Нанотехнология Промышленная революция XXI века сочинение пример

ООО "Сочинения-Про"

Ежедневно 8:00–20:00

Санкт-Петербург

Ленинский проспект, 140Ж

magbo system

Сочинение на тему Нанотехнология Промышленная революция XXI века

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:

     

  1. Отталкивание между образцом и наконечником
  2.  

    Из-за очень малого расстояния и тонких граней между образцом и кончиком иногда электронные орбитали перекрываются.

     

  3. Аттракцион между образцом и подсказкой
  4.  

    Из-за индукции иногда возникает поляризация, благодаря которой силы притяжения действуют соответственно.

     

  5. Трение
  6.  

    Из-за шероховатости поверхности образца иногда возникает сила трения, ошибки которой корректируются с помощью микроскопа с боковым воздействием.

     <Литий> Адгезия
     

    Когда некоторые дополнительные нежелательные частицы (например, капля воды) создают адгезивную связь.

     

  7. Электростатическое взаимодействие между образцом и наконечником
  8.  

    Из-за статического заряда такие свойства возникают и препятствуют относительному движению между образцом и наконечником.

     

  9. Магнитное взаимодействие 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 …

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

    Поделиться сочинением
    Ещё сочинения
    Нет времени делать работу? Закажите!

    Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.