background image

1 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

P O L I T E CH N I K A   P O Z N A Ń S K A 

Wydział Technologii Chemicznej 

Kierunek: Technologia Chemiczna 

Semestr VII 

 
 

Referat w ramach przedmiotu: MARKETING I ZARZĄDZANIE 

 

Rok akademicki 

2012/2013 

Rok studiów 

IV 

Nr referatu 

 

Data przedstawiania 

23.11.2012r. 

Wykonały 

Sprawdziła 

Zwrot 

Ocena 

 

Marta Martyła 

Karolina Maciejewska 

 

 

dr Ewa Badzińska 

 

 

 

 

TEMAT REFERATU 

 

NANOTECHNOLOGIA 

 
 
 

 

UWAGI 

 
 
 
 

background image

2 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

1.  Spis treści: 
 
2.  Czym jest nanotechnologia? 

 
Nanotechnologia  to  dziedzina  techniki  zajmująca  się  tworzeniem  struktur  o 
wielkościach  0,1  do  100  [nm].  Struktury  te  znajdują  się  na  poziomie  pojedynczych 
atomów i cząsteczek. 

 

3.  Historia rozwoju nanotechnologii: 

 
Historia nanotechnologii sięga lat 50 XX w., gdy Richard Feynman wygłosił wykład 
„There’s Plenty Room at the Bottom” – czyli w wolnym tłumaczeniu: „Tam na dole 
jest  jeszcze  dużo  miejsca”.  Przedstawił  on  koncepcję  miniaturyzacji  i  możliwości 
tkwiące  w  wykorzystywaniu  technologii  mogącej  operować  na  poziomie 
nanometrycznym. 
W 1985r. na Uniwersytecie Stanford pan Thomas Newman odtworzył pierwszy akapit 
powieści  Charles’a  Dickens’a  „Opowieść  o  dwóch  miastach”  w  skali  1:25000, 
wykorzystując do tego związki elektronowe. 
Lata 80. i 90. XX w. to rozwój produkcji ultra cienkich warstw kryształów, odkrycie 
fulerenów,  nanorurek  węglowych  oraz  okres  intensywnych  badań  nad  ich 
właściwościami i wykorzystaniem w praktyce. 
W  2007  r.  nanotechnolodzy  z  Technionu  umieścili  cały  hebrajski  tekst  Starego 
Testamentu  na  obszarze  zaledwie  0,5  [mm

2

]  na  pokrytej  złotem  krzemowej  płycie. 

Tekst został wyryty przez skierowanie na płytkę skroplonego strumienia jonów galu. 
 

4.  Wykorzystanie nanotechnologii: 
 
a)  Przemysł elektroniczny i AGD. 

Wszelkie  zewnętrzne  i  wewnętrzne  obudowy  sprzętu  elektronicznego  i  AGD,  a 
szczególnie  sprzęty  kuchenne  mające  kontakt  z  żywnością,  klawiatury  i  myszki 
komputerowe,  przełączniki  elektryczne,  kontakty,  kaloryfery,  klimatyzatory  i 
nawilżacze,  wszystkie  wymienione  stanowią  większe,  mniejsze,  lub  jak  na  przykład 
klimatyzatory i nawilżacze, ogromne źródła rozwoju i zakażeń bakteriami i grzybami. 
Nanocząsteczki srebra stosowane jako składnik materiałów, z których wykonywane są 
części  i  obudowy  urządzeń,  albo  jako  składnik  preparatów  do  czyszczenia  i 
pielęgnacji  sprzętów,  przeznaczonych  do  wykonania  niewidzialnych  biobójczych 
powłok  ochronnych,  pozwalają  podjąć  wyrównaną  walkę  z  coraz  bardziej 
zmutowanymi i odpornymi na dotychczasowe metody bakteriami i grzybami. 

b)  Przemysł spożywczy i gastronomia. 

 

Opakowania  produktów  żywnościowych.  Stosując  nanocząsteczki  srebra  i 
miedzi  do  modyfikacji  polimerów  będących  podstawowym  surowcem  do 
produkcji  opakowań  przedłużamy  ich  żywotność  oraz  bezpieczeństwo 
przechowywania.  Nanocząsteczki  srebra  wypełniają  cała  masę  plastikowego 
opakowania,  stale  niszczą  wszelka  pojawiającą  się  florę  bakteryjną,  pleśń  i 
inne rodzaje grzybów. 

 

Opakowania  i  naczynia  jednorazowego  użytku.  Sklepy  handlujące 
porcjowanym  produktami  żywnościowymi  (np.  mięso  i  wędliny,  sałatki, 
wyroby  garmażeryjne)  powinny  wykorzystać  możliwość  pakowania 
przygotowanych  porcji  w  opakowania:  folie,  pudełka,  papiery,  woreczki 

background image

3 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

foliowe  itp.,  wykonane  z  wykorzystaniem  nanosrebra.  Taka  informacja  w 
placówce handlowej bezwzględnie zwiększa zaufanie klientów do sklepu. 

 

Pojemniki  i  opakowania  wielokrotnego  użytku.  Pojemniki  wyprodukowane  z 
polimerów  zawierających  nanocząsteczki  srebra  to  najlepszy  z  możliwych 
system  zabezpieczania  żywności  podczas  jej  przechowywania  w 
gospodarstwach domowych i placówkach handlowych oraz gastronomicznych 
i jedyny pewny system odizolowania jej od wpływu czynników zewnętrznych i 
ewentualnego zagrożenia zakażeniem. 

 

Deski  do  krojenia,  blaty  robocze,  powierzchnie  do  obróbki  i  przygotowania 
żywności.  Zastosowanie  nanosrebra  do  wyprodukowania  wszelkich 
akcesoriów i powierzchni roboczych związanych z przygotowaniem żywności 
jest  kwestią  zachowania  najwyższych  standardów  bezpieczeństwa.Dotyczy  to 
zarówno  gospodarstw  domowych,  ale  przede  wszystkim  wszelkich  zakładów 
produkujących i przetwarzających żywność, zakładów żywienia zbiorowego – 
stołówek, restauracji, sklepów, itp. 

  Korzyści dla przemysłu spożywczego i gastronomii. Zastosowanie nanosrebra, 

pozwala wszystkim firmom działającym w wymienionych wyżej obszarach na 
wprowadzenie  nowych  systemów  i  standardów  bezpieczeństwa  chroniących 
przed  zagrożeniami  mikrobiologicznymi.  Pozwala  eliminować  lub  znacznie 
ograniczyć  zagrożenia  dla  bezpieczeństwa  żywności  na  każdym  etapie  jej 
produkcji  lub  przetwarzania.  Żadna  z  zainteresowanych  firm  nie  może  nie 
docenić  efektu  wzrostu  zaufania  ich  partnerów  a  przede  wszystkim  klientów 
do zakładu stosującego tak wysokie standardy bezpieczeństwa. 

c)  Służba zdrowia. 

 

Opatrunki,  bandaże,  plastry,  opaski,  powłoki  ochronne.  W  stopniu 
przewyższającym 

dotychczasowe 

rozwiązania 

produkty 

zawierające 

nanosrebro skutecznie chronią przed zakażeniami bakteryjnymi i grzybiczymi. 
Chronią od zewnątrz i od wewnątrz opatrunku oraz oddziaływują bezpośrednio 
na  chronione  miejsce  czy  też  ranę.  Zastosowanie  nanocząsteczek  stanowi 
jedyny  -  o  szerokim  spektrum  działania  -  kierunek  rozwoju  dla  tych 
materiałów, gwarantuje oczekiwany postęp. 

 

Odzież  ochronna,  pokrowce,  pościel,  materace,  poduszki,  kołdry,  parawany  i 
zasłony. Wykonane z włókien i materiałów zaimpregnowanych nanosrebrem i 
nanomiedzią lub zaimpregnowane jako wyroby gotowe wykazują właściwości 
biobójcze  w  całym  spektrum  działania  preparatu.  Znacznie  eliminują 
możliwość autozakażeń poprzez kontakt fizyczny z nimi wielu osób a w tym 
także chorych. 

 

Wyposażenie, produkty do jednorazowego i wielokrotnego użytku (strzykawki, 
rękawiczki,  maski,  sączki,  pojemniki,  inhalatory,  respiratory,  urządzenia  do 
endoskopii, …)
. Pełna sterylność przy wykonaniu ich z tworzyw i polimerów 
zmodyfikowanych  z  wykorzystaniem  nanosrebra.  Cała  struktura  masy 
materiałów  wykorzystanych  do  ich  produkcji  posiadać  może  właściwości 
biobójcze. 

  Aparatura  medyczna.  Zastosowanie  zewnętrznych  powłok  z  wykorzystaniem 

lakierów lub polimerów z dodatkiem nanosrebra , zapewnia ich permanentną i 
stałą w czasie całego okresu użytkowania biobójczą ochronę. 

  Sale, gabinety, pokoje i pomieszczenia. Wszystkie pomieszczenia o wszelakich 

funkcjach  w  obiektach  klinicznych,  szpitalnych,  przychodniach  i  innych 
związanych  z  działalnością  medyczną  i  ochroną  zdrowia  można  skutecznie 
chronić  dzięki  wykorzystaniu  farb  i  innych  powłok  zmodyfikowanych 

background image

4 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

dodatkiem  nanosrebra,  nanomiedzi  oraz  nanocząsteczek  dwutlenku  tytanu  o 
działaniu  fotokatalitycznym.  Gotowe,  użytkowane  już  pomieszczenia  można 
chronić  poprzez  wykonanie  na  ścianach,  sufitach  i  podłogach,  bezpośrednich 
powłok  natryskowych  z  wykorzystaniem  komponentów  nanosrebra.  Powłoki 
wykonywane  są  z  wykorzystaniem  urządzeń  natryskowych  o  specjalnej 
przystosowanej  do  nanopreparatów  konstrukcji.  Bieżącą  pielęgnację  i 
utrzymanie  czystości  pomieszczeń  oraz  mebli  i  sprzętów  wykonamy  przy 
użyciu  dostępnych  środków  myjących  i  czyszczących  zawierających  dodatek 
komponentu z nanosrebrem. 

d)  Przemysł skórzany i obuwniczy. 

We  wszystkie  elementy  i  materiały  do  produkcji  obuwia  od  podeszwy  do  cholewki 
jesteśmy  w  stanie  wprowadzić  nanocząsteczki  srebra  lub  miedzi.  Taki  but  uzyskuje 
permanentną  ochronę  grzybo-  i  bakteriobójczą.  Także  wprowadzenie  nanosrebra  do 
procesów  przygotowania  skór  –  garbarnie  –  nadaje  im  trwały  efekt  ochrony  przed 
rozwojem  grzybów  i  bakterii.  Zarówno  obuwie  jak  i  wszelkie  elementy  skórzanych 
tapicerek meblowych uzyskują nowy standard i jakość użytkowania. 

e)  Wentylacja i klimatyzacja. 

Komfort bytowania w pomieszczeniach, gdzie stosowane są systemy wentylacji i 
nawilżania bądź klimatyzowania powietrza jest bezsprzeczny. A jednak tak 
wyposażone pomieszczenia mogą się stać i często stają się niebezpiecznymi dla 
naszego zdrowia a czasami i życia pułapkami. Systemy tych urządzeń mają tendencje i 
zdolność do gromadzenia w swoich zbiornikach i przewodach kurzu oraz wilgoci. 
Tworzą tym samym w okresach, gdy nie są użytkowane (nawet kilku czy 
kilkunastogodzinnych) idealne środowiska do rozwoju całych kolonii bakterii i 
grzybów. Te kolonie z chwilą ponownego włączenia urządzeń natychmiast rozpylane 
są w całym powietrzu pomieszczenia. Osiadają na sprzętach ścianach, podłogach i 
elementach wyposażenia, natychmiast dostają się do dróg oddechowych 
przebywających w nich osób. Od tego momentu już tylko krok do „dziwnych”, 
niewiadomego pochodzenia, zbiorowych zakażeń. Silną i skuteczną barierą ochronną 
przed takimi zagrożeniami mogą być filtry powietrza impregnowane preparatami 
zawierającymi nanosrebro lub nanomiedź . Systematyczne stosowanie takiego 
rozwiązania ochroni zdrowie przebywających i pracujących w takich pomieszczeniach 
osób. Dla zakładów produkcyjnych gdzie obowiązują szczególnie wysokie normy i 
standardy bezpieczeństwa przed zagrożeniami mikrobiologicznymi, stosowanie tkanin 
i materiałów filtrujących z zastosowaniem impregnatów z nanosrebrem i nanomiedzią 
ogranicza niebezpieczeństwo wstrzymania produkcji i ogromnych strat finansowych w 
przypadku zakażenia powstałego drogą systemu wentylacji mechanicznej. 

f)  Przemysł włókienniczy. 

Odzież wykonana z materiałów zaimpregnowanych nanosrebrem przestaje być 
siedliskiem bakterii, zapobiega to rozkładowi potu a więc redukuje w znacznym 
stopniu nieprzyjemny zapach. Materace i pościel zaimpregnowana nanosrebrem i 
nanomiedzią wolne od bakterii i zagrzybienia spowodują ograniczenie ilość 
przebywających w niej roztoczy. Trwała ochrona jest nie do przecenienia, gdy w grę 
wchodzi bezpieczeństwo dzieci i osób cierpiących na astmę i alergie. 

 

 
 
 
 
 

background image

5 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

5.  Najpopularniejsze nanomateriały: 

 

NANOMATERIAŁ 

WŁAŚCIWOŚCI 

ZASTOSOWANIE 

NANO

S

R

E

B

R

O

 

- likwiduje bakterie 

powodujące rozkład potu i 

tym samym likwiduje jego 

nieprzyjemny zapach 

 

- odporne chemicznie (nie 

ciemnieje pod wpływem 

światła) 

 

- ochrania przed pleśnią, 

grzybami i chorobami 

 

-nietoksyczne (nie podrażnia 

i nie wywołuje reakcji 

alergicznych) 

 

- nie reaguje z kwasami 

organicznymi i 

chlorowodorem 

- uzdatnianie wody w 

basenach kąpieliskowych 

 

- kosmetyka i farmacja 

 

- uzdatnianie wody pitnej 

 

- produkcja żywności 

NANO

ZŁO

TO 

(„złota w

oda”)

 

- właściwości antybakteryjne znalazły zastosowanie w 

kosmetyce: stymuluje proces oczyszczania organizmu drogą 

skórną, stymuluje proces kolagenu, przyczyniając się do 

rekonstrukcji tkanki skórnej 

 

- lecznictwo: może hamować objawy chorób 

autoimmunologicznych, w chorobach reumatycznych działa 

przeciwzapalnie, pobudza układ odpornościowy 

NANO

MIE

 

- medycyna: działa dezynfekująco, reguluje metabolizm 

 

- gospodarstwo domowe i przemysł: chroni wodę pitną przed 

wieloma zanieczyszczeniami typu organicznego, 

uniemożliwia rozwój grzybów 

 

- kosmetyka: działa przeciwutleniająco w stosunku do 

wolnych rodników, zapobiega procesom starzenia naskórka, 

stosowane w kosmetykach przciwgrzybianych, poprawia 

wygląd skóry głowy 

background image

6 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

N

A

N

O

P

L

A

T

Y

N

A

 

- nie rozpuszcza się w 

wodzie królewskiej, gorącym 

stężonym kwasie siarkowym 

 

- najbardziej stabilna ze 

wszystkich znanych postaci 

platyny 

- medycyna: działa w 

zwalczaniu niektórych 

nowotworów (działając we 

krwi ludzi i zwierząt 

wspomaga proces 

katalitycznego niszczenia 

komórek rakowych) 

 

- kosmetyka: zmniejsza 

przebarwienia naskórka, 

wykazuje silne 

oddziaływanie 

dermatologiczne 

 

- przemysł: wykazuje dobre 

właściwości i aktywność w 

procesie katalitycznego 

oczyszczania spalin 

samochodowych, w procesie 

krakingu ropy naftowej 

wykazuje kilkukrotnie 
większą wydajność od 

typowych współcześnie 

stosowanych katalizatorów 

platynowych 

 

6.  Zagrożenia, jakie niesie ze sobą nanotechnologia: 

 

a)  Nanonowotwory. 

Pod  tym  pojęciem  kryje  się  wszelkie  niewłaściwe  funkcjonowanie  nanorobotów  lub 
nanoproduktów umieszczonych w ludzkim organizmie lub w środowisku naturalnym. 
Trudno  mówić  jak  będą  zachowywały  się  nanoroboty,  jednak  korzystając  z 
doświadczeń  pochodzących  z  biologii  (komórki  rakowe)  można  wysnuć 
przypuszczenie,  iż  podobnie  mogą  postępować  nanoprodukty.  Niebezpieczeństwem 
jest  zepsucie  się  nanomaszyny  i  jej  złe  funkcjonowanie,  które  może  objawiać  się: 
nadmiernym samoreplikowaniem (wewnątrz i/lub na zewnątrz człowieka, powodując 
liczne szkody), zmianą wykonywanej funkcji (zamiast regenerowania  – uszkadzanie, 
niepoprawne lokalizowanie niebezpieczeństw), nagromadzanie się w jednym miejscu 
(działanie na kształt biologicznych komórek nowotworowych). Rozwiązaniem wydaje 
się  być  umieszczenie  „bezpieczników”  (biologicznych  lub  technicznych)  wewnątrz 
nanomaszyny,  za  pomocą  których  będzie  można  wyeliminować  pojawiające  się 
problemy oraz na bieżąco śledzić ich działanie z wykorzystaniem nanosensorów. 

b)  Toksyczność. 

Na dzień dzisiejszy toksyczność nanotmateriałów (i nanocząstek) jest wciąż głównym 
problemem  w  powszechnym  używaniu  wielu  technik  i  wykorzystaniu  zastosowań 
nanoproduktów.  Jak  zostało  opisane,  wciąż  nie  jest  do  końca  pewne  jaki  wpływ  na 
środowisko mają istniejące nanocząstki (drobinki węgla, zanieczyszczenia; wyjątkiem 
są  molekuły  żelaza,  które  mogą  podróżować  wodami  głębinowymi  ok.  20  m  oraz 
pozostawać  aktywne  od  4  do  8  tygodni).  Obecnie  trwają  liczne  badania  nad 
zmniejszeniem toksyczności nanomateriałów. 

background image

7 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

c)  Wojsko. 

 
Nanoterroryzm. 
Wielkim  niebezpieczeństwem  jest  wykorzystanie  nanotechnologii  przez  organizacje 
terrorystyczne,  których  celem  są  głównie  miejsca  publiczne.  Należy  już  teraz 
przygotować  się  na  broń  zbudowaną  z  nanomateriałów  (np.  nanorurek  węglowych), 
która  nie  będzie  możliwa  do  wykrycia  przez  urządzenia  do  wykrywania  metali  lub 
środków  chemicznych  (np.  wprowadzenie  i  sterroryzowanie  załogi  samolotu  za 
pomocą  takiej  broni).  Ponadto  dużym  ryzykiem  byłoby  stworzenie  od  zera  (tzn.  na 
poziomie molekularnym) wirusów. Takie organizmy mogłyby być o wiele groźniejsze 
od  istniejących  obecnie  (np.  wąglik).  Innym  zagrożeniem  mogą  być  nanosensory, 
które  w  znaczny  sposób  ułatwiałyby  dotarcie  do  tajnych  informacji  oraz  zbierania 
informacji,  które  byłyby  użyteczne  do  podejmowania  działań  terrorystycznych  (np. 
określanie  średniej  liczby  osób  w  danym  miejscu,  określanie  położenia  jednostek, 
identyfikacja broni, jednostki, itd.). 
 
Działania wojenne.
 
Kolejnym zagrożeniem jest wykorzystanie nanotechnologii w regularnych działaniach 
wojennych.  Niebezpieczne  są:  tworzenie  nowych  broni  masowego  rażenia  (np. 
przenoszenie broni chemicznej i/lub biologicznej w ciele człowieka, zwierzęcia lub w 
roślinie  za  pomocą  nanokapsułek,  nowe  rodzaje  broni),  czy  też  innego  rodzaju 
produktów  (np.  mniejsze  komponenty  komputerowe,  nanosensory,  zmniejszenie 
kosztów  produkcji  sprzętów  wojskowych,  nowa  broń  wywiadowcza,  sprzęt  do 
rekonesansu). Co więcej  ogólne zastosowania wojskowe (np. wydajniejsze i  szybsze 
generowanie  i  przechowywanie  energii,  systemy  do  walki  informacyjnej,  logistyka, 
napęd, samonaprawianie, inteligentne materiały, nanoimplanty w ciele żołnierza (lub 
maszynie)  spowodują  znaczącą  przewagę  jednej  armii,  a  to  może  doprowadzić  do 
zachwiania ładu w światowym porządku. 

 

d)  Problemy społeczne. 

Stan  wiedzy  na  temat  nanotechnologii  jest  bardzo  niski.  Jeżeli  społeczeństwo  nie 
zostanie  przygotowane  na  wykorzystanie  nanoproduktów,  to  może  dojść  do  wielu 
nieporozumień,  nadużyć  oraz  licznych  nieprzyjemnych  sytuacji.  Wydaje  się,  iż 
zwiększenie  świadomości  oraz  wiedzy  na  temat  nanotechnologii  oraz  wszelkich  jej 
implikacji  powinno  być  priorytetem  w  opracowywaniu  planów  edukacyjnych 
(reklamy, projekty unijne, pogadanki w szkołach). 

e)  Wpływ nanomateriałów na środowisko. 

Wśród  zagrożeń,  jakie  stwarzają  one  dla  środowiska  przyrodnicze  wyróżnić  można 
zwiększoną  reaktywność  chemiczną  tych  substancji,  toksyczne  efekty  użytkowania 
nanoproduktów,  czy  też  problemy  z  utylizacją  nanoodpadów.  Sama  produkcja  tego 
typu  materiałów  niesie  ze  sobą  ryzyko  powstania  skażenia  środowiska 
przyrodniczego, z którym współczesna cywilizacja nie będzie sobie w stanie poradzić. 
Ryzyko  związane  jest  także  z  brakiem  środków  techniczne  do  monitorowania 
środowiska,  co  do  obecności  i  oddziaływania  nanocząstek  i  nanomateriałów  a  także 
brakiem  międzynarodowych  i  lokalnych  przepisów  prawnych  regulujących  kontrolę 
wytwarzania, użytkowania i utylizowania nanomateriałów. Tylko odpowiednia wiedza 
na  temat  nanoproduktów  umożliwi  ich  wykorzystanie,  gdyż  bez  niej  wprowadzenie 
nanomateriałów do środowiska przyniesie więcej szkód niż korzyści. 
 
 

background image

8 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

f)  Wizje katastroficzne. 

„Grey  goo  scenario”  przedstawia  sytuację,  w  której  samoreplikujące  się  assemblery 
(nanoroboty,  które  są  w  stanie  przesuwać  atomy)  wymykają  się  spod  kontroli 
człowieka  i  zaczynają  się  powielać,  niszcząc  tym  samym  świat  (lub  znacznie  go 
zmieniając).  Przeciwdziałać  takiemu  rozwojowi  przypadków  należałoby  w 
następujący  sposób:  umieścić  „bezpieczniki”  wewnątrz  nanomaszyn,  ciągle 
nadzorować  ich  pracę,  stworzyć  „nadzorców”.  Obecnie  pogląd  ten  jest  podważany  i 
zaliczany do niemożliwych (m.in. przez Richarda Smalleya, laureata nagrody Nobla), 
jednak bezpieczniej jest przyjąć postawę, iż zanim pogląd nie zostanie niepodważalnie 
obalony, to jest możliwy. Jako bardziej prawdopodobny wymieniany jest „green goo 
scenario” (sztuczne organizmy oparte na DNA uciekają z laboratoriów i  wyrządzają 
olbrzymie szkody w środowisku). 

 

7.  Przyszłość nanotechnologii: 

  Elektronika molekularna: 

Litografia  i  technologia  cienkich  warstw  są  kluczowymi  technikami,  które 
umożliwiają kontynuację zmniejszania rozmiarów obwodów scalonych, w celu 
zwiększenia  zarówno  stopnia  upakowania  jak  i  szybkości  operacji. 
Miniaturyzacja  została  osiągnięta  przez  konstruowanie  coraz  mniejszych 
urządzeń od makro- do mikroskopowych. Koncepcja wytwarzania elementów 
elektronicznych,  poczynając  od  najprostszych  elementów  funkcjonalnych 
poprzez  ich  łączenie  w  większe  układy  funkcjonalne,  ma  zasięg 
interdyscyplinarny  i  obejmuje  fizykę,  chemię,  elektrotechnikę  i  biologię. 
Postęp technologiczny w chemii, biochemii i mikromanipulacji zwraca uwagę 
naukowców na nowe możliwości budowy złożonych struktur cząsteczkowych, 
a  w  tym  molekularnych  mechanizmów  i  urządzeń  elektronicznych. 
Elektroniczne komputery molekularne powinny być łatwiejsze do zbudowania 
i analizy. 

  Inżynieria skaningowa efektu tunelowego: 

W mikroskopie STM ostrze sondy przesuwane jest w nanometrowej odległości 
od  badanej  powierzchni.  Niewielka  różnica  potencjałów  pomiędzy  próbką,  a 
sondą  wywołuje  przepływ  prądu  przez  cienką  warstwę  nieprzewodzącego 
medium  (na  przykład  powietrze,  próżnia,  warstwa  tlenkowa).  Jest  to  prąd 
tunelowanych  elektronów,  który  zależy  w  sposób  wykładniczy  od  odległości 
pomiędzy  próbką  a  ostrzem  sondy.  Jeżeli  próbka  jest  skanowana  równolegle 
do powierzchni a prąd tunelowania utrzymywany na stałym poziomie poprzez 
zmiany  odległości  sondy  w  taki  sposób,  że  prąd  jest  stały,  wówczas 
przesunięcia  sondy  są  dokładną  reprezentacją  topografii  próbki.  Mikroskopia 
wykorzystująca  efekt  tunelowy  jest  przykładem  znacznego  postępu,  jaki 
dokonał  się  w  dziedzinie  pomiaru  gładkości  powierzchni  w  ostatnich  latach. 
Otworzyły  się  dzięki  niej  nowe  drogi  budowy  podzespołów  o  niewielkich 
rozmiarach. 

  Chemia supramolekularna: 

Chemia  supramolekularna  jest  bardzo  młodą  dziedziną.  Jej  zasadniczą  bazę 
tworzą  postęp  w  dziedzinie  chemii  eterów  koronowych  i  kryptandów  oraz 
badania nad samoorganizacją molekuł (np. membrany, micele, półprzewodniki 
oraz  przewodniki  organiczne).  W  taki  sam  sposób  jak  kombinacje  atomów 
tworzą  molekuły,  kombinacje  składników  molekularnych  prowadzą  do 
układów  supramolekularnych  (supramolekuł).  Istnieją  co  najmniej  cztery 
powody uzasadniające tę tendencję: 

background image

9 

K. Maciejewska, M. Martyła „NANOTECHNOLOGIA”

 

 

o  Wysoki stopień rozwoju chemii molekularnej 
o  Wielki postęp metod syntezy 
o  Stałe poszukiwanie nowych zjawisk chemicznych 
o  Potrzeba wypełnienia luki pomiędzy chemią i biologią. 

  Realizacja sieci neuronowych: 

Integracja  badań  nad  sztuczną  inteligencją,  bioniką,  inżynierią  genetyczną, 
nanotechnologią  i  telekomunikacją  może  doprowadzić  do  wytworzenia 
zupełnie  nowej  sytuacji  w  dziedzinie  wykorzystania  ludzkiej  wiedzy  w 
technologii.  Ta  przyszła  era  zwana  “Conscious  Technology”  może  być 
scharakteryzowana  jako  okres  celowego  działania  na  rzecz  integracji 
technologii z pozostałą wiedzą ludzką. 

  Kropki kwantowe: 

Odkrycie  kropek  kwantowych  otwiera  ogromne  możliwości  badawcze  i 
zapowiada  bardzo  interesujące  wyniki  naukowe.  Nowe  właściwości 
otrzymanych  struktur  znajdą  zastosowanie  w  elektronice  i  optyce.  Kropki 
kwantowe  mogą  być  również  stosowane  jako  materiały  absorbujące  lub 
emitujące  światło  o  dowolnej  długości  fali.  Dzięki  nim  będzie  można 
skonstruować 

bardziej 

wydajne 

precyzyjniej 

strojone 

lasery 

półprzewodnikowe. 

W  typowym  półprzewodniku,  charakterystyczną 

odległością  jest  tak  zwana  droga  swobodna  (odległość  między  kolejnymi 
rozproszeniami)  elektronu.  Typowa  droga  swobodna  elektronu  w  paśmie 
przewodnictwa  wynosi  około  10  nm.  Tak  więc  elektron  w  kostce 
półprzewodnika  o  boku  długości  10  nm  pozostaje  w  zasadzie  uwięziony  w 
punkcie,  będąc  zdelokalizowany  wokół  niego,  zgodnie  z  zasadą 
nieoznaczoności. 

  Nanotechnologia obliczeniowa: 

Projektowanie i modelowanie maszyn molekularnych jest całkowicie możliwe 
nawet  przy  stosowaniu  współczesnych  technologii.  Ponadto,  takie 
modelowanie  jest  tanią  i  stosunkowo  łatwą  drogą  badania  szerokiej  gamy 
możliwych  maszyn  molekularnych.  Pozwala  to  na  szybkie  stwierdzenie  i 
eliminację  oczywistych  ograniczeń  projektu  a  następnie  jego  poprawę  i 
bardziej  wnikliwą  analizę  nowej  wersji.  Za  pomocą  odpowiedniego 
oprogramowania  (CAD)  modelowania  molekularnego  (włączając  w  to 
dostępne  w  chwili  obecnej  pakiety  chemii  obliczeniowej,  jak  na  przykład 
mechanikę  molekularną  oraz  programy  półempiryczne  i  ab  initio),  można 
komputerowo  planować  rozwój  systemów  wytwarzania  na  poziomie 
molekularnym, podobnie jak współczesne Boeingi są “budowane” i testowane 
w “locie” za pomocą komputerów, zanim się je rzeczywiście zbuduje. 

 

8.  Literatura: 

- www.wikipedia.org.pl  

- www.nano-tech.pl  

- Dręczewski B., Herman A., Wroczyński P., ,,Nanotechnologia- stan obecny i 
perspektywy
”, Gdańsk 1997  

- Szponder D. K., „Nanomateriały w środowisku – korzyści i zagrożenia”, V 
Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, Kraków 2010