Stair na n-aireagán - nanaitheicneolaíocht

Cheana féin timpeall 600 RC. tháirg daoine struchtúir nanaitíopa, is é sin, snáitheanna cementite i cruach, ar a dtugtar Wootz. Tharla sé seo san India, agus is féidir é seo a mheas mar thús stair na nanaitheicneolaíochta.

VI-XV с. Úsáideann na ruaimeanna a úsáidtear le linn na tréimhse seo agus iad ag péinteáil fuinneoga gloine dhaite nanacháithníní de chlóiríd óir, clóiríd de mhiotail eile, chomh maith le ocsaídí miotail.

IX-XVII céadta bliain Táirgeann go leor áiteanna san Eoraip "glitter" agus substaintí eile chun Shine a chur le criadóireacht agus earraí eile. Bhí nanacháithníní miotail iontu, airgead nó copar go minic.

XIII-XVIII w. Tá nanaifeadáin charbóin agus nana-nifibéirí cementite sa “cruach Damaisc” a táirgeadh i rith na gcéadta bliain, as a ndearnadh na hairm bhána a bhfuil cáil dhomhanda orthu.

1857 Faigheann Michael Faraday amach ór collóideach le dath ruby ​​​​de nanacháithníní óir.

1931 Tógann Max Knoll agus Ernst Ruska micreascóp leictreon i mBeirlín, an chéad fheiste a ligeann do dhuine struchtúr na nanacháithníní a fheiceáil ag an leibhéal adamhach. Dá airde fuinneamh na leictreon, is ea is giorra a dtonnfhad agus is mó taifeach an mhicreascóp. Tá an sampla i bhfolús agus is minic a chlúdaítear é le scannán miotail. Téann an léas leictreon tríd an réad tástála agus sroicheann sé na brathadóirí. Bunaithe ar na comharthaí tomhaiste, déanann gléasanna leictreonacha íomhá den sampla tástála a athchruthú.

1936 Ceapann Erwin Müller, atá ag obair i saotharlanna Siemens, an micreascóp astaíochta allamuigh, an fhoirm is simplí de mhicreascóp leictreoin astaithe. Úsáideann an micreascóp seo réimse leictreach ard le haghaidh astaíochtaí agus íomháithe allamuigh.

1950 Cruthaíonn Victor La Mer agus Robert Dinegar na bunsraitheanna teoiriciúla don teicníc chun ábhair cholóideach monodisperse a fháil. D'fhág sé seo gur féidir cineálacha speisialta páipéir, péinteanna agus scannáin tanaí a tháirgeadh ar scála tionsclaíoch.

1956 Chum Arthur von Hippel ó Institiúid Teicneolaíochta Massachusetts (MIT) an téarma "innealtóireacht mhóilíneach".

1959 Tugann Richard Feynman léacht "There's Plenty of Room at the Bottom." Ag tosú trí shamhlú cad a thógfadh sé chun Encyclopedia Britannica 24-imleabhar a fheistiú ar cheann bioráin, thug sé isteach coincheap an miniaturization agus an fhéidearthacht teicneolaíochtaí a úsáid a d'fhéadfadh oibriú ag leibhéal na nanaiméadar. Ar an ócáid ​​​​seo, bhunaigh sé dhá dhuais (Duaiseanna Feynman mar a thugtar air) le haghaidh éachtaí sa réimse seo - fiú míle dollar gach ceann acu.

1960 Chuir íocaíocht na chéad duaise díomá ar Feynman. Ghlac sé leis go mbeadh gá le dul chun cinn teicneolaíochta chun a chuid spriocanna a bhaint amach, ach ag an am níor mheas sé acmhainn na micrileictreonaic. Ba é an t-innealtóir William H. McLellan 35 bliain d'aois an buaiteoir. Chruthaigh sé mótar a mheá 250 microgram, le cumhacht 1 mW.

1968 Forbraíonn Alfred Y. Cho agus John Arthur an modh epitaxy. Ligeann sé sraitheanna monoatamaíocha dromchla a fhoirmiú ag baint úsáide as teicneolaíocht leathsheoltóra - ag fás sraitheanna nua monocrystalline ar fhoshraith criostalach atá ann cheana féin, ag dúbailt struchtúr laitíse criostail an tsubstráit atá ann cheana féin. Is cineál epitaxy é an epitaxy de chomhdhúile móilíneacha, rud a ligeann do thaisceadh sraitheanna criostalach ciseal adamhach amháin tiubh. Úsáidtear an modh seo i dtáirgeadh poncanna chandamach agus sraitheanna tanaí mar a thugtar orthu.

1974 Réamhrá an téarma “nanaitheicneolaíocht”. D'úsáid taighdeoir Ollscoil Tóiceo Norio Taniguchi é ar dtús ag comhdháil eolaíoch. Tá an sainmhíniú ar fhisic na Seapáine fós in úsáid agus fuaimeanna mar seo: “Is éard atá i gceist le nanaitheicneolaíocht ná táirgeadh a úsáideann teicneolaíocht a ligeann do dhuine cruinneas an-ard agus méideanna fíorbheaga a bhaint amach, i.e. cruinneas an ord 1 nm."

Léirshamhlú de thitim chandamach

80í agus 90í Tréimhse d'fhorbairt tapa na teicneolaíochta liteagrafaíochta agus táirgeadh sraitheanna ultrathin criostail. Is modh é an chéad cheann, MOCVD (), chun sraitheanna a thaisceadh ar dhromchla ábhar ag baint úsáide as comhdhúile gásacha orgániotalacha. Tá sé seo ar cheann de na modhanna epitaxial, dá bhrí sin a ainm eile - MOSFE (). Ceadaíonn an dara modh, MBE, sraitheanna nanaiméadar an-tanaí a leagan le comhdhéanamh ceimiceach sonraithe go beacht agus dáileadh beacht ar phróifíl tiúchana eisíontais. Tá sé seo indéanta mar gheall ar an bhfíric go soláthraítear comhpháirteanna an chiseal don tsubstráit i bíomaí móilíneacha ar leithligh.

1981 Cruthaíonn Gerd Binnig agus Heinrich Rohrer micreascóp tollánaithe scanadh. Agus fórsaí na n-idirghníomhaíochtaí idiratamaíocha á n-úsáid agat, ligeann sé duit dromchla a íomháú le taifeach ar ord mhéid adaimh aonair trí lann a bhogadh os cionn nó faoi dhromchla an tsampla. I 1989, úsáideadh an gléas chun adaimh aonair a ionramháil. Bronnadh Duais Nobel na Fisice 1986 ar Binnig agus ar Rohrer.

1985 Faigheann Louis Brus ó Bell Labs nanaicriostail leathsheoltóra collóideach (poncanna chandamach). Sainmhínítear iad mar réigiún beag spáis, teoranta i dtrí thoise ag bacainní féideartha, nuair a thagann cáithnín le tonnfhad atá inchomparáide le méid an phointe isteach.

Clúdach an leabhair Engines of Creation: The Teaching Era of Nanaitheicneolaíocht le C. Eric Drexler

1985 Faigheann Robert Floyd Curl, Jr., Harold Walter Croteau, agus Richard Errett Smalley fulerenees, móilíní comhdhéanta de líon cothrom adamh carbóin (ó 28 go timpeall 1500) a fhoirmíonn corp dúnta, log. Tá airíonna ceimiceacha na n-fulerenes cosúil le hairíonna hidreacarbóin aramatacha ar go leor bealaí. Is foirm allotrópach de charbón é Fullerene C60, nó buckminsterfullerene, cosúil le fullerenes eile.

1986-1992 Foilsíonn C. Eric Drexler dhá leabhar thábhachtacha ar an todhchaíocht a mbíonn an-tóir orthu na nanaitheicneolaíochta. Tugtar Innill an Chruthaithe: Ré na Nanaitheicneolaíochta ar an gcéad cheann, a eisíodh i 1986. Tá sé ag tuar, i measc rudaí eile, go mbeidh teicneolaíochtaí na todhchaí in ann adaimh aonair a ionramháil ar bhealach rialaithe. Sa bhliain 1992, d'fhoilsigh sé Nanasystems: Molecular Hardware, Manufacturing, and the Computational Idea, a thuar ina dhiaidh sin go bhféadfadh nanamachines iad féin a atáirgeadh.

1989 Cuireann Donald M. Eigler ó IBM an focal “IBM” – déanta as 35 adamh xeanóin ar dhromchla nicil.

1991 Aimsíonn Sumio Iijima ó NEC i Tsukuba, an tSeapáin, nanafeadáin charbóin, struchtúir shorcóireacha lofa. Sa lá atá inniu ann, is iad nanaifeadáin charbóin na cinn is cáiliúla, a bhfuil na ballaí déanta as graphene rollta. Tá nanafeadáin neamhcharbóin agus nanafeadáin DNA ann freisin. Tá trastomhas ag na nanafeadáin charbóin is tanaí ar ord nanaiméadar amháin agus is féidir leo a bheith na milliúin uaireanta níos faide. Tá neart teanntachta iontach acu agus airíonna uathúla leictreacha, agus is seoltóirí teasa den scoth iad freisin. Déanann na hairíonna seo ábhair dóchais dóibh le haghaidh feidhmeanna i nanaitheicneolaíocht, leictreonaic, optaic agus eolaíocht ábhar.

1993 Tá Warren Robinett ó Ollscoil Carolina Thuaidh agus R. Stanley Williams ó Ollscoil California, Los Angeles ag cruthú córas réaltachta fhíorúil atá nasctha le micreascóp tollánaithe scanadh a ligeann don úsáideoir adaimh a fheiceáil agus fiú teagmháil a dhéanamh leo.

1998 Tá foireann Cees Dekker ag Ollscoil Teicneolaíochta Delft san Ísiltír ag cruthú trasraitheora a úsáideann nanafeadáin charbóin. Faoi láthair, tá eolaithe ag iarraidh úsáid a bhaint as airíonna uathúla na nanaifeadáin charbóin chun leictreonaic níos fearr agus níos tapúla a tháirgeadh a ídíonn níos lú leictreachais. Bhí sé seo teoranta ag roinnt fachtóirí, agus sáraíodh cuid acu de réir a chéile, ionas gur chruthaigh taighdeoirí in Ollscoil Wisconsin-Madison trasraitheoir carbóin le paraiméadair níos fearr ná na fréamhshamhlacha sileacain is fearr i 2016. Mar thoradh ar thaighde faoi stiúir Michael Arnold agus Padma Gopalan, forbraíodh trasraitheoir nanafeadáin charbóin ar féidir leis dhá oiread reatha a iomaitheoir sileacain a iompar.

2003 Paitinníonn Samsung teicneolaíocht chun cinn atá bunaithe ar ghníomhaíocht na n-ian airgid micreascópacha a scriosann frídíní, múnla agus níos mó ná sé chéad cineál baictéir agus a chuireann cosc ​​​​ar a scaipeadh. Tugadh cáithníní airgid isteach sna córais scagacháin is tábhachtaí i bhfolúsghlantóir na cuideachta - gach scagairí agus an coimeádán deannaigh nó mála.

2004 Foilsíonn Cumann Ríoga na Breataine agus Acadamh Ríoga na hInnealtóireachta tuarascáil, Nana-eolaíocht agus Nanaitheicneolaíocht: Deiseanna agus Neamhchinnteachtaí, ag iarraidh taighde a dhéanamh ar na rioscaí a d'fhéadfadh a bheith ag an nanaitheicneolaíocht don tsláinte, don chomhshaol agus don tsochaí, ag cur cúinsí eiticiúla agus dlíthiúla san áireamh.

Samhail nana-mhótair ar rothaí ful-réin

2006 Tá James Tour, in éineacht le foireann eolaithe ó Ollscoil Rice, ag tógáil “veain” micreascópach ó mhóilín oligo (feiniléineitiléin), a bhfuil a gcuid acastóirí déanta as adaimh alúmanaim, agus na rothaí déanta as fullerenes C60. Ghluais an nanafheithicle feadh dromchla a bhí comhdhéanta d’adaimh óir faoi thionchar an teocht mhéadaithe, a bhuí le rothlú na “rothaí” fullerene. Os cionn teocht 300°C, luasghéaraigh sé an oiread sin nach raibh poitigéirí in ann é a rianú a thuilleadh...

2007 Chuir nanaitheicneolaíochtaí teicneolaíochta an “Sean-Tiomna” Giúdach ar fad ar achar díreach 0,5 mm² wafer sileacain órphlátáilte. Greanadh an téacs trí shruth fócasaithe iain ghailliam a dhíriú ar an pláta.

2009-2010 Tá Nadrian Seaman agus a chomhghleacaithe in Ollscoil Nua-Eabhrac ag cruthú sraith de nanamounts DNA-mhaith inar féidir struchtúir DNA sintéiseacha a ríomhchlárú chun "déantúsaíocht" struchtúir eile a bhfuil cruthanna agus airíonna inmhianaithe.

2013 Tá eolaithe IBM ag cruthú scannán beoite nach féidir a fheiceáil ach amháin tar éis dó a bheith méadaithe 100 milliún uair. "A Boy and His Adamh" a thugtar air agus tarraingítear é le poncanna diatómacha aon-bhilliún de mhéadar a sheasann do mhóilíní aonair aonocsaíde carbóin. Léiríonn an cartún buachaill a imríonn le liathróid ar dtús agus a léimeann ar thrampoline. Imríonn ceann de na móilíní ról liathróid freisin. Déantar an gníomh go léir ar dhromchla copair, agus ní sháraíonn méid gach fráma scannáin roinnt deich nanaiméadar.

2014 D'éirigh le heolaithe ó Ollscoil Teicneolaíochta ETH i Zurich membrane porous a chruthú níos lú ná nanaiméadar amháin tiubh. Is é 100 tiús an ábhair a fhaightear trí ionramháil nanaitheicneolaíochta. huaire níos lú ná gruaig dhaonna. Dar le baill na foirne údair, is é seo an t-ábhar scagach is tanaí is féidir a fháil agus is féidir go ginearálta. Tá sé comhdhéanta de dhá shraith de struchtúr graphene déthoiseach. Tá an scannán tréscaoilteach, ach amháin do cháithníní beaga, ag moilliú nó ag gabháil go hiomlán do cháithníní níos mó.

2015 Tá caidéal móilíneach á chruthú - gléas nana-mhéid a aistríonn fuinneamh ó mhóilín amháin go ceann eile, ag aithris próisis nádúrtha. D'fhorbair taighdeoirí i gColáiste Ealaíon agus Eolaíochta Weinberg Northwestern an leagan amach. Tá an mheicníocht cosúil le próisis bhitheolaíocha i bpróitéiní. Táthar ag súil go gcuirfear teicneolaíochtaí den sórt sin i bhfeidhm go príomha i réimsí na biteicneolaíochta agus na míochaine, amhail matáin shaorga.

2016 D'fhorbair taighdeoirí in Ollscoil Theicniúil na hÍsiltíre i Delft meáin stórála aon-adaimh nuálacha, de réir foilseacháin san iris eolaíoch Nature Nanotechnology. Ba cheart go gcuirfeadh an modh nua dlús stórála sonraí níos mó ná cúig chéad uair níos airde ná aon teicneolaíocht atá in úsáid faoi láthair. Tugann na húdair faoi deara gur féidir torthaí níos fearr fós a bhaint amach trí mhúnla tríthoiseach a úsáid maidir le suíomh na gcáithníní sa spás.

Aicmiú nanaitheicneolaíochtaí agus nana-ábhar

1. Áirítear le struchtúir nanaitheicneolaíochta:

• toibreacha chandamach, sreanga agus poncanna, i.e. struchtúir éagsúla a chomhcheanglaíonn an ghné seo a leanas - teorannú spásúil na gcáithníní i limistéar áirithe trí bhacainní féideartha;
• plaistigh, a bhfuil a struchtúr á rialú ag leibhéal na móilíní aonair, a bhuíochas sin is féidir, mar shampla, ábhair a fháil a bhfuil airíonna meicniúla gan fasach;
• snáithíní saorga - ábhair a bhfuil struchtúr móilíneach an-beacht acu, atá idirdhealú freisin ag airíonna meicniúla neamhghnácha;
• nanafeadáin, struchtúir supramolecular i bhfoirm sorcóirí log. Sa lá atá inniu ann, is iad nanaifeadáin charbóin na cinn is cáiliúla, a bhfuil a mballaí déanta as graphene fillte (sraitheanna de ghraifít monatomic). Tá nanafeadáin neamhcharbóin ann freisin (mar shampla, ó shuilfíd tungstain) agus ó DNA;
• ábhair brúite isteach sa deannach, arb é a ngrán, mar shampla, braislí d'adamh miotail. Silver () a bhfuil airíonna antibacterial láidir a úsáidtear go forleathan san fhoirm seo;
• nanowires (mar shampla, airgead nó copar);
• dúile foirmithe ag baint úsáide as liteagrafaíocht leictreon agus modhanna eile nanalaitagrafaíocht;
• lánúiríní;
• graphene agus ábhair dhéthoiseacha eile (bóiriléine, graphene, nítríde bórón heicseagánach, sileicéin, gearméin, suilfíd moluibdín);
• ábhair chomhchodacha treisithe le nanacháithníní.

Dromchla nanolagrafach

2. Aicmiú nanaitheicneolaíochtaí i dtacsanomaíocht na n-eolaíochtaí, arna fhorbairt in 2004 ag an Eagraíocht um Chomhar agus Fhorbairt Eacnamaíochta (ECFE):

• nana-ábhair (táirgeadh agus airíonna);
• nanaphróisis (iarratais nanascála - baineann bithábhair le biteicneolaíocht thionsclaíoch).

3. Is éard is nana-ábhair ann gach ábhar a bhfuil struchtúir rialta iontu ag an leibhéal móilíneach, i.e. nach mó ná 100 nanaiméadar.

D’fhéadfadh baint a bheith ag an teorainn seo le méid na bhfearann ​​mar bhunaonad an mhicreastruchtúr nó le tiús na sraitheanna a tháirgtear nó a thaisceadh ar an tsubstráit. Go praiticiúil, tá an teorainn faoina n-aicmítear iad mar nana-ábhair difriúil d'ábhair a bhfuil airíonna feidhmíochta éagsúla acu - baineann sé go príomha le cuma airíonna sonracha nuair a sháraítear iad. Trí mhéid struchtúir ordaithe na n-ábhar a laghdú, is féidir a n-airíonna fisiciceimiceacha, meicniúla agus eile a fheabhsú go suntasach.

Is féidir nana-ábhair a roinnt sna ceithre ghrúpa seo a leanas:

• nialasach (nana-ábhair phointe) – mar shampla, poncanna chandamach, nanacháithníní airgid;
• aontoiseach – mar shampla, nanabhairrí miotail nó leathsheoltóra, nanarodanna, nana-snáithíní polaiméire;
• déthoiseach – mar shampla, sraitheanna nanaiméadar de chineál aon phas nó ilphasaí, de ghraiféin agus d'ábhair eile adamh amháin tiubh;
• tríthoiseach (nó nanocriostalach) - comhdhéanta d'fhearainn chriostail agus carnáin de phasanna a bhfuil toisí acu ar ord nanaiméadar nó na gcomhábhar atá treisithe le nanacháithníní.