¿Qué es la nano tecnología y cuál es su alcance?

Nuestra percepción del mundo está cambiando rápidamente para mejor. Con la aparición de nuevas tecnologías que no solo son amigables con el medio ambiente y económicamente eficientes, sino que también brindan mucha más información sobre la naturaleza molecular de las cosas, estamos en el camino de diseñar sistemas innovadores que operen con una velocidad increíble y abrirán puertas de enlace invisibles. al progreso de la humanidad.

La nanotecnología, o simplemente ‘nanotecnología’, entra directamente en esta apasionante categoría.

Con un sinfín de aplicaciones potenciales en casi todas las esferas de la vida, ¡es la tecnología de hoy y de mañana!

¿Qué es la fabricación de nanotecnología?

En los términos más simples, la nano tecnología se refiere al método de producir objetos cuyo rango de tamaño está en nanómetros. Estos objetos pueden alcanzar varios cientos de nanómetros. Un nanómetro es de 10 a 9 metros, que es una millonésima parte de un metro. Las nanoestructuras son extremadamente complejas y encuentran un gran uso en varios campos.

La invención del microscopio de túnel de barrido inició el estudio completo de las estructuras a nanoescala. Muchos fenómenos poco claros a gran escala proporcionan una mayor comprensión de su funcionamiento y origen, una vez que el tamaño del sistema disminuye exponencialmente. Como dicen, el macrocosmos refleja el microcosmos.

Por lo tanto, la nanotecnología ayuda a eliminar la disparidad de exactitud y precisión entre sistemas grandes y pequeños. El giro de 180 grados de las propiedades observadas mientras se reduce el tamaño del sistema abre nuevas vías para nuevas aplicaciones aún desconocidas.

Técnicas de nano tecnología

Concepto de ciencia.  Moléculas de metano o amonio (vchal) s

Empaquetado 3D de moléculas en nanoestructuras (Crédito de la foto: vchal / Shutterstock)

La distinción principal y más trivial entre los diferentes métodos de nanofabricación es los métodos de arriba hacia abajo y los de abajo hacia arriba. La nanofabricación de arriba hacia abajo implica la extracción de pequeños materiales a nanoescala de un material más grande extrayendo los restos de este hasta que se obtengan el tamaño y las propiedades deseados. Esta categoría permite los métodos de impresión de fabricación de nanotecnología.

El otro método, es decir, el método de abajo hacia arriba, es el polo opuesto de la fabricación de arriba hacia abajo. En este método, los objetos se construyen desde el nivel atómico o nuclear y se suben a la escala hasta que se extrae un producto apropiado.

Métodos de arriba hacia abajo

  • Litografía convencional: este método consta de tres pasos: recubrimiento, exposición y revelado. El recubrimiento involucra una sustancia llamada sustrato, junto con una capa de polímero, que se llama resistir. La exposición implica exponer la resistencia a haces de electrones. El desarrollo implica extraer una imagen positiva o negativa del resistir con la ayuda de una sustancia química.
  • Fotolitografía: como se desprende claramente del nombre, la fotolitografía utiliza rayos UV o rayos X para exponer un polímero de radiación a través de una máscara. La imagen que se muestra en la máscara se replica colocando la máscara con la resistencia.
  • Litografía de barrido: este método utiliza electrones e iones de alta velocidad para producir los patrones deseados en la resistencia a través de la máscara. La resolución alcanzada aquí es mayor que la fotolitografía.
  • Litografía blanda: esta técnica utiliza un molde hecho del precursor de polímero líquido deseado. Este método ayuda principalmente en el establecimiento de grandes equipos a partir de nanoestructuras. La mayor ventaja de este método es que el molde generalmente está hecho de sustancias no tóxicas y, por lo tanto, se puede utilizar a partir de nanomateriales biológicos.

Métodos nano de arriba hacia abajo

  • Litografía de nanoimpresión: la litografía de nanoimpresión crea la estructura 3D inversa de un nanomaterial preexistente. El objeto tomado se llama maestro y el proceso se lleva a cabo bajo una presión muy alta para que el proceso de replicación sea preciso. Este método se puede considerar como un relieve a nanoescala y, por lo tanto, requiere un equipo muy complejo.
  • Litografía de nanoesferas: en la litografía de nanoesferas, se colocan varias nanoesferas juntas, que finalmente forman el patrón ordenado en la máscara. La máscara se coloca en un coloide, que es diferente para cada material del objeto de superficie. El espacio vacío entre las nanoesferas alineadas crea una oportunidad para hacer patrones relativamente planos en la superficie de la máscara. Los agujeros que quedan en la máscara después del proceso se pueden utilizar para producir nanoestructuras y diseños 3D extremadamente intrincados.
  • Litografía coloidal: en la litografía coloidal, las fuerzas electrostáticas se despliegan en la máscara para producir nanoestructuras y diseños muy complejos en forma de arreglos de mano cortos. Esta es la única diferencia entre la litografía coloidal y la nanoesfera. Con la ayuda de este método se pueden formar diferentes tipos de nanoestructuras, como agujeros, conos e incluso bocadillos.
  • Litografía de sonda de escaneo: las estructuras en forma de punta más pequeñas imaginables en la escala atómica se utilizan para producir imágenes. Este método es óptimo para la producción de nanoestructuras de alta resolución con patrones geométricos muy complejos.

Métodos ascendentes

  • Arco de plasma: se aplica un potencial calculado a los electrodos en los que se toma el plasma. El gas se ioniza y se producen vapores en los dos electrodos. Este método se usa principalmente para recolectar capas en superficies.
  • Deposición de vapor químico: la sustancia que desea depositar se lleva a su forma gaseosa y luego se deja depositar como un sólido en la superficie de otro objeto. Por lo general, se prefiere una superficie plana para este proceso.
  • Síntesis Sol-Gel: este proceso se lleva a cabo en la fase líquida. Luego se deja que el líquido se asiente sobre la superficie y finalmente se convierte en una sustancia similar a un gel.

Importancia de la nano tecnología

Usos médicos y cotidianos

  • utilizado para armaduras corporales personales libres de bacterias, de acero inoxidable y sin arrugas
  • Se utiliza para fabricar películas delgadas sin agua ni residuos para ordenadores, portátiles, anteojos y cámaras.
  • utilizado en la fabricación de tejidos inteligentes
  • puede ayudar en el proceso de “aligerar” la industria del automóvil
  • tiene un gran papel que desempeñar en la nanobioingeniería para la conversión de sustancias en sus contrapartes complejas
  • Puede ayudar a fabricar baterías y motores potentes para la industria del automóvil, que también tienen control de temperatura.
  • Las nanopartículas se utilizan para crear catalizadores especiales para aumentar la velocidad y la productividad de las reacciones químicas.
  • Se están probando posibles tratamientos contra el cáncer, tanto en forma de detección como de curación
  • El agua más limpia puede estar fácilmente disponible sin casi ningún costo adicional, debido a la alta propiedad de detección de impurezas de las nanopartículas.

Usos tecnológicos

  • Las computadoras MRAM pueden arrancar casi instantáneamente
  • Se pueden fabricar transistores compactos y de alta velocidad con la ayuda de la nanotecnología
  • Se pueden fabricar televisores y computadoras de muy alta definición
  • Las pantallas ultra flexibles y plegables que cambian el juego son el futuro
  • Se dispone de una atención diagnóstica mejorada
  • Ayuda en la creación de nuevas técnicas de secuenciación de genes moleculares más económicas y eficaces.
  • El cociente energético del combustible ha aumentado exponencialmente
  • La rentabilidad y los resultados generales de los paneles solares están experimentando un cambio positivo significativo

La nano tecnología es un aspecto bastante reciente de la vida moderna, pero su alcance es infinito. El amplio espectro de productos que se pueden fabricar o incluso mejorar con la ayuda de esta tecnología es asombroso. Podemos moldear fácilmente las propiedades y características subyacentes de cualquier sustancia dada a nuestras necesidades. Se pueden hacer cosas a un costo menor, pero también a un nivel más avanzado, ¡todo al mismo tiempo!

Ilustración 3d de nanobots que atacan las células cancerosas (Meletios Verras) s

Uno de los usos de la nanotecnología: la medicina de la nanotecnología (Crédito de la foto: Meletios Verras / Shutterstock)

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Uso de nanotecnología: microprocesadores (Crédito de la foto: veinte20)