Nano Teknologi - Asal Usul

Mengenai Teknologi Nano Yang Makin Populair

Pada tahun 1965, Gordon Moore, salah satu pendiri dari Intel Corporation, membuat prediksi yang mencengangkan bahwa jumlah transistor yang bisa dimuat di daerah tertentu akan berlipat ganda setiap 18 bulan untuk sepuluh tahun ke depan.

Fenomena ini dikenal sebagai Hukum Moore. Kecenderungan ini terus jauh melewati prediksi 10 tahun sampai hari ini, akan halnya lebih dari 2000 transistor dalam prosesor 4.004 asli tahun 1971 ke lebih dari 700.000.000 transistor di Core 2. Adanya tentu saja, adalah penurunan sesuai ukuran masing-masing unsur elektronik, dari milimeter dalam 60's ke ratusan nanometer sirkuit modern.

Pada saat yang sama, kimia, biokimia dan genetika molekular masyarakat telah bergerak ke arah lain. Selama periode yang sama, hal itu telah menjadi mungkin untuk mengarahkan sintesis, baik dalam tabung atau dalam organisme hidup diubah,

Akhirnya, kuartal terakhir abad telah melihat kemajuan luar biasa dalam kemampuan kita untuk mengendalikan dan memanipulasi cahaya. Kita dapat menghasilkan pulsa cahaya sesingkat beberapa femtoseconds (1 fs = 10-15 s). Cahaya juga memiliki ukuran dan ukuran ini juga pada skala seratus nanometer.

Jadi sekarang, pada awal abad baru, tiga teknologi yang kuat telah bertemu pada skala umum - yang berskala nano - dengan janji baik merevolusi dunia elektronik dan biologi. Bidang baru ini, yang kita sebut sebagai nanoteknologi biomolekuler, memegang banyak kemungkinan dari penelitian dasar di biologi dan biofisika molekuler ke aplikasi dalam biosensing, biocontrol, bioinformatika, genomika, kedokteran, komputer, informasi penyimpanan dan konversi energi.
[sunting] Sejarah latar belakang

Manusia telah digunakan tanpa disadari nanoteknologi selama ribuan tahun, misalnya dalam pembuatan baja, lukisan dan vulcanizing karet. [1] Masing-masing dari proses ini bergantung pada sifat-sifat-stochastically ansambel atom hanya dibentuk dalam ukuran nanometer, dan dibedakan dari ilmu kimia menyatakan bahwa mereka tidak bergantung pada sifat-sifat individu molekul. Namun perkembangan konsep tubuh sekarang dimasukkan di bawah istilah nanoteknologi secara lebih lambat.

Menyebutkan yang pertama dari beberapa konsep dalam membedakan nanoteknologi (tetapi mendahului penggunaan nama itu) adalah pada tahun 1867 oleh James Clerk Maxwell ketika ia diusulkan sebagai eksperimen pemikiran entitas kecil yang dikenal sebagai Maxwell's Demon mampu menangani molekul individu.

Pengamatan pertama dan ukuran pengukuran nano-partikel ini dilakukan selama dekade pertama abad ke-20. Mereka sebagian besar terkait dengan Richard Adolf Zsigmondy yang melakukan studi rinci emas Nanomaterials sols dan lain dengan ukuran turun sampai 10 nm dan kurang. Ia menerbitkan sebuah buku pada tahun 1914. [2]. Dia menggunakan ultramicroscope bahwa bidang gelap employes metode untuk melihat partikel dengan ukuran jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya. Zsigmondy juga yang pertama yang menggunakan nanometer secara eksplisit untuk menggambarkan ukuran partikel. Dia ditetapkan sebagai 1 / 1, 000.000 dari milimeter. Ia mengembangkan sistem pertama klasifikasi berdasarkan ukuran partikel dalam rentang nanometer.

Ada banyak perkembangan yang signifikan selama abad ke-20 dalam menggambarkan fenomena Nanomaterials dan yang terkait, termasuk bidang ilmu pengetahuan antarmuka dan koloid. Pada tahun 1920-an, Irving Langmuir dan Katherine B. Blodgett memperkenalkan konsep monolayer, lapisan bahan satu molekul tebal. Langmuir memenangkan Hadiah Nobel dalam bidang kimia untuk karyanya. Pada awal 1950-an, Derjaguin dan Abrikosova dilakukan pengukuran pertama gaya permukaan [3].

Ada banyak studi tentang koloid periodik dan prinsip-prinsip struktur molekul perakitan diri yang overviewed di koran [4]. Ada banyak penemuan-penemuan lain yang berfungsi sebagai dasar ilmiah untuk nanoteknologi modern yang dapat ditemukan dalam "Fundamentals of Interface dan koloid Sains oleh H. Lyklema [5].

Topik ini lagi nanoteknologi disentuh oleh "Ada Banyak Ruang di Bawah," pembicara diberikan oleh fisikawan Richard Feynman pada pertemuan American Physical Society di Caltech pada 29 Desember 1959. Feynman menggambarkan sebuah proses di mana kemampuan untuk memanipulasi atom dan molekul individu dapat dikembangkan, dengan menggunakan satu set alat yang tepat untuk membangun dan mengoperasikan lain diatur secara proporsional lebih kecil, begitu seterusnya sampai ke skala yang dibutuhkan. Dalam perjalanan ini, katanya, isu-isu penskalaan akan timbul dari perubahan besar dari berbagai fenomena fisik: gravitasi akan menjadi kurang penting, tegangan permukaan dan Van der Waals tarik-menarik akan menjadi lebih penting, dan lain-lain ide dasar ini muncul layak, dan eksponensial perakitan meningkatkan dengan paralelisme yang berguna untuk menghasilkan kuantitas produk akhir. Pada pertemuan tersebut, Feynman mengumumkan dua tantangan, dan dia menawarkan hadiah sebesar $ 1000 untuk pertama kalinya individu untuk memecahkan masing-masing. Tantangan pertama melibatkan pembangunan Nanomotor, yang mengejutkan Feynman , dicapai pada bulan November tahun 1960 oleh William McLellan. Tantangan kedua melibatkan kemungkinan surat scaling ke bawah sehingga cukup kecil untuk bisa cocok dengan seluruh Encyclopedia Britannica di atas kepala jarum; hadiah ini diklaim pada tahun 1985 oleh Tom Newman. [6]

Pada tahun 1965 Gordon Moore mengamati bahwa transistor silikon tengah menjalani proses terus-menerus scaling ke bawah, sebuah pengamatan yang kemudian ditetapkan sebagai hukum Moore. Sejak pengamatan fitur minimal ukuran transistor menurun dari 10 mikrometer ke kisaran 45-65 nm pada 2007; satu fitur minimum demikian kira-kira 180 silikon atom lama.

Istilah "nanoteknologi" pertama kali didefinisikan oleh Norio Taniguchi dari Universitas Sains Tokyo di kertas tahun 1974 [7] sebagai berikut: " 'Nano-teknologi' terutama terdiri dari pengolahan, pemisahan, peleburan, dan deformasi bahan oleh satu atom atau satu molekul. " Sejak saat itu definisi nanoteknologi secara umum telah diperluas untuk mencakup fitur sebesar 100 nm. Selain itu, gagasan bahwa nanoteknologi mencakup struktur mekanika kuantum menunjukkan aspek, seperti titik-titik kuantum, telah lebih jauh berkembang definisi.

Juga pada tahun 1974 proses deposisi lapisan atom, untuk menyimpan film tipis seragam satu lapisan atom pada satu waktu, dikembangkan dan dipatenkan oleh Dr Tuomo Suntola dan rekan kerja di Finlandia.

Pada 1980-an gagasan nanoteknologi sebagai deterministik, daripada stokastik, penanganan individual atom dan molekul yang konseptual dieksplorasi secara mendalam oleh Dr K. Eric Drexler, yang mempromosikan pentingnya teknologi skala nano-fenomena dan perangkat melalui pidato dan buku-buku Engines of Creation: The Coming Era Nanoteknologi dan Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, dan Komputasi, (ISBN 0-471-57518-6). Visi Drexler nanoteknologi sering disebut "Molecular Nanotechnology" (MNT) atau "molekul manufaktur," dan pada satu titik Drexler mengusulkan istilah "zettatech" yang tidak pernah menjadi populer.

Pada tahun 2004 Richard Jones menulis sebuah buku berjudul Soft Machines (nanoteknologi dan kehidupan), adalah sebuah buku tentang nanoteknologi untuk pembaca umum, diterbitkan oleh Oxford University. Dalam buku ini ia menjelaskan radikal nanoteknologi sebagai deterministik / gagasan mekanistik rekayasa nano mesin yang tidak memperhitungkan tantangan berskala nano seperti basah, stickness, gerakan Brown, viskositas tinggi (Drexler lihat). Dia juga menjelaskan apa yang lembut nanoteknologi atau lebih appropriatelly biomimetic nanoteknologi yang merupakan jalan ke depan, jika bukan yang terbaik, untuk merancang nanodevices fungsional yang dapat mengatasi semua masalah di nano. Orang dapat memikirkan lembut nanoteknologi sebagai pengembangan mesin nano yang menggunakan pelajaran dari biologi tentang cara kerja sesuatu, insinyur kimia secara tepat dan stokastik perangkat seperti fisika untuk model sistem dan proses-proses alam secara rinci.
[sunting] Eksperimental kemajuan

Nanoteknologi dan Nanoscience mendapat dorongan pada awal tahun 1980-an dengan dua perkembangan utama: cluster kelahiran ilmu pengetahuan dan penemuan scanning tunneling microscope (STM). Perkembangan ini mengarah pada penemuan fullerenes pada tahun 1985 dan penugasan struktural nanotube karbon beberapa tahun kemudian. Dalam perkembangan lain, sintesis dan sifat-sifat semikonduktor nanocrystals dipelajari. Hal ini menyebabkan peningkatan cepat jumlah nanopartikel semikonduktor titik kuantum.

Pada awal 1990-an Huffman dan Kraetschmer, dari University of Arizona, menemukan cara untuk mensintesis dan menyucikan fullerenes jumlah besar. Ini membuka pintu untuk mereka karakterisasi dan functionalization oleh ratusan peneliti di laboratorium pemerintah dan industri. Tak lama setelah, rubidium doped C60 ditemukan untuk menjadi pertengahan temperatur (Tc = 32 K) superkonduktor. Pada pertemuan Material Research Society pada tahun 1992, Dr T. Ebbesen (NEC) menggambarkan kepada penonton terpesona penemuan dan karakterisasi karbon nanotube. Acara ini dikirim yang hadir dan lain-lain melawan arah angin presentasinya ke laboratorium mereka untuk mereproduksi dan mendorong penemuan-penemuan mereka ke depan. Menggunakan alat yang sama atau serupa seperti yang digunakan oleh Huffman dan Kratschmere, ratusan peneliti dikembangkan lebih lanjut bidang nanotube berbasis nanoteknologi.

Saat ini di tahun 2007 praktek nanoteknologi mencakup kedua pendekatan stokastik (di mana, misalnya, Kimia supramolekul menciptakan celana tahan air) dan pendekatan deterministik dimana satu molekul (yang diciptakan oleh stokastik kimia) yang dimanipulasi pada permukaan substrat (dibuat dengan metode deposisi stokastik) oleh metode deterministik terdiri menyenggol mereka dengan STM atau AFM probe dan mengikat sederhana atau menyebabkan reaksi pembelahan terjadi. Impian yang kompleks, deterministik nanoteknologi molekular tetap sulit dipahami. Sejak pertengahan 1990-an, ribuan permukaan film tipis ilmuwan dan teknokrat telah terkunci ke nanoteknologi kereta musik dan didefinisikan ulang disiplin mereka sebagai nanoteknologi. Hal ini menyebabkan banyak kebingungan di lapangan dan telah melahirkan ribuan "nano"-kertas di ditinjau rekan sastra. Kebanyakan dari laporan ini adalah ekstensi yang lebih biasa dilakukan penelitian di bidang induknya.

Untuk masa depan, beberapa cara harus ditemukan untuk desain MNT evolusi pada skala nano yang meniru proses evolusi biologi pada tingkat molekul. Biologis hasil evolusi oleh variasi acak dalam rata-rata ensemble organisme yang dikombinasikan dengan pemusnahan yang kurang-sukses varian dan reproduksi yang lebih-sukses varian, dan desain teknik makro juga berlangsung melalui proses evolusi dari kesederhanaan desain kompleksitas sebagaimana diatur agak satirically oleh John Gall: "Sebuah sistem yang kompleks yang berhasil adalah selalu ditemukan telah berevolusi dari sistem sederhana yang bekerja.... Sebuah sistem yang kompleks yang dirancang dari awal tidak pernah berhasil dan tidak dapat diperbaiki untuk membuatnya bekerja. Anda harus memulai lagi , dimulai dengan sistem yang bekerja. " [8] Sebuah terobosan dalam MNT dibutuhkan yang berasal dari atom ansambel sederhana yang dapat dibangun dengan, misalnya, sebuah STM yang kompleks sistem MNT melalui proses evolusi desain. Sebuah cacat dalam proses ini adalah kesulitan melihat dan manipulasi pada skala nano dibandingkan dengan makro yang membuat pilihan deterministik percobaan sukses sulit; dalam evolusi biologi kontras berjalan melalui tindakan dari apa yang Richard Dawkins yang disebut "buta pembuat jam tangan" [9] yang terdiri dari molekuler acak variasi dan deterministik reproduksi / kepunahan.
Disunting dari berbagai sumber oleh Gudangenergi