Nanotekniikassa

Nanotekniikka on tutkimus- ja teknologiasektori, joka käsittelee aineiden ja rakenteiden suunnittelua sekä valmistusta nanometrisellä asteikolla, noin 1–100 nanometriä. Tällainen pienikokoinen hallinta voi muuttaa materiaalien ominaisuuksia ja mahdollistaa uusia sovelluksia sekä elektroniikassa että biotieteissä.

Lähestymistavat jakautuvat usein top-down- ja bottom-up-virtauksiin. Top-down -menetelmät jakavat suuria rakenteita pienemmiksi, esimerkiksi litografian tai saostumisen avulla. Bottom-up -lähestymisessä atomit ja molekyylit kootaan haluttuihin järjestyksiin, mikä voi tuottaa yksittäisiä nanokomponentteja.

Sovellusalueet ovat laajoja: elektroniset komponentit ja muistiteknologiat, nanomateriaalien ominaisuuksien parantaminen sekä katalyysi ja energianvarastointi; lääketiede kohdennettuja lääkeaineita ja diagnostiikka; ympäristöteknologiat kuten vedenpuhdistus ja energiantuotannon tehostaminen.

Valmistuksessa käytetään monia tekniikoita sekä rakenteiden muotoilua että pinnan karakterisointia; tyypillisiä menetelmiä ovat kemiallinen syntetisaatio, fysikaalinen kasvatus sekä atomien hallinta. Karakterisointi hyödyntää TEM:ia, SEM:ia, AFM:ää ja STM:ää sekä spektroskopian työkaluja.

Turvallisuus ja sääntely etenevät rinnakkain tutkimuksen kanssa. Nanomateriaalien terveys- ja ympäristövaikutukset sekä tuotannon skaalaaminen voivat tuoda riskejä. Kansainväliset standardit ja suositukset, kuten ISO/TC 229, ohjaavat tutkimusta ja tuotantoa.

Historian leimaavat Feynmanin 1960-luvun puheet sekä 1980-luvun kehitys STM-tekniikassa. Nykyisin nanotekniikka on globaali tutkimus- ja teollisuusala, joka yhdistää kemian, fysiikan, materiaalitieteen ja biotieteen.