NANOTEKNOLOGIA

NANOTEKNOLOGIA

Nolakoa izango da bizitza 25 urte barru?1

1. Zer da nanoteknologia?Seguruenik, behin baino gehiago entzun dituzu honako hauek: 14.000 milioi urte ditu Unibertsoak- duela 14.000 milioi urte gertatu zen Big Bang delakoa-, 5.000 milioi barru itzaliko da Eguzkia, 300.000 km/seg-ko abiadurarekin bidaiatzen du argiak eta ezinezkoa da arinago mugitzea. Izugarri handiak dira zenbaki horiek eguneroko bizitzan erabiltzen den eskalarekin alderatuta, eta ez dugu ezertarako ere pentsatzen zer esanahi duten. Era berean, ez dugu batere ahaleginik egiten kantitate harrigarri horiek nola zehaztu diren ulertzeko. Gauza bera gertatzen da beste muturrean, hau da, gauza txiki txikiekin. Dakigunez, atomoak- protoiak, neutroiak eta elektroiak

atomoek beren barrualdean- deituriko

partikula oso txikiek osatzen dute materia.

Atomoak hain txikiak direnez, 100 milioi

atomo urre koka ditzakegu 1 cm-ko

distantzia batean. Masa ere hain txika

denez, 1,204.1024 atomo hidrogeno eta

6,02.1023 atomo oxigeno ditugu 18 g uretan1. irudia. Urrezko gainazala tunel efektuko mikroskopioarekin. Banakako atomoak bereiz ditzakegu.1.1 Zer dakizu nanoteknologiaren gainean?Bete ezazu beheko taula. Ezkerreko zutabean idatz ezazu zer dakizun uneotan nano-zientziaren eta nanoteknologiaren gainean, eta eskuinaldekoan esan ezazu zer jakin nahi duzun gai horiek direla-eta.

ZER DAKIT NANOZIENTZIA ETA NANOTEKNOLOGIARI BURUZ?ZER JAKIN NAHI DUT NANOZIENTZIARI ETA NANOTEKNOLOGIARI BURUZ?

2

1.2 Informazioa biltzea nanoteknologiaren gaineanIreki itzazu web horrialde hauek informazioa biltzeko:https://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnologiahttp://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia.htmhttp://www.portalciencia.net/nanotecno/Idatz ezazu web orrialde hauetan aurkitu duzun informaziorik garrantzitsuena edo interesgarriena iruditu zaizuna. TAMAINAK BADU BERE GARRANTZIALatineko nanus-etik (ipotxa; txikia) dator nano aurrizkia. Zientzian eta teknologian, 10-9 adierazten du, hau da, mila milioirena (0,000000001). Hortaz, metro baten mila milioirena da nanometroa (nm); giza ile baten diametroa baino hamar mila bider txikiagoa da tamaina hori.Fisikaren oinarrizko printzipioak (Fisika klasikoa) balia ditzakegu ohiko tamaina duten objetuen propietateak eta portaera azaltzeko. Hala ere, XIX. Mendearen bukaeran eta XX.aren hasieran, Fisika klasikoaren ezagutzak azaltzerik ez zuen zenbait portaera behatu ziren. Nagusiki, partikulen tamaina oso txikia denean behatzen da portaera hori, eta oharkabea da eguneroko bizitzan. Eskala nanometrikoan, ordea, oso ezberdinak dira Fisikaren printzipioak eta behatzen diren materialen propietateak, ondorioz, Fisika Kuantikoa behar dugu portaera berri hori ulertzeko. Efektu kuantikoek ahalbidetzen dute, hain zuzen, funtzio eta portera berriak dituzten materialak eta prozesuak garatzea.Eskala nanometrikoan materiak propietate berri eta ezezagunak aurkezten ditu.

Eskala nanometrikoan, materiaren portaeran agertzen diren fenomeno eta propietateen azterketaren ondorioz, atomo eta molekula mailan materia manipulatzeko eta egitura berriak sortzeko ahalbidetzen duen teknologia berrien multzoari NANOTEKNOLOGIA deritzo.1959ko abenduan egindako hitzaldi ospetsuan (There is plenty of room at the bottom) azpimarratu zuen Richard P. Feynman-ek zer aukera egon daitezkeen eskala horretako materialekin eta dispositiboekin lan egiten bada. Hala ere, 1971ra arte itxaron behar izan genuen Nanoteknologia terminoa entzuteko, Norio Taniguchi fisikari japoniarrak erabili zuen ultra-prezisioko makinarian aplikatutako teknikaren gainean hitz egiteko. Dena dela, 1981ean jar dezakegu Nanozientzia eta Nanoteknologiaren jaiotze-urtea, Gerd Binnig eta Heinrich Rohrer zientzilariek tunel efektuko mikroskopioa asmatu zutenean.1.3 Ordena ezazu kronologikoki izen hauek: Richard Feynman, Norio Taniguchi, Gerd Binnig eta Heinrich Rohrera) Idatz ezazu laburki zein izan den bakoitzaren ekarpena

b) Ikertu ezazu zientzilari hauen artean Nobel saridunik ote dagoen eta horrela bada esan ezazu ze urtean eta ze lanaren ondorioz izan ziren sarituak.

32. Nanoteknologiaren tresnakNola lortu daiteki hain maila txikian materia manipulatzea?Horretarako 1981ean Tunel efektuko mikroskopioarenaurkikuntza funtsezkoa izan zen.

Tunel efektuko mikroskopioa (STM)1981. urtean, IBM enpresak Zurich-en duen egoitzan, Heinrich Rohrer eta Gerd Karl Binnig fisikariek aurrerapauso ederra eman zuten. Mekanika kuantikoaren ekuazioek elektroiek molekula batetik bestera salto egiteko ahalmena dutela iragarri zuten. Probabilitate erreala bazegoen, behintzat. Ideia horren eskutik, inoiz lortutako zehaztasun handieneko mikroskopioa asmatu zuten (Scanning Tunnel Microscope, STM).

2. irudia. STM bitartez lorturiko atomo multzo baten irudia

Elektroiek metalezko orratz batetik edozein azaletara salto egin dezakete, nahiz eta bien arteko distantzia handia izan. Beraz, orratza azalaren gainetik pasatuz gero, elektroi gehiagok egingo dute salto distantzia hori txikiagoa denean (azaleko atomo bat besteen gainean dagoenean, adibidez) eta korronte elektrikoaren intentsitatea handitu egingo da. Hortik abiatuta, STMk azal horren irudikapena egin dezake maila atomikoan. Atomoak "ikusteko" modua da. Gainera, elkarrekintza handia lortzen bada, tresna hori atomoa hartu eta lekuz aldatzeko gai da. Horrela, nahi diren egiturak sor daitezke, nanomakinak barne.Fisikaren kontzeptu hauekin lotura zuzena ez dugunontzat nahiko konplexua da baina era berean liluragarria ere.

STM mikroskopioa hobeki ulertzeko, bideo batzuetara lotura:

https://www.youtube.com/watch?v=ca4ZJGwgw7Ehttps://www.youtube.com/watch?v=rAnomS-0o_Mhttps://www.youtube.com/watch?v=Px0LHe1074c4Indar atomikoko mikroskopioa (AFM)

(Atomic Force Microscope, AFM) STM mikroskopioaren oinarri berbera du baina orratza eta atomo eta molekulen arteko korronte elektrikoaren intentsitatearen aldaketa neurtu ordez, hauen arteko interakzioko indar atomiko eta molekular nimioak hautematen ditu eta indar horien aldaketa ordenagailu batean jaso eta honen. bitartez, aztertutako azaleraren atomoz atomoko irudia ematen digu.Mikroskopio hau STMa ez bezala aztertu beharreko materialak eroaleak ez direnean (lagin biologikoak) erabiltzen da.

3. irudia. AFMren eskema 4. irudia. Zelulak AFM bitartez ikusiak3. HiztegiaFurellenoak: 1985. urtean Curl, Kroto eta Smalley-k (1996.ko Nobel saridunak) karbono atomoz osaturiko esferak aurkitu zituzten eta Buckyballs edo furelleno izena eman zioten. Furelleno bat 60 atomo karbonoz osaturiko nanoegitura bat da, ikosaedro (futbol baloi) baten itxura duena eta dituzten ezaugarriei esker aplikazio askotarako baliagarriak dira. 5. irudia. Furellenoa5

Nanohodiak: Ezagunenak karbono atomoz eginikoak dira. Tutu- formako egitura nanometrikoak dira. Diametro nanometrikoa dute eta bere luzera 1 milimetrora iritsi daiteke. Erresistentzia handiko zuntzak egiteko gaitasuna dute, oso eroale elektriko onak dira, oso arinak dira eta metalak eta karbono zuntzak baino elastiko -tasun handiagoa dute 6. irudia. Karbonozko nanohodiak

Grafenoa: Karbono atomo geruza bakar batez eratutako xaflaz osaturiko materiala da. 2010eko Nobel saria jaso zuten A.Gueim eta K.Novosiolov fisikariek aurkitu zuten eta bere propietateengatik Material Jainkotiarra bezala ezagutzen da. 7. irudia. Grafenoaren egitura hexagonala 8. Irudia. Grafenozko pantaila malgua Altzairua baino 100 aldiz gogorragoa da, oso malgua eta elastikoa , gardena, arina eta bero eta elektrizitatearen eroale ona.Propietate guzti hauek direla eta hainbat erabilpen izan ditzake elektronika eta teknologiaren alorrean (ukimenezko pantaila malguak, argazki kamera sentikorragoak) Nanobot: Nanoagente izenaz dira ezagunak. Hainbat helburuekin sortutako errobot nanometrikoak dira6 9. irudia. Nanobotak globulo gorrietan eragiten

Nanomakina: Maila molekularrean objetuak maneiatzen dituen makina da. Etorkizun ez oso urrunean ezaugarri hauek dituen makina eraikitzeko gai izango direla diote. 10. irudia. Nanohodiz eginiko nanomakinaren simulazioaZelula artifizialak: Modu artifizialean zelulak ekoiztea lortu da (Craig Venter Institutoa 2010). Oso eranginkorrak izango lirateken zelulak lortzea da helburua, nanomedikuntzaren eremuan erabiltzeko; adibidez birusak deusezteko 11. irudia. Zelula artifizial baten irudiaOrdenagailu kuantikoak: Bit kuantikoekin lan egingo luketen atomoetaz ari gara. Maila honetan fisika kuantikoaren legeak eragiten dute. Horren ondorioz i nformazioa ohiko ordenagailuek baino askoz azkarrago prozesatzeko balioko lukete.7

Material adimendunak: Nanoteknologiaren bidez lortutako materialak, non, beren ezaugarriak kontrolatuak eta aldatuak izan daitezkeen hala nahi izanez gero 12. irudia. Argiarekin pizten den eraldaturako ehuna4. AplikazioakGaur egun, 1.000 inguru dira merkaturatu diren eta teknologia hau erabiltzen duten nanoekoizkinak. Beste asko bidean dira. Hona hemen adibide batzuk:- Medikuntzaren alorrerako, ingurumenaren kontrolerako eta produktu kimikoak ekoizteko nanosentsoreak.

- Energia berriztagarrien iturrietarako teknika fotoboltaiko hobeak.

- Maerial oso arinak eta sendoak industria militar eta aeronautikorako eta automoziorako.

- Elikagaietarako bilgarri adimenduak, produktuei itxura freskoa emateko.

- Eguzkiaren izpi ultramoreen babeserako kremak.

-Ezin urratuzko beira.

- Zikintzen ez diren eta garbitu arren ezaugarriak galtzen ez dituzten jantziak.

- Bere burua kanpoko laguntzarik gabe konpontzen diren errepideak eta babesteko hesiak.- Argiaren potentzia erabiliz, internet 100 aldiz azkarragoa egiteko teknologia nanometrikoa.

- Informazioa biltegiratzeko gailu molekularrak, ordenagailu kuantiko bezala ezagutzen dena.

- Ezaugarri oso egonkorrak dituzten pinturak.

- Uraren arazketa egiteko erangikorragoak diren iragazkiak...8Nanoteknoligiaren aplikazio desberdinei buruz gehiago jakiteko bideo hauek ikus ditzakezu:

Nanoteknologiaren erabilpenak (ingelesez): https://www.youtube.com/watch?v=Z23irIdeRwINanomakinak eta energia:

https://www.youtube.com/watch?v=KMSNFE1DRCQMarterako bidaia.Mikrorobotak medikuntzan:

https://www.youtube.com/watch?v=vPDqtCkELt0Grafenoa. Jainkoaren materiala:https://www.youtube.com/watch?v=Pgt5y3za_JoNanobots:

https://www.youtube.com/watch?v=Pgt5y3za_JoGehiago sakondu nahi baduzu hemen duzu nanoteknologiaren alorrean Espainian ikertzaile batzuekin eginiko elkarrizketak:Zer dakigu nanoteknologiaz (I) . Grafenoa:https://www.youtube.com/watch?v=vPDqtCkELt0Zer dakigu nanoteknologiaz (II) .Nanohodiak:https://www.youtube.com/watch?v=6TWvD2ljAugZer dakigu nanoteknologiaz (III). Materialeen magnetismoa:

https://www.youtube.com/watch?v=6TWvD2ljAugZer dakigu nanoteknologiaz. Molekula organikoen elkarrekintza elektronikoak:https://www.youtube.com/watch?v=6TWvD2ljAugZer dakigu nanoteknologiaz. Nanomedikuntza:https://www.youtube.com/watch?v=OxgSO5k4dwcZer dakigu nanoteknologiaz. Nanoelektronika:https://www.youtube.com/watch?v=OxgSO5k4dwc5. Ba al zenekiena) Osakako Unibertsitateko zientzilari japoniarrek nanoarkatza lanabesa garatu dute. Arkatz nimio honek atomoz atomo idatz dezake. Zientzilariek silizioaren ikur kimikoa (Si) atomoen bidez idatzi zuten. Hitz osoak 2x2 nanometro neurtzen ditu. Horrek esan nahi du, Si hitza 40.000 aldiz idatzi eta perpaus horren zabalerak ez lukeela giza ile baten zabalera gaindituko.

13. irudia. Sihitza maila atomikoan idatzia

9

b) Hainbat betebeharretarako nanoinsektuak garatzen ari dira gaur egun.Adibidez, Europako hainbat alorretako ingeniariz eta zientzilariz osatutako talde batek nanoiurri errobotikoak ditu gogoan. Marteko eta beste planetetako gainazalean bizi izateko izango dira diseinatuak.

INCLUDEPICTURE "https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ9iPOQXpO4kmKyc1IeJonI4CHXeDA2lvVe-VRauIvqmG05euJU" \* MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE "https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ9iPOQXpO4kmKyc1IeJonI4CHXeDA2lvVe-VRauIvqmG05euJU" \* MERGEFORMATINET Alemanian aldiz, edozein zeregin egiteko elkarri laguntzen dioten nanoerrobot autonomoak garatzen ari dira.

Bestalde E.E.U.Uko armadak espioitzarako nanoinsektuak garatzen ari da.

Bideoak: Espioitzarako mikrohegazkinak:https://www.youtube.com/watch?v=2T72zls-5fwInsektu itxurako errobotak:http://www.youtube.com/watch?v=il39EZRu3Bg10