Nanotechnologie
Co je to nanotechnologie?
Slovo nanotechnologie označuje oblast vědy, výzkumu nebo průmyslu, která se cíleně věnuje výrobě a manipulaci s jednotlivými atomy nebo molekulami hmoty tak, aby vznikly materiály s netradiční strukturou a vlastnostmi.
Předpona nano označuje miliardtinu a pochází z řeckého slova trpaslík.
Nanotechnologie manipuluje s hmotou, jejíž rozměry jsou tak to malé, že se v tomto měřítku u hmoty začnou projevovat vlastnosti kvantové fyziky. Nanomateriály mohou, ale nemusí, mít zcela odlišné vlastnosti od makroskopických látek (makroskopické: viditelné, rozeznatelné pouhým okem).
Nanotechnologie
Nanotechnologie je cílená výroba a/nebo manipulace s jednotlivými nano-strukturami (atomy a molekulami). Využívají se charakteristické chemické a fyzikální vlastnosti a jevy, které se vyskytují pouze v přechodné oblasti mezi atomovou a mezoskopickou úrovní. Mezoskopická úroveň je oblast mezi mikroskopickou úrovní (zahrnuje atomy nebo molekuly a kvantovou fyziku) a makroskopickou úrovní. Povrchové a hraniční vlastnosti a kvantové fyzikální efekty jsou důležitější než objemové vlastnosti.
Čím jsou částice menší, tím více atomů je na povrchu:
Velikost částic Počet povrchových atomů
30 nm 10 %
10 nm 20 %
3 nm 50 %
Kromě toho mají atomy na povrchu obecně méně vazebných partnerů než atomy uvnitř částice. To vše znamená, že menší částice jsou reaktivnější než větší částice. Nanotechnologie zahrnuje širokou škálu aplikací a výrobků s vlastnostmi v nanorozměrech. Cílenou výrobu a manipulaci s nanostrukturami je však třeba odlišit od biotechnologií, jako je výroba enzymů v mikroorganismech.
Jak jsou nanomateriály definovány?
Evropská komise v roce 2011 definovala nanomateriály jako látky, které vznikají přirozeně, jsou produkovány procesy nebo jsou záměrně vyráběny, které obsahují nanočástice v nevázaném stavu, ve formě agregátu nebo aglomerátu a ve kterém má alespoň 50 % nanočástic velikost mezi 1 nm a 100 nm alespoň v jednom rozměru.
Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO)
ISO dělí nanomateriály na nanoobjekty menší než 100 nm na jedné straně a nanostrukturované materiály na straně druhé.
Nanoobjekty se dělí na tři typy:
- sférické struktury, např.
- nanočástice
- fullereny
- vláknité struktury, např.
- nanotrubičky
- extrémně tenké vrstvy, např.
- nanodestičky.
Nanostrukturní materiály jsou agregáty nebo kompozitní materiály, které obsahují nanoobjekty nebo se z nich skládají.
Ostatní nanostruktury
Takzvané inverzní nanostruktury zahrnují póry a komplexní struktury, jako jsou supramolekulární jednotky nebo dendrimery.
Nanokapsle jsou organické sloučeniny, jako jsou liposomy, micely nebo vezikuly, v nichž jsou zapouzdřeny látky (např. vitamíny, aromata, léčiva). Dokážou transportovat látky v těle a přesně je uvolňovat. Použití zahrnuje potraviny, kosmetiku, léky a agrochemikálie. Na rozdíl od inverzních nanostruktur a nanokapslí se porézní materiály nepovažují za nanomateriály vzhledem k jejich velikosti (> 100 nm). Vzhledem k jejich velkému vnitřnímu povrchu je lze použít v různých aplikacích (např. jako katalyzátory).
Nanotechnologie je bez nadsázky inspirovaná přírodou.
Příroda jako zdroj inspirace funguje i u nanomateriálu a základních výzkumů v této oblasti, např. moudré řešení ochranných povrchů u rostlin a brouků. Nebo efekt lotosového květu, ze kterého okamžitě stéká dopadající voda a tím zůstane lotos čistý, i když vyrůstá z bahna. Také motýlí křídla, která by bez drobných nano šupinek ztratila svou funkci létat, atd. Objevem elektronového mikroskopu jsme neobjevili nanočástice, ale poprvé jsme je mohli vidět. Příroda s nanomateriály pracuje už miliony let. Zde je krátké video o nanotechnologiích z dílny ČT2.
Kvalitní a ověřené produkty s nanotechnologii si můžete najít v databázi ověřených výrobků pod: Asociací nanotechnologického průmyslu ČR
video o nanotechnologiích, ČT2:
Strktura buňky
Odborný seminář nanoSVĚT okolo nás
ČESKÁ SPOLEČNOST PRO APLIKOVANOU FOTOKATALÝZU. Expertní skupina pro bezpečné a efektivní fotokatalytické aplikace
Co jsou nanotechnologie
„Nano“ je měřítko, stejně jako „mikro“, „mili“ či „centi“. Předpona „nano“ pochází z řečtiny a znamená malost; vzdálenější význam by se dal přeložit jako trpaslík. V fyzice má význam jedné miliardtiny jednotky: jeden nanometr odpovídá 10−9 m. Na tuto délku je možné vedle sebe postavit pět až deset atomů. Nanometr je, v porovnání s milimetrem, velikostně jako fotbalový míč vůči zeměkouli. Je to měřítko, které je oku neviditelné. Pro zobrazení nanovlákenných struktur je potřeba elektronového mikroskopu.
Nanotechnologie je označení pro technický obor, který se zabývá výzkumem, tvorbou a využíváním technologií v nanoměřítku. Nanotechnologii lze definovat jako výzkum a technologický vývoj na atomové, molekulární či makromolekulární úrovni v rozměrové škále 1–100 nm. Nanotechnologie také označuje vytváření a používání struktur, které díky svým nanorozměrům získávají nové vlastnosti a funkce. Je to také dovednost manipulovat s objekty na atomové úrovni.
Nanotechnologie se zabývají výrobou, výzkumem a vývojem částic, struktur, materiálů a systémů v řádu nanometrů.