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TU MEHR: Was ist ein Nanometer? - 2020

Nanotechnologien – Wie wir die Grundbausteine unserer Welt verändern können (August 2020).

Anonim

Ein Nanometer (nm) ist eine Längeneinheit im metrischen System, die gleich ist ein Milliardstel von einem Meter (1 x 10-9 m). Viele haben wahrscheinlich schon früher davon gehört - es wird häufig mit Nanotechnologie und der Schaffung oder Untersuchung sehr kleiner Dinge in Verbindung gebracht. Ein Nanometer ist offensichtlich kleiner als ein Meter, aber Sie fragen sich vielleicht, wie klein? Oder welche Berufe oder realen Produkte funktionieren auf dieser nanoskaligen Skala?

Oder wie sie sich auf andere Längenmaße bezieht?

Wie klein ist ein Nanometer?

Alle metrischen Messungen basieren auf dem Messgerät. Überprüfen Sie jedes Lineal oder Maßband, und Sie können die nummerierten Markierungen für Meter, Zentimeter und Millimeter sehen. Mit einem Druckbleistift und ruhiger Hand ist es nicht schwer, Linien im Abstand von einem Millimeter zu zeichnen. Nun stellen Sie sich vor, Sie versuchen zu passen eine Million parallele Linien innerhalb der Raum eines Millimeters - das ist ein Nanometer. Die Herstellung dieser Linien würde definitiv eine spezielle Ausrüstung erfordern, da:

  • EIN Nanometer (nm) ist kleiner als ..

  • Mikrometer (μm), der kleiner ist als ..

  • Millimeter (mm), der kleiner ist als ..

  • Zentimeter (cm), der kleiner ist als ..

  • Dezimeter (dm), der kleiner ist als ..

  • Meter (m)

Ohne die Hilfe irgendwelcher Werkzeuge (z. B. Lupen, Mikroskope) kann ein normales menschliches Auge (d. H. Regelmäßiges Sehen) einzelne Objekte ungefähr sehen zwei Hundertstel Millimeter im Durchmesser, der gleich 20 Mikrometer ist.

Um der Größe von 20 Mikrometern einen gewissen Zusammenhang zu geben, können Sie feststellen, ob Sie eine einzelne Baumwoll- / Acrylfaser aus einem Pullover herausragen können (wenn Sie sie gegen eine Lichtquelle halten, was immens hilft) oder wie Staub in der Luft schweben. Oder Sieben feinen Sand in Ihrer Handfläche, um die kleinsten, kaum wahrnehmbaren Körner zu finden.

Wenn dies etwas schwierig ist, werfen Sie einen Blick auf menschliche Haare, deren Durchmesser zwischen 18 Mikrometern (sehr fein) und 180 Mikrometern (sehr grob) liegt.

Und das alles ist nur die Mikrometerebene - Objekte im Nanometerbereich sind tausendmal kleiner!

Atome und Zellen

Die Nanoskala umfasst im Allgemeinen Abmessungen zwischen einem und 100 Nanometern, die alles von atomaren bis zellulären Ebenen umfassen. Viren haben eine Größe von 50 bis 200 Nanometern. Die durchschnittliche Dicke einer Zellmembran beträgt zwischen 6 Nanometer und 10 Nanometer. Eine DNA-Helix hat einen Durchmesser von etwa 2 Nanometern und Kohlenstoff-Nanoröhren können einen Durchmesser von 1 Nanometer erreichen.

In Anbetracht dieser Beispiele ist es leicht zu verstehen, dass hochleistungsfähige und präzise Geräte (z. B. Rastertunnelmikroskope) erforderlich sind, um mit Objekten auf der nanoskopischen Skala zu interagieren (d. H. Abzubilden, zu messen, zu modellieren, zu bearbeiten und herzustellen). Und es gibt Menschen, die dies täglich tun in Bereichen wie:

  • Chemie

  • Biologie

  • Physik

  • Materialwissenschaften

  • Ingenieurwesen

  • Technologie

Es gibt viele Beispiele für moderne Produkte im Nanometerbereich. Einige Arzneimittel, die so klein sind, sind so konzipiert, dass sie Medikamente an bestimmte Zellen abgeben können. Moderne synthetische Chemikalien werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem Moleküle mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich erzeugt werden.

Kohlenstoffnanoröhrchen werden zur Verbesserung der thermischen und elektrischen Eigenschaften von Produkten verwendet. Das Samsung Galaxy S8-Smartphone und das Apple iPad Pro-Tablet (zweite Generation) verfügen beide über Prozessoren, die bei 10 nm entwickelt wurden.

Die Zukunft hält mehr für wissenschaftliche und technologische Anwendungen im Nanometerbereich bereit. Der Nanometer ist jedoch nicht einmal die kleinste Messung. Überprüfen Sie die Tabelle unten, um zu sehen, wie es sich vergleicht.

Die Metriktabelle

MetrischLeistungFaktor
Durchmesser (Em)10181 000 000 000 000 000 000
Petameter (Pm)10151 000 000 000 000 000
Terameter (Tm)10121 000 000 000 000
Gigameter (Gm)1091 000 000 000
Megameter (mm)1061 000 000
Kilometer (km)1031 000
Hektometer (hm)102100
Dekameter (Damm)10110
Meter (m)1001
Dezimeter (dm)10-10.1
Zentimeter (cm)10-20.01
Millimeter (mm)10-30.001
Mikrometer (μm)10-60.000 001
Nanometer (nm)10-90.000 000 001
Picometer (Uhr)10-120.000 000 000 001
Femtometer (fm)10-150.000 000 000 000 001
Attometer (am)10-180.000 000 000 000 000 001