Nanotudományok vívmányai a mindennapokban Lagzi István László Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszék 2011. szeptember 22.
Mi az a nano? 1 nm = 10 9 m = 0.000000001 m Nanotudományok: 1-100 nm közötti tartományban vizsgálja a tárgyakat és a jelenségeket kéz Fehérvérsejt DNS nanoskála atomok
Richard Feynman, Amerikai Fizikai Társaság 1959 Mi az a nano? There's Plenty of Room at the Bottom (Rengeteg hely van még odalent) Amiről beszélni szeretnék az a dolgok és folyamatok irányítása és ellenőrzése a nagyon kis méretekben.
Mi az a nano? I. Az anyag építőköveinek (atomok) manipulálása
Mi az a nano? II. Nanorobotok Fantasztikus utazás, 1966 Vérbeli hajsza, 1987
Mi az a nano? Feynman által felajánlott két díj: Működő motor elkészítése, amely elfér egy 1/64 (~ 0.4 mm) oldalhosszúságú dobozban. 1960: William McLellan Egy enciklopédia tartalmát egy gombostű fejére felírni azaz az eredeti méret 1/25000-szeresére csökkenteni. 1985: Thomas Newman e-beam litográfia
Tájékozódás a nanovilágban Transzmissziós ElektronMikroszkóp (TEM) Pásztázó ElektronMikroszkóp (SEM)
Tájékozodás a nanovilágban Pásztázó alagútelektron mikroszkóp (Scanning Tunneling Microscope, STM) Atomerő mikroszkóp (Atomic Force Microscope, AFM) Arany felület Durva felület
Milyen nanoobjektumok léteznek? Fém nanorészecskék Szén nanocsövek Liposzómák
Manipuláció Anyagtudományok Hogyan tudok hasznos, új anyagokat létrehozni (lehetőleg olcsón!!!) top-down és bottom-up Fentről lefelé Építkezés Alulról felfelé
STM Manipuláció top-down fentről lefelé Litográfia (fény, elektonsugár) Xe atomok mozgatása, manipulációja
Nanobama Manipuláció Nano-bika A világ legkisebb gőzgépe, a dugattyúk mérete 5 µm Mikro-Zár: kerekek mérete 50 µm
Manipuláció bottom-up alulról felfelé kölcsönhatások tervezés, kontroll önszerveződés Építőkövek OLCSÓ (Funkcionális) Struktúra
Manipuláció bottom-up alulról felfelé Oldószer elpárologtatás Nanorészecske kristály Nanorészecskék önszerveződésének elősegítése külső tér alkalmazásával
Miért különlegesek a nanoanyagok? A nanoméretű részecskék más tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az ugyanabból az anyagból álló nagyobb részecskék vagy a tömb anyagok. Fizikai tulajdonság A részecskék többsége... Makroskála a struktúra belsejében található jelentős része a struktúra felületén található Nanoskála Változtatva a struktúra méretét, a felületén és a belsejében levő atomok aránya Olvadáspont alig változik a mérettől független jelentősen változik kisebb részecskékre alacsonyabb
Miért különlegesek a nanoanyagok? A nanoméretű részecskék más tulajdonsággal rendelkeznek, mint az ugyanabból az anyagból álló nagyobb részecskék vagy a tömb anyag. Optikai tulajdonság Nano-arany Aranytömb
Miért különlegesek a nanoanyagok? A nanoméretű részecskék más tulajdonsággal rendelkeznek, mint az ugyanabból az anyagból álló nagyobb részecskék vagy a tömb anyag. Fizikai tulajdonság Nagy fajlagos felület Elektromos tulajdonság Elektromos tulajdonság változhat a nanocső szélességétől, a rétegek számától: vezető vagy félvezető
Miért különlegesek a nanoanyagok? A nanoméretű részecskék más tulajdonsággal rendelkeznek, mint az ugyanabból az anyagból álló nagyobb részecskék vagy a tömb anyag. MIÉRT? Mert nanoskálán más kölcsönhatások működnek!!! Atomok, ionok Nanorészecskék Makrovilág Elektromos kölcsönhatás Elektromos és van der Waals kölcsönhatás Gravitációs kölcsönhatás
Miért különlegesek a nanoanyagok? Atomok, ionok Nanorészecskék Elektromos kölcsönhatás Elektromos kölcsönhatás van der Waals kölcsönhatás van der Waals kölcsönhatás
Nano a mindennapokban Nanoanyagok: szénszálak (10 nm) + pamutszálakkal Folyadéklepergető, ruha nehezebben szennyeződik
Nano a mindennapokban Nanofesték: Vízlepergető, karcolásálló és élénk szín Öntisztuló beton: Csökkenti a levegőszennyezettséget, miközben önmaga nem koszolódik
Nano a mindennapokban Napelemek és energia tarolás
Nano a mindennapokban Nanorészecskék, mint heterogén katalizátorok nagy fajlagos felület
Nano a mindennapokban Jobb képalkotás (MRI) Nanogyógyászat Liposzómák Nanorészecskék Gyógyszerhatóanyag hordozók
Nano a természetben testtömeg bogár légy pók gekkó
Nano tegnap, ma, Az első tranzisztor, 1947 Az első integrált áramkör, 1958
és holnap Nanomédia 1000x nagyobb kapacitás Az információt atomi szinten tárolni! Szövet növesztés Szívizom növesztése nanoszálak mentén
Nano holnap Intelligens nanokatalizátorok
Nano holnap Nanorobotok?!
Nano holnap ph érzékeny hatóanyaghordozók Miura T. et al., Autonomous Motion of Vesicle via Ion Exchange, Langmuir, 2010, 26, 1610-1618 Mesterséges kemotaxis??? Lehetséges
Nano holnap Mesterséges kemotaxis Legrövidebb út keresése labirintusban Két zsírcsepp
Nano veszélyei Információs technológia: korlátlan tárterület adatvédelem és személyiségi jogok Nanokomponensek: élettani hatás, toxikológia Globális klímaváltozás: aeroszol részecskék, felhőfizika hogyan változik a Föld albedója?
Köszönöm a figyelmet!