Nanotechnologie

Wie hat sich die Nanotechnologie im Laufe der Jahre entwickelt?

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Die Nanotechnologie ist auf dem neuesten Stand des modernen technologischen Fortschritts. Es handelt sich um die innovative Technologie, mit der Computer und Transistoren mit dem berüchtigten Mooreschen Gesetz Schritt halten können. Es wird auch die moderne Medizin und Behandlung revolutionieren.

Die moderne Nanotechnologie, eher die Fähigkeit, Atome und Strukturen in der Größe von Nanometern sorgfältig zu verändern, unterscheidet sich stark von den Arten der Nanotechnologie der Vergangenheit. Die Nanotechnologie als Feld menschlicher Innovation gibt es jedoch seit ungefähr dem 4. Jahrhundert nach Christus.

Um einen besseren Einblick in die moderne Nanotechnologie zu erhalten und zu erfahren, was unsere Fähigkeit zur Bearbeitung von Atomen und Molekülen beeinträchtigt hat, werfen wir einen Blick auf alle Fortschritte und Entwicklungen, die in dieser Branche im Laufe der Geschichte gemacht wurden.

Der Beginn der Nanotechnologie

Frühe Beispiele für Nanotechnologie, die vom Menschen genutzt werden, sind innovative Materialien, die für bestimmte Zwecke entwickelt wurden. Das früheste Beispiel für die Verwendung von Nanopartikeln bei der Materialerstellung eines Objekts stammt aus dem Lycurgus Cup aus dem 4. Jahrhundert. Kolloidales Gold und Silber wurden in das Glas des Bechers eingemischt, so dass er undurchsichtig grün und rot sein kann, je nachdem, woher die Lichtquelle kommt, von der er stammt.

Kolloidales Gold und Silber sind Nanopartikel, die heute noch für viele ihrer vorteilhaften Eigenschaften verwendet werden. Diese frühe Verwendung von Nanopartikeln bei der Gestaltung von Glasmaterialien wurde jedoch in den nächsten hundert Jahren ohne große Innovationen fortgesetzt.

Die Innovation in Bezug auf Nanopartikel war größtenteils nur langsam, da der Mensch keine einfache Möglichkeit hatte, diese Partikel zu untersuchen oder gar zu verstehen, dass sie in größerem Umfang existierten.

VERBINDUNG: IST NANOTECHNOLOGIE FÜR IHRE GESUNDHEIT SCHÄDLICH?

Zwischen den ersten Anwendungen der Nanotechnologie und bis zum 17. Jahrhundert wurden Nanopartikel in Keramikglasuren verwendet, hauptsächlich in Form von Silber- oder Kupfernanopartikeln. Diese Zusätze gaben den Glasuren einen metallischen Glanz, der mit keinen anderen Glasuren der Zeit erzeugt werden konnte.

Während dieser langen Entwicklungsphase haben die Handwerker auch mehr Wissen in der Arbeit mit Materialien gewonnen, die Nanopartikel enthielten, um in Buntglasfenstern satte Farben zu erzeugen.

Zwischen der 13. und 18. Jahrhundert wurden Nanopartikel für die Entwicklung von Damaskusklingen verwendet, um von der Zerbrechlichkeit von Glas und Keramik abzuweichen. Handwerker, die bei der Herstellung dieser Klingen verschiedene Stahlschichten zusammenfalteten, stellten unwissentlich Kohlenstoffnanoröhren her, die die Klingen unglaublich stark und gleichzeitig unglaublich leicht machten.

Alle diese Anwendungen der Nanotechnologie wurden in erster Linie von erfahrenen Handwerkern durchgeführt, die durch raffinierte Verfahren die weltweit besten Materialien herstellten. Erst Mitte des 19. Jahrhunderts begann sich die Entwicklung der Nanotechnologie wirklich zu beschleunigen, hauptsächlich aufgrund neuer Innovationen.

Was brachte die Nanotechnologie in die Moderne

1857 entdeckte ein als Michael Faraday bekannter Wissenschaftler erstmals kolloidales Gold. Während kolloidales Gold vor Jahrhunderten in Materialien verwendet wurde, wurde es zum ersten Mal isoliert und beobachtet, um unter verschiedenen Lichtbedingungen unterschiedliche Farben zu erzeugen.

Es würde jedoch weitere 80 Jahre dauern, bis jemand diese Nanopartikel direkt untersuchen könnte.

Erwin Müller erfand 1936 im Siemens-Forschungslabor das Feldemissionsmikroskop. Dieses Mikroskop war das erste, das die Abbildung von Materialien auf nahezu atomarer Ebene ermöglichte. Dies war ein bedeutender Schritt, um Nanopartikel in dem Maßstab untersuchen zu können, in dem sie existieren.

Bis 1950 entwickelten zwei Forscher eine starke Theorie, wie kolloidale Materialien in einem Labor gezüchtet werden können. Dies war der erste Schritt, um Nanomaterialien kontrolliert und entschlossen herstellen zu können. Dies führte letztendlich zur Verwendung kolloidaler Materialien in Farben, Filmen und Papier.

Im nächsten Jahr, 1951, wurde jedoch die nächste Mikroskopentdeckung gemacht, die die Forschung der Nanotechnologie beeinflusst. Erwin Müller hat erneut ein Mikroskop erfunden, diesmal das Feldionenmikroskop. Dies ermöglichte die Abbildung der Anordnung der Atome, wobei zunächst Wolframatome abgebildet wurden.

Kurz nach diesen Entwicklungen von Atommikroskopen entdeckten die Ingenieure Wege, um molekulare Strukturen zu manipulieren. Arthur von Hippel war ein Forscher am MIT, der den Begriff Molecular Engineering geprägt hat. Er arbeitete in der Dielektrik und anderen kleinen elektronischen Geräten und nutzte die Molekulartechnik bei der Entwicklung von Transistoren.

VERBINDUNG: WIE NANOTECHNOLOGIE DIE WEISE VERÄNDERT, DIE WIR COMPUTER BAUEN UND DESIGNEN

Die Erfindung dieser molekularen Mikroskope markierte die größte Verschiebung in der Entwicklung der Nanotechnologie. Bis 1958 wurde die integrierte Schaltung mit Hilfe der Nanotechnologie erfunden. Bis 1959 gab Richard Feynman den ersten Lektor für Technologie auf atomarer Ebene, der historisch den Beginn der Entwicklung der Nanotechnologie markierte.

Die ersten beiden von Müller entwickelten Mikroskope waren der Schlüssel zum Start der ersten Nanotechnologiearbeit. 1981 entwickelten Gerd Binnig und Heinrich Rohrer das Rastertunnelmikroskop und veränderten das Feld für immer.

Dieses Mikroskop war das erste, mit dem Wissenschaftler Bilder von Atomen sehen konnten, was den beiden Wissenschaftlern 1986 den Nobelpreis einbrachte.

Später im Jahr 1986 erfand Gerd Bennig, der jetzt mit Calvin Quate und Christoph Gerber zusammenarbeitet, das Rasterkraftmikroskop, mit dem Materialien bis zu einem Bruchteil eines Nanometers gemessen und manipuliert werden können. Dies bedeutete, dass Ingenieure und Wissenschaftler nun die in Nanopartikeln vorhandenen Kräfte untersuchen konnten.

All diese Entwicklung im letzten 1500 Jahre führte bis zu dem Punkt im Jahr 1989, an dem Don Eigler und Erhard Schweitzer manipulierten 35 Einzelperson Atome zum ersten Mal in der Geschichte. Sie ließen die Atome das IBM-Logo buchstabieren und markierten den Beginn des Einsatzes der angewandten Nanotechnologie oder der Manipulation von Atomen speziell zu unserem Vorteil.

Der Rest der Geschichte ist Geschichte. Nach der Entwicklung dieser Mikroskope, mit denen Ingenieure Nanopartikel beobachten und manipulieren konnten, wurde die Nanotechnologie ins Rampenlicht gerückt, wozu Menschen im Bereich der technologischen Entwicklung in der Lage waren.

Heute arbeitet die Nanotechnologie in vielen Branchen, mit denen wir täglich eng zusammenarbeiten, von Computern bis hin zu Kosmetika. Wir können den Wissenschaftlern hinter diesen frühen Erfindungen für all die Nanotechnologie-Innovationen danken, die stattgefunden haben und die sicher kommen werden.


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