Наноархитектоника - это технология, позволяющая упорядочивать структурные единицы наноразмеров, обычно группы атомов или молекул , в заданной конфигурации. В нем задействованы два основных процесса: нано-создание и наноорганизация. Наноорганизация включает перестановку структурных единиц по желаемому образцу, в то время как нано-создание - это синтез новых материалов, которых нет в природе. Например, отслаивая атомные листы от графитовой пластины, можно получить новый наноматериал графен , свойства которого сильно отличаются от свойств графита.
Наноархитектоника не ограничивается нано-созданием и наноорганизацией, а скорее использует эти методы для понимания и использования конечных функций материалов. Важные технологии для достижения этой цели включают манипулирование отдельными атомами и молекулами посредством физических взаимодействий, химических реакций , приложенных полей или самосборки .
Примеры
Типичным примером наноорганизации является разработка схемы наноэлектроники . Сложные электронные устройства производятся экспериментально с использованием ранее открытых материалов, таких как углеродные нанотрубки , фуллерены , графен , отдельные молекулы, имеющие функциональные группы , и т. Д. Однако их практическое использование невозможно без технологии (наноорганизации) для интеграции и связывания этих устройств. в систему.
Примеры таких технологий: [1]
- Физические манипуляции с атомами и молекулами уже были достигнуты с использованием, например, атомно-острых игл сканирующего туннельного микроскопа или атомно-силового микроскопа .
- Химические манипуляции могут быть реализованы, например, посредством электрохимических реакций, вызванных локализованным электрическим полем в наноэлектронном устройстве или посредством локальной полимеризации .
- Манипуляция, индуцированная полем, - это широко исследуемое направление, в котором контроль над атомами или молекулами достигается с помощью различных комбинаций электрических, магнитных, упругих и других полей. Хорошо известный пример - манипуляции с отдельными атомами с помощью лазерных лучей (« оптический пинцет »).
- Самосборка обычно включает более слабые взаимодействия, такие как силы Ван-дер-Ваальса . Обычными примерами самосборки являются рост молекулярного кристалла , например снега .
История
Важность архитектоники в нанонауке и нанотехнологиях была впервые подчеркнута в 1999 году в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). [1] [2] В следующем году первый международный симпозиум по наноархитектонике был проведен в Цукубе , Япония. В 2003 году термин наноархитектоника впервые был упомянут в рецензируемой статье немецкой группы из Freie Universität Berlin , и в том же году в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе был открыт специализированный исследовательский центр Functional Engineered Nano Architectonics. В 2007 году аналогичные центры были созданы в Цукубе: Международный центр наноархитектоники материалов при NIMS и межфазной наноархитектоники при AIST . [1]
Рекомендации
- ^ a b c Кацухико Арига, Мичихиро Нисикава, Тайдзо Мори, Джун Такея, Лок Кумар Шреста и Джонатан П. Хилл (2019). «Самосборка как ключевой игрок в наноархитектонике материалов» . Наука и технология перспективных материалов . 20 (1): 51–95. Bibcode : 2019STAdM..20 ... 51A . DOI : 10.1080 / 14686996.2018.1553108 . PMC 6374972 . PMID 30787960 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Маркович, Гиль; Кольер, К. Патрик; Henrichs, Sven E .; Ремакль, Франсуаза ; Левин, Рафаэль Д .; Хит, Джеймс Р. (1999). "Архитектонические квантовые точечные тела". Счета химических исследований . 32 (5): 415–423. CiteSeerX 10.1.1.545.6188 . DOI : 10.1021 / ar980039x .
Внешние ссылки
- Что такое наноархитектоника?