Сочинение на тему Нанотехнология Промышленная революция XXI века
- Опубликовано: 25.06.2020
- Предмет: история, культура
- Темы: 21-й век, Индустриальная революция, История Соединенных Штатов, революция
История
С самого начала человеческой расы человек становится умнее, лучше и инновационнее. Он материализовал те аспекты, которые были за его пределами. После изобретения огня и колеса произошла большая революция во многих отраслях науки. Введение механизмов было только началом механического века, который сам по себе породил классическую науку и механику. Машины были разработаны, проблема заключалась в том, что это требует большого количества ресурсов для производства. Большее занимаемое пространство, меньшая эффективность, различные факторы окружающей среды обуславливают его работу. В 1959 году физик Ричард Фейнман рассказал о нанотехнологиях в своем выступлении «Внизу много места». В этом выступлении он описал, как мы можем манипулировать и работать на атомном и молекулярном уровне. Профессор Норио Танигучи был человеком, который назвал нанотехнологии. Это было мало изучено до 1981 года, когда Герд Биниг и Генрих Рорер изобрели сканирующий туннельный микроскоп (STM), который помог работать в нано-масштабе. За это они получили Нобелевскую премию в 1986 году. После этого в течение 20-25 лет этот «нано» приобрел «гигантский» вид в эпоху современной науки и все еще развивается и развивается. Это роль нанотехнологии, которая превратила ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер) в простой компьютер, а затем в ноутбук.
ПРИРОДА
Нанотехнология предоставляет нам большое пространство на очень маленькой территории и позволяет объединять миллиарды компонентов на очень маленькой площади.
Компьютерная манипуляция работает на логических логических элементах (которые обозначают 1 как true и 0 как false), но в компьютерах практически поддерживается напряжением с помощью транзисторов. Устройство, которое использовалось в ENIAC (первый компьютер) для манипуляции, было вакуумной трубкой (состоящей из катода и анода), эта вакуумная трубка была больше по размеру и менее эффективна. Только 20 000 транзисторов занимали площадь около 200 метров, весили около 35 тонн и потребляли электричество около 20 домов в час. Введение транзистора (состоящего из полупроводников вместо электродов) произвело революцию на всем компьютерном рынке. Сегодня это только из-за нанотехнологий, один квадратный чип размером 2 см содержит миллиарды транзисторов.
Нанотехнология – это отрасль, которая технически занимается вопросом размера менее 100 нанометров, где сам нанометр равен одной миллиардной части метра. Чтобы получить представление о нанометре, сделайте 25400000 кусочков дюйма и просто возьмите один его кусочек, это член семейства нано. Толщина газет составляет около 100000 нанометров.
Нанотехнология простыми словами – это манипулирование веществом в атомном и молекулярном масштабе. На наноуровне можно наблюдать некоторые удивительные свойства атомов и молекул, такие как тепло, электричество, оптика и многие другие.
Сейчас работа над такими нано-масштабами – большая работа, потому что манипуляции, вождение, накопление энергии – это некоторые факторы, которые противостоят большим и быстрым изменениям в нано-мире. АСМ (атомно-силовая микроскопия) помогает понять форму с помощью правильного топографического изображения. AFM – это модифицированная версия STM.
Как попасть в нано мир
АСМ (атомно-силовая микроскопия) помогает собирать информацию о любой наночастице, а также дает представление о форме, размере и свойствах.
Основные компоненты AFM
- Консоль: изготовлена из Si3N4 ИЛИ Si. Это самый важный компонент АСМ, который читает поверхность. Используется для сканирования поверхности. Разрешение изображения зависит от резкости кончика, острее кончик, более четкие долины будут обнаружены.
- Датчики силы. Эти датчики рассчитывают усилие между консольным наконечником и образцом. Соотношение между силой на кантилевере и его движением определяется как
F = -k * s (закон крючка)
k зависит от материала наконечника (изготовленного из Si3N4 или Si) и его размеров, которые
L = 100 мкм
W = 20 мкм
T = 1 микрон
что означает 1 нано-ньютон-сила = 1 нм движение
- Датчик рычага освещения: он контролирует отклонение консоли. Лазерный луч показывает отклонение всякий раз, когда кантилевер показывает движение.
- Контроль обратной связи: он создает фиксированную связь между зондом и поверхностью и гарантирует, что он не уйдет с пути. И дает обратную связь с системой.
Проблемы, возникающие при разработке консольного наконечника
Существует несколько основных факторов, которые могут препятствовать правильной работе наконечника:
- Отталкивание между образцом и наконечником
- Аттракцион между образцом и подсказкой
- Трение
- Электростатическое взаимодействие между образцом и наконечником
- Магнитное взаимодействие между образцом и наконечником
Из-за очень малого расстояния и тонких граней между образцом и кончиком иногда электронные орбитали перекрываются.
Из-за индукции иногда возникает поляризация, благодаря которой силы притяжения действуют соответственно.
Из-за шероховатости поверхности образца иногда возникает сила трения, ошибки которой корректируются с помощью микроскопа с боковым воздействием.
<Литий> Адгезия литий>
Когда некоторые дополнительные нежелательные частицы (например, капля воды) создают адгезивную связь.
Из-за статического заряда такие свойства возникают и препятствуют относительному движению между образцом и наконечником.
Происходит из-за магнитных полюсов между образцом и наконечником.
Работа АСМ (атомно-силовой микроскопии)
Он создает географическую модель частицы, просто «касаясь, чувствуя и постукивая». Посредством прикосновения наконечник просто касается поверхности и мягко и плавно перетаскивает ее по поверхности, формируя соответствующее трехмерное топографическое изображение, а случай ощущения означает, что между наконечником и поверхностью наночастицы поддерживается постоянное расстояние. Но метод постукивания – комбинация обоих. Движение кантилевера пропорционально выходу фотодетектора.
Существует три различных механизма работы AFM:
РЕЖИМ КОНТАКТА (касание):
В этом режиме кантилевер движется по поверхности и поддерживает контакт на протяжении всего наблюдения. Это похоже на движение щетины кисти по шероховатой поверхности с разных сторон и плавное отслеживание ее пути в каждый момент. Локус щетины, взятый в качестве обратной связи, дает топографическое изображение, которое говорит о его форме и размере. Лазерный луч проецируется на кантилевер, а затем на фотодиод регистрируется движение отраженного от кантилевера лазерного луча, что создает ту же схему пика и впадин, что и анализ наконечника.
<Р> Преимущества
Из-за движения наконечника в определенном направлении его скорость сканирования очень высока.
Помогает определить прочность образцов, а иногда и вирусов.
Возможно разрешение на атомарном уровне.
<Р> Недостатки
Наконечник, скользящий по поверхности, повреждает образец, из-за которого изменяется разрешение образца.
Боковые силы, такие как трение и адгезив, вызывают некоторые нежелательные движения, из-за которых воздействует на образец.
Капиллярные силы также влияют на наконечник и образец.
НЕконтактный режим (чувство):
В этом режиме наконечник перемещается чуть выше поверхности образца, сохраняя постоянное расстояние от него. Когда наконечник приближается к диапазону сил притяжения поверхности образца, наконечник изгибается к образцу, и он приближается к наиболее близкому диапазону, когда возникают силы отталкивания, которые отталкивают его от поверхности образца. Теперь консоль поддерживается таким образом, что она противодействует как ситуации, так и поддерживает постоянное расстояние между образцом и поверхностью.
Затем лазерный луч снова проецируется и захватывается датчиками и формирует топографическую трехмерную модель.
<Р> Преимущества
Прямой контакт между поверхностью и наконечником кантилевера отсутствует, следовательно, повреждения не происходит.
Нет воздействия боковых сил.
Боковое разрешение минимизируется.
Чтобы избежать медленного сканирования контактов.
РЕЖИМ НАСТРОЙКИ:
В этом режиме кантилевер колеблется на своей резонансной частоте. Электронная петля обратной связи поддерживает амплитуду колебаний. Это позволяет избежать повреждения образца. Колебание силы и амплитуда, которая помогает в обнаружении различных видов сил. Это на самом деле сочетание двух других.
<Р> Преимущества
Из-за колебаний время сил и их влияние сокращаются.
Разрешение образца увеличивается.
Повреждение образца уменьшает и замедляет скорость сканирования.
<Р> Производство
Производство на наноуровне – сложная работа. Это очень важно, потому что он определяет прочность, структуру и свойства материала. Есть два метода
TOP DOWN: в этом методе наночастица получается путем разрушения большого материала каким-либо процессом. Это приводит к большим потерям.
Вверх: в этом методе наночастицы получают путем сложения атомов или молекул. Этот метод занимает много времени.
Химическое осаждение из паров
Этот метод обычно используется для изготовления тонких пленок для солнцезащитных очков и деталей электроники. Это производит чистый качественный, высокоэффективный материал. Инициатор (ROOR) и мономеры (C = C-R1 и C = C-R2-C = C) испаряются и затем пропускаются через образец покрытия (охлажденный), поэтому горячий газ обычно образует покрытие на поверхности.
Молекулярно-лучевая эпитаксия
В основном используется метод изготовления высококачественных транзисторов и полупроводников. Этот метод обеспечивает контроль над атомным составом. В этом методе используется метод низкоэнергетического и сверхвысокого вакуумного осаждения. В этом методе подложка после удаления примесей помещается в основную камеру, а затем нагревается. А затем плазменная кислородная бомбардировка над ним и отражение высокоэнергетической электронной дифракции для анализа поверхности в реальном времени. Тогда пленка из другого материала может быть выращена.
Эпитаксия на атомном слое
Микроэлектронные устройства, солнечные элементы, конденсаторы и ультратонкие антикоррозийные устройства производятся компанией ALE. Этот метод контролирует толщину и делает равномерный слой из разных материалов. Камера ALT состоит из нагревателя для желаемой презирающей температуры. Рост пленки можно контролировать по кристаллу кварца. Прекурсор (реагирующий вид) поступает по газу-носителю. И вакуумный насос для низкого давления. Предшественник осаждается на поверхности подложки. И ультратонкий слой формируется.
НАНОЛОТОГРАФИЯ DIP PIN
В этом методе наконечник наносит наноматериал поверх подложки с помощью штифта, погруженного в необходимый химический материал. Его работа так же, как перьевая ручка. Этот метод используется для изготовления проводящих полимеров, наноструктур кремния и линий наночастиц.
НАНОИМПРИНТ-ЛИТОГРАФИЯ
Как следует из названия, печать или штамповка поверх подложки выполняется этим методом. Этот метод сокращает время и стоимость производства, поскольку он используется, когда нам требуется подобный материал.
САМОСБОРКА
В этом методе маленькие наночастицы формируют некоторую устойчивую структуру посредством спонтанного или естественного механизма. Необходимые исходные атомы и молекулы объединяются со специально расположенными и ориентированными молекулами или атомами посредством химического процесса.
<Р> МАНИПУЛЯЦИЯ
После достижения наномасштабов и их производства, предоставление инструкций и работы соответственно сохраняет свою трудность в этом масштабе. Различные конструкции действовали по-разному. Например,
Ученые разработали нанобот для глазных операций, который можно вставить в иглу шприца. Этот нанобот может путешествовать через любую часть глаза. Но трудно добавить энергию или пропеллеры, которые в основном приводятся в действие электромагнитами, генерируемыми извне (октомаг). Эти восемь электромагнитов могут перемещать наноботов в любом направлении. Этот нанобот содержит лекарство, внутри которого он может вводиться в любой части глаза. Подобный вид наноботов был разработан для лечения заболеваний, возникающих в любой чувствительной части тела, например в кровеносных сосудах. Это на рабочей стадии и проверено на свиньи глаза.
БОЛЬШОЕ ПРОСТРАНСТВО В МАЛОМ РАЙОНЕ (Нано-изобретения и будущие возможности)
Последние исследования показывают, что мы используем ресурсы с той же скоростью, что и сегодня, тогда население будет колонизироваться на двух планетах к 2050 году. Использование ресурсов в наномасштабах не обеспечит их в будущем.
<Р> Нанотрубки
Углеродные нанотрубки сделаны из графема, это лист толщиной в один атом, полученный из графита. Который может проводить электричество быстрее, чем любой другой материал при комнатной температуре. Когда графем обернут в цилиндрическую форму, он образует трубки, подобные структуре, которые более прочны, чем сталь, легче алюминия и более проводящие, чем медь.
Ultra Ever Dry
Это высокогидрофобное покрытие, которое отталкивает воду и рафинированное масло с использованием нанотехнологий. Разные устройства. В этом омнифобном методе используется для создания некоторых химических явлений и геометрии, которая отталкивает воду и некоторые масла.
<Р> Заключение
Революция в наномасштабе не остановить, и мы столкнемся с ней в текущем столетии. Медицина, оборона, энергетика, химия, физика, космос она собирается контролировать практически во всех секторах. Эта нанонаука очень важна для нас, так как она может помочь нам справиться с ресурсным и энергетическим кризисом. В области медицинской науки он излечит многие неизлечимые заболевания, такие как рак. Это собирается заменить много твердого материала и токопроводящих материалов. Наночастицы очень полезны для понимания оптического поведения атомов и молекул, поэтому мы можем думать о будущей технологии, которая могла бы сделать возможной концепцию невидимости. Я считаю, что в современной науке физика крошечных частиц совершенно иная, кажется довольно волшебной и значительно превосходит науку, которая применяется к более крупным объектам вокруг нас. Точно так же простой механизм наночастиц может привести нас к любой необычной задаче.
Но его недостатки невероятны, подумайте о нанокамере, которая может поставить под вопрос нашу конфиденциальность. Нано-убийца машина, которая может вводить все, что угодно в организме. Оружие в атомном и молекулярном масштабе очень разрушаемо. Производство в таких небольших масштабах вызывает загрязнение почти такого же масштаба, что может вызвать проблемы …
Хотя из афроамериканского студента истории считалось, что африканские рабы поют много народных песен. Африканцы могут придумать что угодно, чтобы помочь им пережить рабочий день. Когда
Изменение климата является предметом изменения погодных условий в течение десятилетий или дольше. За эти годы глобальная температура Земли возросла с угрожающе опасной скоростью. Средняя глобальная
Движение за гражданские права было разновидностью активизма, который стремился обеспечить все политические и социальные права для афроамериканцев в 1946-1968 годах. У этого было много различных