanzamiento y reduciendo costes.

Fruta

El 27 de septiembre, expertos del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China anunciaron el desarrollo exitoso de un nuevo tipo de material de interfaz nanomaterial-superhidrófobo. Este material es súper hidrofóbico y súper oleofóbico y se puede convertir en textiles que no necesitan lavarse con agua y no se manchan con aceite. Se utiliza en superficies de construcción para evitar el empañamiento y la congelación, y para evitar la limpieza manual. Los expertos dicen que los textiles, los materiales de construcción, los productos químicos, el petróleo, los automóviles, los equipos militares, los equipos de comunicaciones y otros campos desencadenarán inevitablemente una "revolución de los materiales" causada por la nanotecnología. Gracias a los repetidos esfuerzos de los científicos, la palabra "nano", que hace unos años no nos era familiar, ahora aparece con frecuencia en nuestro punto de mira. Nano es una unidad de longitud. 1 nanómetro equivale a una milmillonésima parte de un metro y 20 nanómetros equivalen a un tercio de un cabello. Desde los años 1990, científicos de todo el mundo participan en una "nanoguerra": estudian las leyes y características del movimiento de electrones, átomos y moléculas en un espacio de 0,10 a 100 nanómetros.

Por supuesto, China no se queda atrás. En 1993, el Laboratorio de Física del Vacío de Beijing de la Academia de Ciencias de China manipuló con éxito átomos y escribió con éxito la palabra "China", lo que marcó que China comenzó a ocupar un lugar en el campo internacional de la nanotecnología y estaba a la vanguardia de la ciencia y la tecnología internacionales. .

En 1998, el grupo de Fan Shoushan de la Universidad de Tsinghua convirtió nitruro de galio en nanocristales unidimensionales por primera vez en el mundo. Ese mismo año, los científicos chinos prepararon con éxito nanopolvo de diamante, que fue elogiado por publicaciones internacionales por "convertir la paja del tetracloruro de carbono en diamante para fabricar oro".

De 65438 a 0999, el equipo de investigación dirigido por el profesor Xue Zengquan de la Universidad de Pekín ensambló nanotubos de carbono de pared simple sobre una superficie metálica por primera vez en el mundo, ensamblando la sonda más delgada del mundo con buen rendimiento.

La investigación dirigida por el Dr. Cheng Huiming de la Academia de Ciencias de China combina nanomateriales de carbono de alta calidad y es el resultado más convincente reconocido hasta ahora en el campo de la "investigación con nanotubos de carbono para almacenamiento de hidrógeno".

Un equipo de investigación dirigido por Xie, investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, desarrolló los nanotubos de carbono más delgados del mundo, con un diámetro de 0,5 nanómetros, muy cerca del límite teórico de 0,4 nanómetros. . El equipo de investigación también sintetizó con éxito el nanotubo de carbono más largo del mundo, creando "el 3 mm más grande del mundo".

En la batalla por el tema "nano", el pueblo chino aparece con frecuencia, especialmente en campos como la síntesis de nanotubos de carbono y el almacenamiento de información de alta densidad. No se puede subestimar la fuerza de China. Ropa de maternidad con protección radiológica. Ropa de maternidad con protección radiológica. Gracias a los esfuerzos de la comunidad científica, "nano" ya no es un término científico frío. Ha salido del laboratorio y ha penetrado en las necesidades diarias de las personas, haciendo que el entorno de vida sea cada vez más respetuoso con el medio ambiente. La pintura tradicional tiene poca lavabilidad y, con el tiempo, la pared adquirirá varios tonos.

Ahora existe un nuevo tipo de recubrimiento con nanotecnología, que no solo mejora la lavabilidad más de diez veces, sino que también tiene volátiles orgánicos extremadamente bajos, no es tóxico, es inofensivo y no tiene olor. Resuelve eficazmente el problema de los gases nocivos. no se pueden descargar lo más rápido posible debido al sellado reforzado de los edificios.

La exposición prolongada del cuerpo humano a ondas electromagnéticas y rayos ultravioleta puede provocar un aumento de diversas morbilidades o afectar a la fertilidad normal. Ahora, ya se dispone de ropa resistente a la radiación, que utiliza nanotecnología (ropa de trabajo informática de alta tecnología y ropa de maternidad). Los científicos y técnicos mezclan sustancias de tamaño nanométrico a prueba de radiación en fibras para crear una "nano-ropa" que puede bloquear más del 95% de la radiación ultravioleta o electromagnética, no es volátil e insoluble en agua y mantiene capacidades de protección contra la radiación durante un tiempo. mucho tiempo. De manera similar, la ropa hecha de tejidos de fibras químicas puede generar fácilmente electricidad estática debido a la fricción. Agregar pequeñas cantidades de nanopartículas metálicas a la producción puede eliminar la molesta electricidad estática. La contaminación blanca también ha encontrado fuertes desafíos por parte de la "nano". Los científicos utilizan equipos especialmente desarrollados para triturar almidón degradable y plástico no degradable a la "nanoescala" y luego combinarlos físicamente. Utilizando esta nueva materia prima, un nanoparaguas no se pega al agua. Nanoparaguas sin agua. Puede producir películas plásticas agrícolas 100% degradables, vajillas desechables, diversas bolsas de embalaje y otros productos similares. Una prueba de campo de 4 a 5 años de película de mantillo agrícola muestra que el almidón se degrada completamente en agua y dióxido de carbono en 70 a 90 días, mientras que el plástico se convierte en partículas finas inofensivas para el suelo y el aire y también se degrada completamente en agua y dióxido de carbono en 17 días. meses. Los expertos dicen que este es un avance sustancial para resolver por completo la contaminación blanca.

A través de transmisiones de televisión, libros e Internet, hemos aprendido poco a poco sobre "nano", y "nano" también nos está cambiando silenciosamente. Nanoprecision News 1959 El físico teórico Richard Feynman dio una conferencia en Caltech y propuso que era posible ensamblar átomos o moléculas.

En 1981, los científicos inventaron el microscopio de efecto túnel, una importante herramienta para estudiar nanómetros, desde donde se puede observar el mundo atómico y molecular.

En 65438-0990, se celebró la primera Conferencia Internacional de Nanotecnología en Baltimore, EE. UU., y nació la forma de nanotecnología.

En 1991, los nanotubos de carbono fueron descubiertos por el ser humano. Su masa es una sexta parte del mismo volumen del acero, pero su resistencia es 10 veces mayor que la del hierro, lo que lo convierte en un tema candente en la investigación en nanotecnología.

Después del clúster atómico móvil de la Universidad de Stanford de 1989 para escribir el nombre en inglés de la Universidad de Stanford, y del IBM de 1999 que utilizó 36 átomos de xenón para expulsar la superficie de níquel "IBM", el Laboratorio de Física del Vacío de la Academia China de Beijing de Ciencias escribió con éxito "China" manipulando átomos "Dos palabras".

En 1997, unos científicos americanos lograron mover un solo electrón por primera vez. Esta tecnología podría utilizarse para desarrollar ordenadores cuánticos con velocidades y capacidad de almacenamiento miles de veces mayores que las actuales. Ese mismo año, la Universidad de Nueva York descubrió que el ADN podía utilizarse para crear dispositivos mecánicos a nanoescala.

En 1999, mientras realizaban experimentos con nanotubos de carbono, científicos brasileños y estadounidenses inventaron la "báscula" más pequeña del mundo, que pesaba una milmillonésima de gramo, equivalente al peso de un virus. Poco después, los científicos alemanes desarrollaron; una "báscula" capaz de pesar un solo átomo, rompiendo el récord establecido conjuntamente por científicos estadounidenses y brasileños. Ese mismo año, científicos estadounidenses descubrieron interruptores orgánicos en una sola molécula, demostrando que se podían desarrollar dispositivos electrónicos e informáticos a nivel molecular. El Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, California, está desarrollando actualmente un pequeño micrófono llamado "nanomicrófono". Los diminutos sensores permiten a los científicos escuchar los sonidos de las bacterias individuales nadando y el flujo de fluidos celulares, informa Business Week. El nanomicrófono artificial está hecho de finos tubos de carbono. Precisamente por su pequeño tamaño y su alta sensibilidad, este micrófono puede responder bajo una presión muy pequeña, lo que permite a los investigadores que lo monitorean obtener información sonora relevante.

Con este nuevo producto, los científicos podrán detectar la existencia de vida en otros planetas y el crecimiento y desarrollo de células individuales en organismos. El proyecto de desarrollo del instrumento ha sido aprobado por la NASA, que también ha proporcionado el apoyo técnico necesario al laboratorio mencionado.

Prevención de violaciones

Según el informe "People's Daily", una empresa de Guangzhou afirmó recientemente haber producido una especie de "nano cuentas" hechas de piedra medicinal y nanoespecíficas. materiales. Mientras lo pongas en agua, puedes beber agua sucia. El consumo prolongado de "nanoagua" puede resistir la fatiga y la hipoxia, e incluso puede "mejorar la capacidad de las mujeres para evitar que los gánsteres violen".

Se entiende que cada caja de nanoperlas cuesta 300 yuanes, y comprar un juego completo de equipo (un dispensador de agua, un balde de agua y diez cajas de nanoperlas) cuesta 3.800 yuanes. El hombre de 76 años de apellido He, persuadido por el vendedor, no sólo creía en los efectos milagrosos de la nanoagua, sino que también le gustaba el método de venta de la nanoagua. El anciano sacó 220.000 yuanes de su familia y compró 75 juegos de nanounidades de agua, y luego esperó un dividendo mensual de 20.000 yuanes.

El Escuadrón de Inspección Económica de la sucursal de Dongshan de la Administración Municipal de Industria y Comercio de Guangzhou investigó y trató con la empresa el 3 de abril. El nanoagua que pretende crear un milagro científico y tecnológico no tiene ninguna instrucción de identificación científica y tecnológica. Los productos de envasado de nanoagua de la empresa no tienen licencia de producción ni certificado de producto.

Soplar un objeto

En el mundo nano, la luz también puede "soplar" objetos. Cuando la luz incide sobre un objeto, también ejerce una fuerza sobre él, como el viento que mueve una vela. Desde Julio Verne hasta Arthur C. Clarke, los escritores de ciencia ficción han imaginado más de una vez utilizar el poder de la luz solar para impulsar "velas solares" y conducir naves espaciales para navegar en el espacio interestelar. Sin embargo, en la Tierra, el poder de la luz solar es tan pequeño que nadie puede utilizar la luz solar para mover un objeto. Sin embargo, en la edición del 27 de junio de Nature, más de 165.438 académicos chinos que realizan investigaciones en la Universidad de Yale en los Estados Unidos publicaron un artículo, confirmando por primera vez que en el mundo nanométrico, la luz puede efectivamente impulsar "máquinas" hechas de semiconductores. Nanomáquinas. Este estudio combina libros relevantes. Libros relacionados. Dos áreas fronterizas de la nanociencia son la nanofotónica y la nanomecánica. "A escala macro, el poder de la luz es tan débil que nadie puede sentirlo. Pero a escala nanométrica, descubrimos que la luz tiene un poder considerable, suficiente para accionar dispositivos mecánicos semiconductores tan grandes como transistores en circuitos integrados". Así lo presentó Tang Hongxing, profesor de ingeniería eléctrica de la Universidad de Yale que realizó la investigación. De hecho, físicos y biólogos ya están utilizando el poder de la luz para manipular átomos y partículas diminutas en una tecnología llamada "pinzas ópticas". "Nuestra investigación consiste en integrar luz en un pequeño chip y aumentar su intensidad millones de veces para manipular dispositivos nanosemiconductores", explicó con más detalle Li Mo, primer autor de este artículo e investigador postdoctoral. En un laboratorio de la Universidad de Yale, los dos científicos, junto con el estudiante graduado Xiong Chi de la Universidad de Pekín y sus colaboradores, utilizaron tecnología de fabricación de semiconductores de última generación para trazar una línea de luz sobre una oblea de silicio, llamada oblea de silicio. "guía de luz". Cuando la luz de un láser se conecta a dicho chip, la luz puede "fluir" a lo largo de los cables conductores ópticos dispuestos, como una corriente eléctrica en un conductor. Teóricamente, se predice que en tal estructura, la luz ejercería una fuerza sobre los cables que la guían. Para confirmar esta predicción, suspendieron un pequeño trozo de guía de luz de sólo 10 micrones de largo para que pudiera vibrar como la cuerda de una guitarra. Si la luz crea una fuerza y ​​actúa sobre ella, entonces cuando la intensidad de la luz se modula a una frecuencia que coincide con la vibración de la guía de luz, se producirá una *vibración*. Tales * * * vibraciones producirán picos de la misma frecuencia en la luz transmitida. Se trata de un fenómeno convincente que tres científicos chinos finalmente vieron en sus instrumentos de medición después de más de medio año de experimentos y cálculos. Posteriormente, demostraron mediante una gran cantidad de experimentos que la magnitud de esta fuerza coincidía en gran medida con las expectativas teóricas. Debido a que la velocidad de la luz es mucho más rápida que la velocidad de la corriente eléctrica, se espera que la fuerza generada por esta luz impulse nanomáquinas a velocidades de decenas de gigahercios (GHz).

Se espera que el resultado de esta investigación dé lugar a una nueva generación de tecnología de chips semiconductores, que sustituirá la electricidad por luz. En el futuro, utilizando esta nueva tecnología, los científicos e ingenieros podrán lograr computación y comunicación eficientes y de alta velocidad basadas en principios ópticos y cuánticos.

Aplicaciones médicas

Investigadores del Centro de Nanotecnología de Londres, Reino Unido, han desarrollado un nuevo tipo de nanosonda, la nanosonda de trayectoria. Trayectorias de nanosondas. La nanosonda se puede utilizar para detectar si los antibióticos pueden unirse a las bacterias, debilitando o destruyendo así la capacidad de las bacterias para dañar el cuerpo humano y lograr el propósito de tratar enfermedades. Esta es la primera vez que los científicos han aplicado nanosondas a la detección de fármacos. Los resultados preliminares de experimentos relacionados se publicaron en el último número de la revista Nature Nanotechnology.

En el proceso de tratamiento de enfermedades con antibióticos, las bacterias que causan enfermedades son propensas a desarrollar resistencia a los medicamentos, lo que hace que los antibióticos pierdan su eficacia. El principio de acción de los antibióticos es combinarse con la pared celular de las bacterias patógenas y destruir la estructura de la pared celular, provocando la muerte de las bacterias patógenas. Una vez que se desarrolla la resistencia, la estructura de la pared celular de las bacterias cambia, la pared celular se vuelve más gruesa y el antibiótico no puede unirse a la pared celular.

Los investigadores cubrieron una serie de nanosondas con proteínas, que forman la pared celular bacteriana.

Una vez que el antibiótico se une a la pared celular, el peso superficial de la sonda aumenta y esta presión superficial hace que la nanosonda se doble. A través de investigaciones sobre medicamentos con vancomicina, se descubrió que la dureza de la pared celular de las bacterias resistentes a los medicamentos es 1000 veces mayor que la de las bacterias no resistentes. Por lo tanto, las nanosondas se utilizan para detectar cambios estructurales en las paredes celulares bacterianas causados ​​por diversos fármacos para detectar los antibióticos que son más destructivos para las bacterias patógenas.

Nano metal

Cobalto

Material de grabación magnético de alta densidad. Utilizando las ventajas de una alta densidad de grabación, alta coercitividad (hasta 119,4 KA/m), alta relación señal-ruido y buena resistencia a la oxidación, se puede mejorar considerablemente el rendimiento de las cintas y los discos duros y blandos de gran capacidad.

Fluido magnético. El fluido magnético hecho de hierro, cobalto, níquel y su polvo de aleación tiene excelentes propiedades y puede usarse ampliamente en sellado y absorción de impactos, equipos médicos, ajuste de sonido, pantallas de iluminación y otros campos.

Materiales absorbentes. El nanopolvo metálico tiene un efecto de absorción especial de las ondas electromagnéticas. El hierro, el cobalto, el polvo de óxido de zinc y el polvo metálico recubierto de carbono se pueden utilizar como materiales militares furtivos de ondas milimétricas de alto rendimiento, materiales furtivos de infrarrojo visible y materiales estructurales furtivos, así como materiales de protección contra la radiación de teléfonos móviles.

Cobre

Tratamiento de revestimiento conductor superficial de metales y no metales.

Catalizador de alta eficiencia. Los nanopolvos de cobre y sus aleaciones tienen una alta eficiencia y una fuerte selectividad como catalizadores y pueden usarse como catalizadores en el proceso de reacción de síntesis de metanol a partir de dióxido de carbono e hidrógeno.

Pegamento conductor. El uso de polvo de nanocobre en lugar de polvo de metales preciosos para preparar una suspensión electrónica con un rendimiento superior puede reducir considerablemente los costos. Esta tecnología puede promover una mayor optimización de la tecnología microelectrónica.

Hierro

Material de grabación magnético de alto rendimiento. Tiene las ventajas de alta coercitividad, alta magnetización de saturación (hasta 1477 km2/kg), alta relación señal-ruido y buena resistencia a la oxidación, lo que puede mejorar en gran medida el rendimiento de cintas y discos duros y disquetes de gran capacidad.

Fluido magnético. El fluido magnético hecho de hierro, cobalto, níquel y sus polvos de aleación tiene excelentes propiedades y puede usarse ampliamente en sellado y absorción de impactos, equipos médicos, ajuste de sonido, pantallas de iluminación y otros campos.

Lechada magnética. Basado en las características de magnetización de alta saturación y alta permeabilidad magnética del polvo de nanohierro, se convierte en una suspensión de flujo magnético, que se puede utilizar en la estructura de unión de cabezales magnéticos finos.

Nano agente guía. Algunas nanopartículas son magnéticas y pueden usarse como portadores para fabricar agentes dirigidos. Bajo la acción de un campo magnético externo, los medicamentos pueden acumularse en partes del cuerpo, lo que permite el tratamiento con medicamentos de alta concentración en áreas enfermas, especialmente para enfermedades con lesiones fijas. como tumores y tuberculosis.

Níquel

Fluido magnético. El fluido magnético hecho de hierro, cobalto, níquel y su polvo de aleación tiene excelentes propiedades y se usa ampliamente en sellado y absorción de impactos, equipos médicos, ajuste de sonido, pantallas de iluminación y otros campos.

Catalizador de alta eficiencia. El polvo de nanoníquel tiene un fuerte efecto catalítico debido a su enorme superficie específica y su alta actividad, y puede usarse para la hidrogenación de compuestos orgánicos, el tratamiento de gases de escape de automóviles, etc.

Acelerante de combustión de alta eficiencia. Agregar polvo de nanoníquel al propulsor de combustible sólido para cohetes puede mejorar en gran medida el calor de combustión y la eficiencia de la combustión del combustible, y mejorar la estabilidad de la combustión.

Pegamento conductor. La pasta electrónica se usa ampliamente en cableado, embalaje y conexión en la industria microelectrónica y juega un papel importante en la miniaturización de dispositivos microelectrónicos. La pasta electrónica hecha de nanopolvos de níquel, cobre y aluminio tiene un rendimiento excelente y favorece una mayor miniaturización de los circuitos.

Materiales para electrodos de alto rendimiento. Utilizando polvo de nanoníquel y procesos adecuados, se pueden fabricar electrodos con enormes superficies, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia de la descarga.

Aditivo de sinterización activado. Debido a su gran superficie y átomos superficiales, el nanopolvo tiene un estado energético más alto y una fuerte capacidad de sinterización a bajas temperaturas. Es un aditivo de sinterización eficaz que puede reducir en gran medida la temperatura de sinterización de productos de pulvimetalurgia y productos cerámicos de alta temperatura.

Tratamiento de recubrimiento conductor de superficies metálicas y no metálicas. El aluminio, el cobre y el níquel a nanoescala tienen superficies altamente activadas y, por lo tanto, pueden recubrirse en condiciones libres de oxígeno a temperaturas por debajo del punto de fusión del polvo. Esta tecnología se puede aplicar a la producción de dispositivos microelectrónicos.

Zinc

Catalizador de alta eficiencia. Como catalizadores se utilizan nanopolvos de zinc y sus aleaciones.

Metal duro

La resistencia al desgaste y la tenacidad del carburo cementado estructural común son mutuamente excluyentes, y coordinar esta contradicción siempre ha sido el foco de la investigación sobre el carburo cementado. Las investigaciones han descubierto que cuando el tamaño de grano del carburo de tungsteno (WC) se reduce a menos de 0,8 μm, no solo aumenta la dureza de la aleación, sino que también aumenta la resistencia y, a medida que el tamaño de grano disminuye aún más, la mejora se vuelve más obvia. .

Esta herramienta de carburo de alta dureza y alta resistencia exhibe un rendimiento excelente al mecanizar materiales duros y quebradizos como el hierro fundido en frío. La dureza del carburo cementado ultrafino WC-10Co puede alcanzar 93 y la resistencia a la fractura transversal es superior a 5000 MPa. El carburo cementado de grano nano y ultrafino tiene propiedades superiores que son incomparables con el carburo cementado ordinario, y se ha mejorado enormemente su capacidad para cumplir con los requisitos de procesamiento de las industrias de procesamiento modernas y los campos de aplicación especiales de nuevos materiales. Este rendimiento de "doble alto" (alta resistencia al desgaste, alta tenacidad) del carburo cementado de estructura nano y ultrafina es particularmente adecuado para fabricar herramientas y moldes con buena nitidez y rigidez, como microtaladros de PCB, cortadores en forma de V, fresado. Los cortadores esperan.

Actualmente, no existe un estándar unificado para el tamaño de grano del carburo cementado nanométrico y ultrafino. En términos generales, el carburo cementado con un tamaño de grano inferior a 0,5 μm es carburo cementado ultrafino y el carburo cementado con un tamaño de grano inferior a 0,2 μm es carburo cementado nano. En este sentido, las normas de clasificación de Sandvik Suecia y de la Asociación Alemana de Pulvimetalurgia tienen relativa autoridad.

Desde la década de 1990, la investigación y el desarrollo de carburo cementado ultrafino e incluso nanométrico se ha convertido en un punto caliente en el campo de la tecnología del carburo cementado del mundo. La Universidad de Rutgers, en Estados Unidos, tomó la iniciativa en el desarrollo de carburo cementado nanoestructurado en 1989 y obtuvo una patente. La llegada del carburo cementado nanoestructurado es un avance histórico en el campo del carburo cementado, ya que abre una nueva forma de resolver la contradicción entre la resistencia y la dureza del carburo cementado.

Nanotubos de carbono

El equipo dirigido por el académico Duan Xue de la Universidad de Tecnología Química de Beijing ha logrado avances significativos en la investigación de nanotubos de carbono ultracortos. Basándose en su sólida investigación a largo plazo y su profundo conocimiento de los materiales de intercalación, sintetizaron el anión dodecilsulfonato (DSO) intercalado Co aprovechando el efecto de confinamiento del espacio entre capas del hidróxido de hidroximetal doble en capas (LDH-Al LDH). Luego, se usó metacrilato de metilo (MMA) entre las capas de LDH como fuente de carbono, y bajo catálisis del metal activo Co se obtuvo por reducción, una longitud de menos de 1 nm (escala molecular), un diámetro exterior de aproximadamente 20 nm. , y se sintetizaron y cultivaron nanoanillos de carbono de aproximadamente 3,5 nm de espesor de pared.

Recientemente, investigadores de la Universidad de Pensilvania en Estados Unidos inventaron un aerogel (un material sólido, el sólido de menor densidad del mundo) súper fuerte y de baja densidad, que está hecho de nanotubos de carbono. (una especie de grafito) Los tubos fabricados a partir de átomos, ligeros y perfectamente conectados a una estructura hexagonal, podrían desempeñar un papel clave en la limpieza de vertidos de petróleo.

La Universidad de Stanford ha lanzado el primer chip de ordenador compuesto por nanotransistores de carbono. Tarde o temprano los transistores de silicio llegarán a su fin. Los transistores son cada vez más pequeños, por lo que no hay suficientes átomos de silicio que quepan en ellos para expresar las propiedades del silicio. Los nanotubos de carbono (CNT), el silicio, el germanio (SiGe) y el arseniuro (GaAs) son posibles alternativas. Los nanotubos de fibra de carbono tienen buena conductividad, son pequeños y pueden encenderse y apagarse instantáneamente. Tiene propiedades eléctricas comparables al grafeno, pero es mucho menos difícil fabricar semiconductores.

Acciones relacionadas

Nanfeng Chemical: Nanfeng Chemical coopera con la Universidad de Tsinghua para desarrollar nanotubos de carbono. En la actualidad, la "producción en masa de tecnología de nanotubos de carbono a 15 kg/h" desarrollada por el Centro de Industrialización de Nanopolvos ha pasado la evaluación de expertos del Ministerio de Educación.

Baoan, China: Líder en nanotubos de carbono, los ingenieros químicos del MIT han utilizado antenas solares hechas de nanotubos de carbono para utilizar 100 veces más energía solar que las células solares fotovoltaicas ordinarias.

Robots

El desarrollo de "nanorobots" pertenece a la categoría de biónica molecular. Se basa en principios biológicos a nivel molecular para diseñar y fabricar "dispositivos moleculares funcionales" que puedan operar en el nanoespacio. Las últimas ideas en nanobiología son aplicar principios biológicos a nanoescala para descubrir nuevos fenómenos y desarrollar robots moleculares programables, también conocidos como nanorobots. La biología sintética rediseña las redes de señalización celular y regulación genética para crear biocomputadoras o robots celulares "in vivo" o "húmedos", dando lugar a otro enfoque de la nanorobótica. El profesor Zhou Haizhong, un famoso erudito chino, predijo en un artículo de 1990 sobre robots que, a mediados del siglo XXI, los nanorobots cambiarán por completo el trabajo y el estilo de vida humanos.