Nanotudomány I.
A nanotudomány a néhány száz atomi méretű mesterséges szerkezetek tulajdonságait és gyártási módját kutatja (a nano görög szó, ami törpét jelent, a nanométer a méter milliárdod része). A Föld átmérőjét 1 centiméternek véve, a futball-labda átmérője 1 nanométer.
A 20. század második felében intenzív kutatások folytak az integrált áramkörök miniatürizálására, a tranzisztorok méretének csökkentésére, hogy az integrált áramkörök minél több és bonyolultabb funkciót végezzenek el, és csökkenjen az energiafogyasztásuk is. Erre az a felismerés adott lehetőséget, hogy egy integrált áramkör annál jobb, üzembiztosabb, gyorsabb és olcsóbb, minél kisebb a tranzisztorok mérete. 1974-ben az első mikroprocesszor 6 ezer tranzisztorból épült fel, az órajel frekvenciája 2 MHz volt, a mai már nano léptékű (45 nm) technológiával egy lapkára 2 milliárd tranzisztort tudnak integrálni, és az órajel frekvenciája az első mikroproceszszornak kétezerszerese.
A szén az élet legfontosabb eleme, két módosulata régóta ismert: a grafit és a gyémánt. 1985-ben felfedezték a 60 szénatomból álló molekulát, amit fullerénnek neveztek el, B. Fuller amerikai építész 1967. évi montreali világkiállításra készült kupolája után. Ez a kupola szabályos hatszögekből és közéjük illesztett szabályos ötszögekből épült fel, hasonlóan, mint egy fél futball-labda. 1992-ben készítették el az első szénnanocsövet, amik között az áramot jól vezető és kevésbé vezető (félvezető) csövet találtak. A legújabb szénmódosulat felfedezése 2004-ben történt, sikerült egy atom vastagságú réteget előállítani, aminek a grafén nevet adták, ez sokkal jobban vezeti az áramot, mint a réz vagy az ezüst. A szabályos hatszögekből álló grafénből származtatható elméletileg a szén nanocső, aminek a tulajdonsága attól függ, hogy a lapkát milyen szögben „tekerik fel” cső alakba. A szén régóta ismert fajtája a korom, ami különböző szennyező anyagok mellett fullerént, szénnanocsövet és grafén lapkát is tartalmaz.
A nano méretek világa jelentősen eltér a megszokott makro világtól, ezek viselkedését a kvantummechanika törvényei szabják meg. A nanotechnológia a 21. század talán legígéretesebb technológiája, az élőszervezetekhez hasonlóan atomokból és molekulákból építkezik. A nanotudomány módszerei részben a fizikában, a kémiában, a biológiában és a mikroelektronikai eszközök technológiájában használt eljárásokból fejlődtek ki. A kutatók olyan megoldásokat keresnek, melyek segítségével tudatosan tervezhetők és gyárthatók az emberiség számára hasznos nano méretű eszközök.
Folytatjuk!