Nanoarchitektonika - Nanoarchitectonics

Nanoarchitektonika v biologii: vlastní montáž z lipidy (A), bílkoviny b) ac) BL -cyklodextrin komplexy. SDS je a povrchově aktivní látka s uhlovodíkovým ocasem (žlutý) a SO4 hlava (modrá a červená), zatímco cyklodextrin je a sacharid kruh (zelené atomy C a červené O).
Nanoarchitektonika v chemii: transmembrána chlorid kanál tvořený vlastní montáž fumaramidů

Nanoarchitektonika je technologie umožňující uspořádat strukturní jednotky velikosti nano, obvykle skupinu atomy nebo molekuly, v zamýšlené konfiguraci. Využívá dva hlavní procesy: nano-tvorba a nano-organizace. Nanoorganizace zahrnuje nové uspořádání strukturních jednotek v požadovaném vzoru, zatímco nano-tvorba je syntézou nových materiálů, které v přírodě neexistují. Například odloupnutím atomových listů grafit deska, nový nanomateriál grafen lze získat, který má velmi odlišné vlastnosti od grafitu.

Nanoarchitektonika se neomezuje pouze na nano-tvorbu a nanoorganizaci, ale tyto techniky spíše využívá k pochopení a použití konečných funkcí materiálů. Mezi důležité technologie k dosažení tohoto cíle patří manipulace s jednotlivými atomy a molekulami prostřednictvím fyzikálních interakcí, chemické reakce, použitá pole nebo vlastní montáž.

Příklady

Typickým příkladem nanoorganizace je vývoj a nanoelektronika obvod. Náročná elektronická zařízení se vyrábějí experimentálně s využitím dříve objevených materiálů, jako je např uhlíkové nanotrubice, fullereny, grafen, jednotlivé molekuly mající funkční skupiny Jejich praktické použití je však nemožné bez technologie (nanoorganizace) pro integraci a propojení těchto zařízení do systému.

Příklady těchto technologií jsou:[1]

  • Fyzické manipulace s atomy a molekulami již bylo dosaženo použitím např. Atomově ostrých jehel a skenovací tunelovací mikroskop nebo mikroskop atomové síly.
  • Chemická manipulace může být realizována např. elektrochemické reakce vyvolané lokalizovaným elektrickým polem v nanoelektronickém zařízení nebo prostřednictvím lokálních polymerizace.
  • Manipulace vyvolaná polem je široce prozkoumaným směrem, kde je kontrola nad atomy nebo molekulami dosažena pomocí různých kombinací elektrického, magnetického, elastického a dalších polí. Známým příkladem je manipulace s jednotlivými atomy pomocí laser paprsky („optická pinzeta ").
  • Vlastní montáž obvykle zahrnuje slabší interakce, jako např van der Waalsovy síly. Běžnými příklady vlastní montáže jsou růst a molekulární krystal, např. sníh.

Dějiny

Důležitost architektoniky v nanovědách a nanotechnologiích byla poprvé zdůrazněna v roce 1999 na University of California, Los Angeles (UCLA).[1][2] Příští rok se konalo první mezinárodní sympozium o nanoarchitektonice Tsukuba, Japonsko. V roce 2003, termín nanoarchitektonika byla poprvé zmíněna v recenzovaném článku německou skupinou z Freie Universität Berlin a ve stejném roce bylo na UCLA otevřeno specializované výzkumné centrum, Functional Engineered Nano Architectonics. V roce 2007 byla v Tsukubě zřízena podobná střediska: Mezinárodní centrum pro materiály nanoarchitektoniky na NIMS a Interfacial Nanoarchitectonics ve společnosti AIST.[1]

Reference

  1. ^ A b C Katsuhiko Ariga, Michihiro Nishikawa, Taizo Mori, Jun Takeya, Lok Kumar Shrestha & Jonathan P. Hill (2019). „Samosestavování jako klíčový hráč pro materiály nanoarchitektonika“. Věda a technologie pokročilých materiálů. 20 (1): 51–95. Bibcode:2019STAdM..20 ... 51A. doi:10.1080/14686996.2018.1553108. PMC  6374972. PMID  30787960.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz) otevřený přístup
  2. ^ Markovich, Gil; Collier, C. Patrick; Henrichs, Sven E .; Remacle, Françoise; Levine, Raphael D .; Heath, James R. (1999). "Architectonic Quantum Dot Solids". Účty chemického výzkumu. 32 (5): 415–423. CiteSeerX  10.1.1.545.6188. doi:10.1021 / ar980039x.

externí odkazy