Nanotechnologia - stan obecny i pespektywy.pdf

(990 KB) Pobierz
Nanotechnologia
NANOTECHNOLOGIA
STAN OBECNY I PERSPEKTYWY
B. Dręczewski, A. Herman, P. Wroczyński
Gdańsk, 1997
1
SPIS TREŚCI
PRZEDMOWA
3
1.
WSTĘP
7
2.
NANOTECHNOLOGIA MATERIAŁÓW
11
2.1.
Zalety ultra drobnych proszków
11
2.2.
Zastosowanie
12
2.3.
Otrzymywanie ultra drobnych proszków
14
2.3.1. Metody zol-żel
14
2.3.2. Reakcje w ciele stałym
14
2.3.3. Reakcje ciecz-ciało stałe
15
2.3.4. Metody odparowania i kondensacji
15
2.3.5. Metody z użyciem plazmy
15
2.3.6. Hydroliza w płomieniu
16
3.
NANOTECHNOLOGIA W MECHANICE PRECYZYJNEJ
I OBRÓBCE MATERIA¸ÓW
17
3.1.
Wprowadzenie
17
3.2.
Bariery precyzji obróbki i dokładność pomiarów
17
3.3.
Techniki obróbki
21
3.3.1. Obróbka za pomocą diamentu
21
3.3.2. Szlifowanie
22
3.3.3. Obróbka luźnym ścierniwem
23
3.3.4. Jony, elektrony i promieniowanie X
24
3.3.5. Otrzymywanie cienkich warstw
28
4.
PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA NANOTECHNOLOGII
W TECHNICE
32
4.1.
Mechanika
32
4.2.
Optyka
38
4.3.
Elektronika
39
5.
NANOTECHNOLOGIA W RÓŻNYCH KRAJACH
43
5.1.
Wielka Brytania
43
2
5.2.
Niemcy
46
5.3.
Japonia
50
5.4
USA
53
5.5
Hong-Kong
60
6.
PRZYSZŁOŚĆ NANOTECHNOLOGII
61
6.1.
Elektronika molekularna
61
6.2.
Inżynieria skaningowa efektu tunelowego
69
6.3.
Chemia supramolekularna
76
6.4.
Realizacja sieci neuronowych
77
6.5
Kropki kwantowe
78
6.6
Nanotechnologia obliczeniowa
81
UZUPEŁNIENIA
87
A.
K. Eric Drexler - Jak studiować nanotechnologię
88
B.
Informacje o nanotechnologii w sieci Internet
101
C.
Literatura dotycząca nanoproszków
102
D.
Literatura dotycząca nanowarstw
103
E.
Literatura dotycząca nanokompozytów
104
F.
Literatura dotycząca nanofaz
123
G.
Zawartość pierwszych roczników czasopisma
Nanotechnology
140
H.
Wykaz ważniejszych terminów i skrótów
163
3
PRZEDMOWA
Przesłaniem opracowania jest zapoznanie studentów uczelni
technicznych z problematyką nanotechnologii. Przyjęto w nim definicję
przedmiotu podanà w przeglądowym artykule A. Franksa
zatytułowanym "Nanotechnology", który ukazał się w Journal of
Physics E.: Scientific Instruments, 20 (1987) 1442-1451. Franks jako
jeden z pierwszych autorów podaje definicję oraz określa pole działania
nanotechnologii. Obecnie istnieją dwie odmienne strategie rozwoju tej
dziedziny wiedzy. Podejście Franksa polega na próbie budowy
nanosystemów poprzez coraz większà miniaturyzację i zwiększanie
precyzji wytwarzania w oparciu o już istniejące technologie takie jak na
przykład litografia wysokorozdzielcza. Przed wielu laty, tego typu
podejście zostało zaproponowane przez R. P. Feynmana w artykule
zatytułowanym “There’s Plenty of Room at the Bottom”
opublikowanym w czasopiśmie Engineering and Science, 23 (1960) 22-
36.
Zupełnie inne podejście prezentują uczeni amerykańscy skupieni wokół
K. Erica Drexlera. W swojej książce wydanej w 1992 roku,
zatytułowanej “Nanosystems” (WILEY-INTERSCIENCE) definiuje on
nanotechnologię jako technologię przyszłości, polegającą na kontroli
struktury na poziomie molekularnym, kiedy produkty są wytwarzane
poprzez precyzyjne manipulowanie cząsteczkami, zgodnie z
wymaganiami projektowanego urządzenia.
Prezentowane opracowanie jest przeglądem dokonań w zakresie
nanotechnologii, opartym o bieżącą literaturę przedmiotu i
opracowanym na użytek studentów studiów politechnicznych. Właśnie
do nich zwraca się K. Eric Drexler w dodatku poświęconym
problemowi kształcenia przyszłych nanotechnologów. Praca ta podjęta
została w nadziei, że badania naukowe w tej nowej, szybko rozwijającej
4
się dziedzinie technologii, zostaną wkrótce podjęte w Politechnice
Gdańskiej.
Według Franksa termin nanotechnologia wiąże się z
wytwarzaniem elementów o rozmiarach lub tolerancji wymiarów w
przedziale 0.1 - 100 nm. Tak rozumiana nanotechnologia odgrywa
kluczową rolę w wielu dziedzinach takich jak przetwórstwo materiałów,
mechanika precyzyjna, optyka czy elektronika. Technologie manipulacji
materiałami na poziomie zbliżonym do molekularnego lub molekularnym
wchodzą ostatnio w coraz większym stopniu w fazę praktycznego
stosowania.
Definicja Drexlera jest nieco inna. Odnosi się ona nie do
istniejących obecnie, lecz oczekiwanych w najbliższej przyszłości
technologii opartych o kontrolę struktury materii na poziomie
molekularnym. Sądzi on, że wytwarzanie nanostruktur będzie możliwe na
drodze poddawania materiałów precyzyjnemu pozycjonowaniu i
przekształceniom zgodnie z założonym projektem.
Niezależnie od tego, jaką przyjmiemy ostatecznie definicję,
nanotechnologia w rozumieniu Franksa stała się już faktem, a wizja
Drexlera może się w każdej chwili urzeczywistnić. Materiał zebrany w
prezentowanym przez nas przeglądzie powinien ułatwić czytelnikowi
wyrobienie sobie własnego rozeznania, co do zasięgu tej dziedziny
wiedzy.
Pomysł napisania tego przeglądu zrodził się pod wpływem
dyskusji pomiędzy profesorami Wydziału Chemicznego Politechniki
Gdańskiej Jackiem Namieśnikiem i Wiesławem Wojnowskim. Dyskusja
dotyczyła kształcenia studentów Wydziału w dziedzinie ochrony
Środowiska. Profesor Wojnowski zwracał w niej uwagę na rosnącą rolę
tak zwanych technologii proekologicznych w ochronie Środowiska.
Nanotechnologie posiadają niewątpliwie wszelkie cechy technologii
proekologicznych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin