History of Inventions - Hangarau Nano

Kua tata ki te 600 BC. Ko nga tangata kei te hanga hanganga nanotype, ara ko nga whenu cimentite ki te rino, ko Wootz te ingoa. I puta tenei i Inia, a ka taea te whakaaro ko te timatanga o te hitori o te nanotechnology.

VI-XV s. Ko nga waikano i whakamahia i roto i tenei waa mo te peita i nga matapihi karaehe paopao ka whakamahi i nga maara nano maataa koura, nga puota o etahi atu konganuku, me nga waikura whakarewa.

IX-XVII nga rau tau I nga waahi maha i Uropi, ka mahia nga "karapa" me etahi atu matū hei whiti ki nga karaima me etahi atu hua. Kei roto i a raatau nga matūriki nano o nga konganuku, te nuinga o te waa he hiriwa, he parahi ranei.

XIII-xviii w. Ko te "Damascus steel" i hangaia i roto i enei rautau, i hangaia ai nga patu maamaa rongonui o te ao, kei roto nga nanotubes waro me nga nanofibers cementite.

1857 Ka kitea e Michael Faraday te koura colloidal tae rupi, he ahuatanga o nga matūriki nano koura.

1931 Hangaia e Max Knoll raua ko Ernst Ruska he microscope electron i Berlin, te taputapu tuatahi ki te kite i te hanganga o nga matūriki nano i te taumata ngota. Ko te nui ake o te kaha o nga irahiko, ka poto ake te roangaru me te nui ake o te taumira o te karu. Ko te tauira kei roto i te korehau me te nuinga o nga wa ka hipokina ki te kiriata whakarewa. Ka haere te kurupae irahiko i roto i te ahanoa whakamatautau ka uru ki roto i nga kaitirotiro. I runga i nga tohu ine, ka hangaia ano e nga taputapu hiko te ahua o te tauira whakamatautau.

1936 Ko Erwin Müller, e mahi ana i te Siemens Laboratories, he mea hanga te karu karu ira, te ahua ngawari rawa o te karu irahiko tuku. Ka whakamahia e tenei karumaru he papa hiko kaha mo te tukunga me te atahanga.

1950 Ko Victor La Mer raua ko Robert Dinegar te hanga i nga turanga ariā mo te tikanga ki te tiki rauemi colloidal monodisperse. Na tenei i taea ai te hanga momo pepa motuhake, peita me nga kiriata kikokore i runga i te tauine ahumahi.

1956 Na Arthur von Hippel o Massachusetts Institute of Technology (MIT) i hanga te kupu "molecular engineering".

1959 Ka korero a Richard Feynman mo "He nui te waahi kei raro." I timata ma te whakaaro he aha te mea ka uru ki te pukapuka Encyclopædia Britannica e 24 ki runga i te upoko pine, i whakaurua e ia te kaupapa o te iti me te kaha ki te whakamahi i nga hangarau ka taea te mahi i te taumata nanometer. I tenei wa, e rua nga tohu i whakaritea e ia (ko nga tohu e kiia nei ko Feynman Prizes) mo nga whakatutukitanga i tenei wahanga - kotahi mano taara ia ia.

1960 Ko te utu utu tuatahi i whakama a Feynman. I whakaaro ia ka hiahiatia he mahinga hangarau hei whakatutuki i ana whainga, engari i te wa i whakaitihia e ia te kaha o te microelectronics. Ko te toa ko William H. McLellan, 35 tau te pakeke. I hanga e ia he motini e 250 micrograms te taumaha, me te mana o te 1 mW.

1968 Ka whakawhanakehia e Alfred Y. Cho raua ko John Arthur te tikanga epitaxy. Ka taea te hanga o nga paparanga monoatomic mata ma te whakamahi i te hangarau semiconductor - te tipu o nga paparanga kirikiri kotahi hou i runga i te tïpako tioata o naianei, e whakaruarua ana i te hanganga o te tïpako kiriataata o naianei. Ko te rereketanga o te epitaxy ko te epitaxy o nga pūhui ngota, e taea ai te whakatakoto i nga paparanga tioata me te matotoru o te paparanga ngota kotahi. Ka whakamahia tenei tikanga ki te hanga ira rahi me nga mea e kiia nei he papa angiangi.

1974 Te whakaurunga o te kupu "nanotechnology". I whakamahia tuatahitia e te kairangahau o te Whare Wananga o Tokyo a Norio Taniguchi i tetahi huihuinga putaiao. Ko te whakamaramatanga o te ahupūngao Hapanihi kei te whakamahia tonu tae noa ki tenei ra me te tangi penei: “Nanotechnology is a production using technology that allow achieving very high accuracy and very small sizes, i.e. te tika o te raupapa o te 1 nm.

Te tirohanga o te maturuturunga iho

80s me 90s Ko te wa o te whanaketanga tere o te hangarau lithographic me te hanga o nga paparanga ultrathin o nga tioata. Ko te tuatahi, ko te MOCVD(), he tikanga mo te whakatakoto paparanga ki te mata o nga rawa ma te whakamahi i nga puhui organometallic hau. Koinei tetahi o nga tikanga epitaxial, no reira tona ingoa rereke - MOSFE (). Ko te tikanga tuarua, MBE, ka taea te whakatakoto i nga paparanga nanometer tino angiangi me te hanganga matū kua tino tautuhia me te tohatoha tika o te tohu kukū poke. Ka taea tenei na te mea ka tukuna nga waahanga paparanga ki te tïpako e nga kurupae ngota motuhake.

1981 Ko Gerd Binnig raua ko Heinrich Rohrer te hanga i te matawai karu kauhau. Ma te whakamahi i nga kaha o nga taunekeneke interatomic, ka taea e koe te tiki whakaahua o te mata me te whakatau o te raupapa o te rahi o te ngota kotahi, ma te tuku i te mata ki runga, ki raro ranei i te mata o te tauira. I te tau 1989, i whakamahia te taputapu ki te raweke i nga ngota takitahi. I whakawhiwhia a Binnig raua ko Rohrer ki te Tohu Nobel 1986 mo te Ahupūngao.

1985 Ka kitea e Louis Brus o Bell Labs nga nanocrystals semiconductor colloidal (nga ira quantum). Ka whakatauhia he waahi iti o te waahi, he iti nga waahanga e toru e nga arai pea, ka uru mai tetahi matūriki me te roangaru e rite ana ki te rahi o te ira.

Upi o te pukapuka Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology na C. Eric Drexler

1985 Ka kitea e Robert Floyd Curl, Jr., Harold Walter Kroto, me Richard Erret Smalley nga fullerenes, ngota ngota i hanga mai i te tau rite o nga ngota waro (mai i te 28 ki te 1500 pea) e hanga ana i te tinana tuwhera kati. He rite tonu nga ahuatanga matū o te fullerenes ki te waiwaro kakara. Ko te Fullerene C60, ko te buckminsterfullerene ranei, pera i era atu fullerenes, he ahua allotropic o te waro.

1986-1992 Ka whakaputahia e C. Eric Drexler nga pukapuka nui e rua mo te futurology e whakanui ana i te hangarau nano. Ko te tuatahi, i tukuna i te tau 1986, e kiia ana ko Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. E matapae ana ia, i roto i era atu mea, ka taea e nga hangarau a meake nei te raweke i nga ngota takitahi i runga i nga tikanga whakahaere. I te tau 1992, i whakaputahia e ia nga Nanosystems: Molecular Hardware, Manufacturing, and the Computational Idea, i tohu ano ka taea e nga nanomachines te whakaputa i a raatau ano.

1989 Ko Donald M. Aigler o IBM te kupu "IBM" - he mea hanga mai i nga ngota xenon 35 - ki runga i te mata nickel.

1991 Ka kitea e Sumio Iijima o NEC i Tsukuba, Japan, nga ngongo waro, nga hanganga porotakaroa. I tenei wa, ko nga ngongo waro tino rongonui, ko nga pakitara he mea hanga ki te graphene hurihia. He nanotubes kore-waro me te nanotubes DNA. Ko nga ngongo waro angiangi kei runga i te raupapa kotahi nanometer te whanui, a ka taea e te miriona nga wa roa ake. He tino kaha to ratou kaha me nga ahuatanga hiko motuhake, he pai rawa atu te kawe i te wera. Ko enei taonga ka whai rawa ratou i nga rauemi mo nga tono i roto i te hangarau nano, te hikohiko, te optics, me te putaiao rauemi.

1993 Ko Warren Robinett o te Whare Wananga o North Carolina raua ko R. Stanley Williams o UCLA kei te hanga i tetahi punaha mooni mariko e hono ana ki te karu karu karapa karapa e taea ai e te kaiwhakamahi te kite me te pa atu ki nga ngota.

1998 Ko te roopu Cees Dekker i te Whare Wananga o Delft i roto i te Netherlands kei te hanga i tetahi transistor e whakamahi ana i nga nanotubes waro. I tenei wa, kei te ngana nga kaiputaiao ki te whakamahi i nga ahuatanga ahurei o te waro nanotubes ki te whakaputa i nga hikohiko pai ake me te tere ake ka iti ake te hiko. I whakawhäitihia tenei e te maha o nga mea, ko etahi o enei i tino hinga, i te tau 2016 i arahi nga kairangahau i te Whare Wananga o Wisconsin-Madison ki te hanga i tetahi transistor waro me nga tawhā pai ake i nga tauira silicon pai rawa atu. Ko nga rangahau a Michael Arnold raua ko Padma Gopalan i arai ki te whakawhanaketanga o te transistor waro nanotube ka taea te kawe rua te naianei o tana whakataetae silicon.

2003 Ka patent a Samsung i tetahi hangarau matatau i runga i te mahi a nga katote hiriwa moroiti ki te patu i nga iroriki, te pokepokea me te neke atu i te ono rau momo huakita me te aukati i te horapa. Ko nga matūriki hiriwa kua whakauruhia ki roto i nga punaha tātari tino nui o te kamupene - nga whiriwhiringa katoa me te kaikohi puehu, peeke ranei.

2004 Ko te British Royal Society me te Royal Academy of Engineering e whakaputa ana i te purongo "Nanoscience and Nanotechnology: Opportunities and Uncertainties", e kii ana ki te rangahau mo nga raru pea o te nanotechnology mo te hauora, te taiao me te hapori, me te whai whakaaro ki nga ahuatanga o te matatika me te ture.

Te tauira Nanomotor i runga i nga wira fullerene

2006 Ko James Tour, me te roopu kaiputaiao mai i te Whare Wananga o Rice, kei te hanga he "van" moroiti mai i te ngota ngota oligo (phenyleneethynylene), ko nga toki he mea hanga ki te ngota konumohe, ko nga wira he mea hanga ki te C60 fullerenes. I neke te nanovehicle i runga i te mata, kei roto i nga ngota koura, i raro i te awe o te piki o te pāmahana, na te hurihanga o nga "wira" fullerene. I runga ake i te mahana o te 300 ° C, ka tere haere te tere kia kore ai e taea e nga tohunga kemu te whai ...

2007 Ko nga tohunga hangarau nanotechnologists ka uru ki nga Hurai katoa "Te Kawenata Tawhito" ki tetahi waahanga 0,5 mm noa.² he angiangi kirikiri whakakikoruatia ki te koura. I whakairohia te tuhinga ma te tuku i te awa katote gallium ki runga i te pereti.

2009-2010 Ko Nadrian Seaman me nga hoa mahi i te Whare Wananga o New York kei te hanga i te raupapa o nga nanomounts rite-ANA ka taea te whakarite i nga hanganga DNA waihanga ki te "whakaputa" etahi atu hanganga me nga ahua me nga taonga e hiahiatia ana.

2013 Kei te hangaia e nga kaiputaiao a IBM he kiriata pakiwaituhi ka taea te maataki i muri i te whakanuinga 100 miriona nga wa. Ka kiia ko "Te Tama me Tona Atom" ka toia ki nga ira diatomic kotahi piriona mita te rahi, he ngota ngota o te waro monoxide. Ko te pakiwaituhi e whakaatu ana i tetahi tama e takaro tuatahi ana ki te poi, katahi ka peke i runga i te papa hūpekepeke. Ko tetahi o nga ngota ngota he poi hoki. Ka mahia nga mahi katoa i runga i te mata parahi, a, ko te rahi o ia anga kiriata kaua e neke ake i te maha tekau nanometer.

2014 Ko nga kaiputaiao mai i te Whare Wananga o ETH i Zurich kua angitu ki te hanga i tetahi kirikiri porous iti iho i te kotahi nanometer te matotoru. Ko te matotoru o te rauemi i whiwhi ma te mahi nanotechnological ko 100 XNUMX. he iti ake i to te makawe tangata. E ai ki nga mema o te roopu o nga kaituhi, koinei te mea tino angiangi rawa atu o nga rawa maiengi ka taea te tiki, ka taea hoki. E rua nga papahanga o te hanganga graphene ahu-rua. He permeable te kiriuhi, engari ki nga matūriki iti anake, ka puhoi haere, ka mau ranei i nga matūriki nunui ake.

2015 Kei te hangaia he papu ngota, he taputapu nanoscale e whakawhiti ana i te kaha mai i tetahi ngota ngota ki tetahi atu, e pee ana i nga tukanga taiao. I hangaia te whakatakotoranga e nga kairangahau i te Weinberg Northwestern College of Arts and Sciences. He rite te tikanga ki nga tukanga koiora i roto i nga pūmua. Ko te tumanako ka kitea te whakamahinga o enei hangarau ki nga mara o te hangarau koiora me te rongoa, hei tauira, ki nga uaua hangai.

2016 E ai ki tetahi whakaputanga i roto i te hautaka putaiao Nature Nanotechnology, kua whakawhanakehia e nga kairangahau o te Whare Wananga Hangarau Tatimana Delft nga purongo rokiroki ngota kotahi. Ko te tikanga hou ka nui ake i te rima rau nga wa teitei ake te kiato rokiroki atu i nga hangarau e whakamahia ana inaianei. Ka kite nga kaituhi he pai ake nga hua ka taea ma te whakamahi i te tauira ahu-toru o te waahi o nga matūriki i te waahi.

Te whakarōpūtanga o te nanotechnologies me te nanomaterials

1. Ko nga hanganga Nanotechnological ko:

• puna quantum, waea me nga ira, i.e. he maha nga hanganga e whakakotahi ana i te ahuatanga e whai ake nei - te whakawhāiti i te mokowā o ngā matūriki i roto i tētahi wāhi mā ngā tauārai pea;
• nga kirihou, ko te hanganga e whakahaeretia ana i te taumata o nga ngota ngota takitahi, na te mea ka taea, hei tauira, ki te whiwhi rauemi me nga taonga miihini kore i mua;
• muka horihori - nga rauemi me te hanganga rapoi tino tika, he mea tohu ano hoki e nga ahuatanga miihini rereke;
• nanotubes, hanganga supramolecular i roto i te ahua o nga rango tuwhera. I tenei wa, ko nga ngongo waro tino rongonui, ko nga pakitara he mea hanga ki te graphene takai (paparanga graphite monatomic). He nanotubes kore-waro (hei tauira, mai i te tungsten sulfide) me te DNA;
• Ko nga mea kua pakaruhia i roto i te ahua o te puehu, ko nga kakano, hei tauira, he kohinga o nga ngota whakarewa. Ko te Hiriwa () he kaha nga taonga antibacterial e whakamahia nuitia ana i tenei ahua;
• nanowires (hei tauira, te hiriwa, te parahi ranei);
• huānga i hangaia ma te whakamahi i te hiko irahiko me etahi atu tikanga nanolithography;
• fullerenes;
• graphene me etahi atu rauemi ahu-rua (borophene, graphene, hexagonal boron nitride, silicene, germanene, molybdenum sulfide);
• rauemi hiato whakakaha ki te nanoparticles.

Mata Nanolithographic

2. Ko te whakarōpūtanga o nga hangarau nano i roto i nga punaha o te aoiao, i whakawhanakehia i te tau 2004 e te Whakahaere mo te Mahi tahi me te Whanaketanga Ohaoha (OECD):

• nanomaterials (whakaputa me nga taonga);
• nanoprocesses (nga tono nano - ko nga mea koiora no te hangarau koiora ahumahi).

3. Nanomaterials he rauemi katoa kei roto he hanganga auau i te taumata ngota, i.e. kaua e neke ake i te 100 nanometer.

Ka tohu pea tenei tepe ki te rahi o nga rohe hei waeine taketake o te hangahanga moroiti, ki te matotoru ranei o nga paparanga ka riro mai, ka waiho ranei ki runga i te tïpako. I roto i te mahi, he rereke te rohe i raro nei e kiia ana ki te nanomaterials mo nga rawa he rereke nga ahuatanga mahi - ko te nuinga o te waa e pa ana ki te ahua o nga taonga motuhake ka nui ake. Ma te whakaiti i te rahi o nga hanganga ota o nga rawa, ka taea te whakapai ake i o raatau matū-a-tinana, miihini, me etahi atu taonga.

Ka taea te wehewehea nga Nanomaterials ki nga roopu e wha e whai ake nei:

• ahu-kore (ira nanomaterials) - hei tauira, ira quantum, nanoparticles hiriwa;
• ahu kotahi – hei tauira, nga waea miihini whakarewa, semiconductor ranei, nanorods, polymeric nanofibers;
• ahu-rua – hei tauira, nga paparanga nanometer o te wahanga kotahi, te wahanga-maha ranei, te graphene me etahi atu rawa me te matotoru o te ngota kotahi;
• ahu toru (ko te nanocrystalline ranei) - kei roto i nga rohe tioata me nga whakaeminga o nga wahanga me te rahi o te raupapa nanometera, hiato ranei kua whakakahahia ki nga matūriki nano.