Nanoarhitektonika

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Nanoarhitektonika u biologiji: samostalno skupljanje lipida (a), proteina (b) i (c) kompleksa SDS - ciklodekstrina. SDS je površinski aktivna materija s ugljikovodičnim repom (žuta) i SO4 glavom (plava i crvena), dok je ciklodekstrin saharidni prsten (zeleni C i crveni O atomi).
Nanoarhitektonika u hemiji: transmembranski hloridni kanal nastao samostalnim sastavljanjem fumaramida

Nanoarhitektonika je tehnologija koja omogućava raspored strukturnih jedinica nano veličine, obično grupe atoma ili molekula, u željenu konfiguraciju. Koristi dva glavna procesa: nano-stvaranje i nano-organizaciju. Nanoorganizacija uključuje preuređenje strukturnih jedinica u željeni obrazac, dok je nano stvaranje sinteza novih materijala koji u prirodi ne postoje. Na primjer, ljuštenjem atomskih ploča s grafitne ploče može se dobiti novi nano-materijalni grafen koji ima vrlo različita svojstva od grafita.

Nanoarhitektonika nije ograničena na nano-stvaranje i nano-organizaciju, već koristi te tehnike za razumijevanje i korištenje krajnjih funkcija materijala. Važne tehnologije za postizanje ovog cilja uključuju manipulaciju pojedinačnim atomima i molekulama kroz fizičke interakcije, hemijske reakcije, primijenjena polja ili samosastavljanje.

Primjeri[uredi | uredi izvor]

Tipičan primjer nano-organizacije je razvoj nanoelektroničkog kola. Izazovni elektronički uređaji proizvode se eksperimentalno, koristeći prethodno otkrivene materijale, kao što su ugljične nanocijevi, fulereni, grafen, pojedinačne molekule koje imaju funkcionalne grupe itd. Međutim, njihova praktična upotreba nemoguća je bez tehnologije (nano-organizacije) koja integrira i povezuje ove uređaje u sistem.

Primjeri tih tehnologija su:

  • Fizička manipulacija atomima i molekulama već je postignuta upotrebom, na primjer, atomski oštrih igala skenirajućeg tunelskog mikroskopa ili atomskog mikroskopa .
  • Hemijska manipulacija može se realizirati npr. elektrohemijskim reakcijama izazvanim lokaliziranim električnim poljem u nanoelektronskom uređaju ili lokalnom polimerizacijom.
  • Manipulacija izazvana poljem jeste široko istraženi pravac u kojem se kontrola atoma ili molekula postiže upotrebom različitih kombinacija električnog, magnetnog, elastičnog i drugih polja. Poznati primjer je manipulacija pojedinačnim atomima laserskim zrakama (" optička pinceta ").
  • Samookupljanje obično uključuje slabije interakcije, poput van der Waalsovih sila. Uobičajeni primjeri samoinstalacije su rast molekularnog kristala, npr. snijega .

Historija[uredi | uredi izvor]

Značaj arhitektonike u nanoznanosti i nanotehnologiji prvi put je naglašen 1999. godine na Univerzitetu Kalifornija u Los Angelesu (UCLA).[1][2] Sljedeće godine u Tsukubi u Japanu održan je prvi međunarodni simpozijum o nanoarhitektonici. 2003. pojam nanoarhitektonika prvi se put spominje u recenziranom članku njemačke grupe sa Freie Universität Berlin, a iste godine otvoren je i namjenski istraživački centar, Functional Engineered Nano Architectonics, na UCLA. 2007. godine u Tsukubi su osnovani slični centri: Međunarodni centar za nanoarhitektoniku materijala na NIMS-u i Interfacial Nanoarchitectonics na AIST-u.[1]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b Katsuhiko Ariga, Michihiro Nishikawa, Taizo Mori, Jun Takeya, Lok Kumar Shrestha & Jonathan P. Hill (2019). "Self-assembly as a key player for materials nanoarchitectonics". Science and Technology of Advanced Materials. 20 (1): 51–95. Bibcode:2019STAdM..20...51A. doi:10.1080/14686996.2018.1553108. PMC 6374972. PMID 30787960.CS1 održavanje: više imena: authors list (link) publikacija otvorenog pristupa - besplatna za čitanje
  2. ^ Markovich, Gil; Collier, C. Patrick; Henrichs, Sven E.; Remacle, Françoise; Levine, Raphael D.; Heath, James R. (1999). "Architectonic Quantum Dot Solids". Accounts of Chemical Research. 32 (5): 415–423. CiteSeerX 10.1.1.545.6188. doi:10.1021/ar980039x.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]