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Les domaines de la nanotechnologie

La nanomédecine - Les techniques de diagnostic en nanomédecine - La nanotechnologie - La nanotechnologie à travers les microscopes - Les domaines de la nanotechnologie - La chronologie de la nanotechnologie - L'échelle nanométrique


Dossier domaines de la nanotechnologie : Ce dossier traite les différents aspects des domaines de la nanotechnologie

L'échelle nanométrique


La nanotechnologie travaille à l'échelle nanométrique qui permet aux scientifiques d'utiliser les propriétés optiques des matériaux qui se produisent naturellement à cette échelle physique, chimique et mécanique, les particules nanométriques ne sont pas nouvelles dans la nature ou la science, cependant, les sauts récents dans des domaines tels que la microscopie ont permis aux scientifiques de comprendre et tirer parti des phénomènes qui se produisent naturellement quand la matière est organisée à l'échelle nanométrique, en substance, ces phénomènes sont basés sur les effets quantiques et autres effets physiques simples tels que la surface élargie, le fait que la majorité des processus biologiques se produisent à l'échelle nanométrique donne des modèles scientifiques pour imaginer et construire de nouveaux procédés qui peuvent améliorer la médecine, l'imagerie, l'informatique, l'impression, la catalyse chimique, les matériaux de synthèse, et de nombreux autres domaines.

L'échelle quantique des matériaux


Lorsque les tailles de particules des matières solides dans la gamme visible sont comparés à ceux qui peuvent être observé sous un microscope optique ordinaire, il existe peu de différence dans les propriétés des particules, mais lorsque les particules sont créées avec des dimensions d'environ 1 à 100 nanomètres, où les particules peuvent être observé seulement avec de puissants microscopes spécialisés, les propriétés des matériaux changent de manière significative de ceux à plus grande échelle, c'est l'échelle de taille où les effets quantiques qui dominent le comportement et les propriétés des particules, les propriétés des matériaux sont dépendant de la taille de cette gamme d'échelle, ainsi, lorsque la taille des particules est produite pour être à l'échelle nanométrique, des propriétés telles que le point de fusion, la fluorescence, la conductivité électrique, la perméabilité magnétique, et le changement de la réactivité chimique sont en fonction de la taille de la particule.

L'or nanométrique illustre les propriétés uniques qui se produisent à l'échelle nanométrique, les particules d'or nanométriques ne sont pas de couleur jaune avec laquelle nous sommes familiers, l'or nanométrique peut apparaître rouge ou pourpre, à l'échelle nanométrique, le mouvement des électrons de l'or est limité, parce que ce mouvement est limité les nanoparticules d'or réagissent différemment à la lumière par rapport à des particules d'or à plus grande échelle, leur taille et les propriétés optiques peuvent être mis en pratique, des particules d'or nanométriques s'accumulent sélectivement dans les tumeurs, où ils peuvent permettre à la fois des images précises et la destruction de visée laser de la tumeur par des moyens qui évitent de nuire aux cellules saines.

Un résultat fascinant et puissant des effets quantiques de l'échelle nanométrique est le concept d'accordabilité de propriétés, c'est en changeant la taille de la particule qu'un chercheur peut littéralement affiner une de propriétés des matériaux d'intérêt, par exemple, en changeant la couleur de la fluorescence, à son tour, la couleur de la fluorescence d'une particule peut être utilisée pour identifier la particule, et divers matériaux peuvent être marqué avec des marqueurs fluorescents à des fins diverses, un autre effet quantique puissant de l'échelle nanométrique est connue comme tunneling, qui est un phénomène produit par le microscope à effet tunnel et la mémoire flash pour le calcul.

L'échelle nanométrique


Depuis des millénaires, la nature a perfectionné l'art de la biologie à l'échelle nanométrique, beaucoup des rouages de cellules se produisent naturellement à l'échelle nanométrique, par exemple, l'hémoglobine, la protéine qui transporte l'oxygène à travers le corps, est de 5,5 nanomètres de diamètre, un brin d'ADN, l'un des éléments constitutifs de la vie humaine, est à seulement 2 nanomètres de diamètre.

De nombreux chercheurs travaillent sur la conception d'outils, les traitements et les thérapies qui sont plus précis et plus personnalisé, ils peuvent être appliquées plus tôt dans le cours d'une maladie et conduisent à moins d'effets secondaires indésirable effets, un exemple médicale de la nanotechnologie est l'analyse biologique, une méthode relativement peu coûteuse de détection de biomarqueurs spécifiques de la maladie dans le sang, même quand il y a très peu d'entre eux dans un échantillon, le processus de base, qui accorde des particules de reconnaissance et des amplificateurs d'ADN à des nanoparticules d'or, a été démontré à l'université northwestern pour un biomarqueur du cancer de la prostate après une prostatectomie, l'analyse s'est avéré être beaucoup plus sensible que les tests conventionnels pour les mêmes biomarqueurs cibles, et elle peut être adapté pour détecter presque toutes les cibles.

La compréhension croissante des structures biomoléculaires nanométriques se répercute dans d'autres domaines que la médecine, certains scientifiques sont à la recherche de façons d'utiliser les principes biologiques à l'échelle nanométrique de l'auto-assemblage moléculaire, l'auto-organisation, et la mécanique quantique pour créer de nouvelles plates-formes informatiques, d'autres chercheurs ont découvert que dans la photosynthèse, l'énergie que les plantes récolter des rayons du soleil est presque instantanément transféré pour les centres de réaction par des procédés mécaniques quantiques avec près de 100% d'efficacité, peu d'énergie gaspillée sous forme de chaleur, ils enquêtent sur la photosynthèse comme un modèle pour les nanosystèmes d'énergie verte pour la production bon marché et le stockage de l'énergie solaire non polluante.

L'échelle des surfaces et des interfaces des matériaux


Le matériaux à l'échelle nanométrique ont des surfaces beaucoup plus grandes que les masses similaires en matières à plus grande échelle, comme la zone de surface par unité de masse d'un matériau augmente, une plus grande quantité de la matière peut entrer en contact avec les matières environnantes, ce qui affecte la réactivité.

L'un des avantages d'une plus grande superficie et une meilleure réactivité dans les matériaux nanostructurés, c'est qu'ils ont contribué à créer de meilleurs catalyseurs, en conséquence, la catalyse par les matériaux nanostructurés d'ingénierie impacte environ un tiers des marchés mondiaux, qui affecte des milliards d'euros de recettes dans les produits chimiques, un exemple de tous les jours de la catalyse c'est le convertisseur catalytique d'une voiture, ce qui réduit la toxicité des fumées du moteur, les batteries nano-ingénierie, les piles à combustible et les catalyseurs peuvent potentiellement utiliser la réactivité accrue à l'échelle nanométrique pour produire des modes de production et de stockage d'énergie plus propres, plus sûrs et plus abordables.

La grande surface rend également les membranes et les matériaux idéaux pour le traitement de l'eau et le dessalement nanostructurés, par exemple, auto-assemblés et nanostructurés du carbone pour le stockage de l'énergie et le traitement de l'eau, parmi d'autres utilisations il contribue également à l'appui fonctionnement de la surface des matériaux à l'échelle nanométrique, ajout de particules à des fins spécifiques, pour des applications allant de la livraison de médicaments à l'isolation de l'habillement.




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vendredi 19 avril 2024
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