Наноархитектоника - Nanoarchitectonics

Наноархитектоника в биологии: самосборка из липиды (а), белки (б) и (в) SDS -циклодекстрин комплексы. SDS - это поверхностно-активное вещество с углеводородным хвостом (желтый) и SO₄ голова (синяя и красная), а циклодекстрин - сахарид кольцо (зеленые атомы C и красные O).

Наноархитектоника в химии: трансмембранная хлористый канал, образованный самосборка фумарамидов

Наноархитектоника это технология, позволяющая создавать наноразмерные структурные единицы, обычно группу атомы или же молекулы, в предполагаемой конфигурации. В нем задействованы два основных процесса: нано-создание и наноорганизация. Наноорганизация включает перестановку структурных единиц по желаемому образцу, в то время как нано-создание - это синтез новых материалов, которых нет в природе. Например, сняв атомарные листы графит плита, новый наноматериал графен может быть получен, который по своим свойствам сильно отличается от графита.

Наноархитектоника не ограничивается созданием нано и наноорганизацией, а скорее использует эти методы для понимания и использования основных функций материалов. Важные технологии для достижения этой цели включают манипулирование отдельными атомами и молекулами посредством физического взаимодействия, химические реакции, прикладные поля или самосборка.

Примеры

Типичным примером наноорганизации является разработка наноэлектроника схема. Сложные электронные устройства производятся экспериментально с использованием ранее открытых материалов, таких как углеродные нанотрубки, фуллерены, графен, одиночные молекулы, имеющие функциональные группы и т. д. Однако их практическое использование невозможно без технологии (наноорганизации), позволяющей интегрировать и связывать эти устройства в систему.

Примеры таких технологий:^[1]

Физические манипуляции с атомами и молекулами уже достигаются с помощью, например, атомно-острых игл сканирующий туннельный микроскоп или атомно-силовой микроскоп.
Химические манипуляции могут быть реализованы, например, с помощью электрохимический реакции, вызванные локализованным электрическим полем в наноэлектронном устройстве или через локальные полимеризация.
Манипуляция, индуцированная полем, - это широко исследуемое направление, в котором контроль над атомами или молекулами достигается с помощью различных комбинаций электрических, магнитных, упругих и других полей. Хорошо известный пример - это манипулирование отдельными атомами с помощью лазер балки ("оптический пинцет ").
Самостоятельная сборка обычно включает более слабые взаимодействия, такие как силы Ван дер Ваальса. Распространенные примеры самосборки - рост молекулярный кристалл, например, снег.

История

Важность архитектоники в нанонауке и нанотехнологиях впервые была подчеркнута в 1999 г. Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA).^[1]^[2] В следующем году состоится первый Международный симпозиум по наноархитектонике в г. Цукуба, Япония. В 2003 г. срок наноархитектоника был впервые упомянут в рецензируемой статье немецкой группой из Freie Universität Berlin, и в том же году в UCLA был открыт специализированный исследовательский центр Functional Engineered Nano Architectonics. В 2007 году аналогичные центры были созданы в Цукубе: Международный центр материалов и наноархитектоники в НИМС и межфазная наноархитектоника на АИСТ.^[1]