Δ.

Π.

Μ.

Σ.

Νανοεπιστήμες & Νανοτεχνολογίες

Οι Νανοεπιστήμες ασχολούνται με την διερεύνηση, τη κατανόηση, τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων, την παρατήρηση, τη μέτρηση και τον έλεγχο της ύλης στη νανοκλίμακα. Παίζουν ένα πολύ σημαντικό ρόλο και εκτείνονται σε ένα ευρύ επιστημονικό-ερευνητικό πεδίο όπου απαραίτητα συναντώνται διάφορες επιστήμες όπως η φυσική, η χημεία, η επιστήμη των υλικών, η βιολογία, η φαρμακευτική και η μηχανολογία. Οι Νανοεπιστήμες φαίνεται να έχουν την δυναμική να αλλάξουν τα πάντα στον επιστημονικό χώρο.

Σχήμα. Νανουδραυλικό πιστόνι από νανοσωλήνες και φουλερένια.	Σχήμα. Πολυστρωματικό nanotube. Αποτελείται από ένα σύνολο νανοσωλήνων τοποθετημένων ο ένας μέσα στον άλλο.

Ως Νανοτεχνολογία ορίζεται ως ο τρόπος με τον οποίο μπορούμε να κατασκευάσουμε διατάξεις και συστήματα (νανοκινητήρες, νανορομπότ, sensors, biochips, κ.α.) με έλεγχο της ύλης στη νανοκλίμακα, δηλαδή σε κλίμακα ατόμων, μορίων και μοριακών δομών. Η ουσία της νανοτεχνολογίας έγκειται στην δυνατότητα πραγματοποίησης διεργασιών και διαδικασιών στη νανοκλίμακα με στόχο την δημιουργία μεγαλύτερων δομών με νέα μοριακή οργάνωση. Οι ονομαζόμενες αυτές νανοδομές αποτελούν τα μικρότερα κατασκευάσματα του Ανθρώπου και εμφανίζουν καινοτόμες φυσικές, χημικές και βιολογικές ιδιότητες και διεργασίες. Σκοπός της Νανοεπιστήμης & Νανοτεχνολογίας αποτελεί η κατανόηση αυτών των ιδιοτήτων που θα οδηγήσει στην αποτελεσματική και αποδοτική σύνθεση των δομών αυτών.

Σχήμα. Σύστημα ανάπτυξης λεπτών υμενίων	Σχήμα. Γράφοντας με άτομα. Η λέξη αυτή σε διαστάσεις νανοκλίμακας σημαίνει "άτομο"

Η ιδέα της τοποθέτησης μορίων ή ατόμων κατά το δοκούν είναι μάλλον επαναστατική, όμως υπάρχει ήδη από το 1959 όταν και ο νομπελίστας φυσικός Richard Feynman, σε μια ομιλία του με τίτλο "There's Plenty of Room at the Bottom" διετύπωσε την άποψη ότι δεν υπάρχει τίποτα στους νόμους της φυσικής που να απαγορεύει την διάταξη ατόμων κατά βούληση…:"Δεν φοβάμαι" υποστήριζε, "να σκεφτώ ότι ο απώτερος στόχος είναι να μπορούμε ,στο μακρινό μέλλον, να μεταχειριζόμαστε τα άτομα ακριβώς με τον τρόπο που θέλουμε".
Ο Feynmann πίστευε ότι δεν υπάρχει κανένα εμπόδιο, πέρα της έλλειψης πειραματικών οργάνων σε νανοσκοπική κλίμακα, για την διάταξη και μεταχείριση της ύλης σε μοριακό και ατομικό επίπεδο, αφού άλλωστε οι νόμοι της φυσικής δεν θέτουν κανένα τέτοιο περιορισμό. Καθώς πηγαίνουμε όλο και σε μικρότερα μεγέθη γεννάται η ανάγκη να επανασχεδιάσουμε τις πειραματικές μας διατάξεις, αφού αλλάζει και ο συσχετισμός των δυνάμεων. Η βαρύτητα γίνεται λιγότερο σημαντική ενώ ιδιάζοντα ρόλο παίζουν πλέον οι δυνάμεις van der Waals και η επιφανειακή τάση.
H διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως προσέγγιση "από κάτω προς τα επάνω" (bottom - up approach) κατά την οποία δημιουργούμε διατάξεις χρησιμοποιώντας τα θεμελιώδη συστατικά της ύλης τα άτομα, σε αντιδιαστολή με την προσέγγιση "από πάνω προς τα κάτω" (top - down approach) στην οποία η κατασκευή στηρίζεται σε μεθόδους κοπής και χάραξης.

Σχήμα. Η τεχνολογική εξέλιξη τον τελευταίο αιώνα. Η αρχή του 21ο αιώνα δείχνει να είναι μια μεταβατική περίοδος από την τεχνολογία τον ημιαγωγών στην εποχή της νανοτεχνολογίας.