Why cannot we write the entire 24 volumes of the Encyclopedia Brittanica on the head of a pin? Let's see what would be involved. The head of a pin is a.

Az előadások a következő témára: "Why cannot we write the entire 24 volumes of the Encyclopedia Brittanica on the head of a pin? Let's see what would be involved. The head of a pin is a."— Előadás másolata:

1 Why cannot we write the entire 24 volumes of the Encyclopedia Brittanica on the head of a pin? Let's see what would be involved. The head of a pin is a sixteenth of an inch across. If you magnify it by 25,000 diameters, the area of the head of the pin is then equal to the area of all the pages of the Encyclopaedia Brittanica. Therefore, all it is necessary to do is to reduce in size all the writing in the Encyclopaedia by 25,000 times. Is that possible? The resolving power of the eye is about 1/120 of an inch---that is roughly the diameter of one of the little dots on the fine half-tone reproductions in the Encyclopaedia. This, when you demagnify it by 25,000 times, is still 80 angstroms in diameter---32 atoms across, in an ordinary metal. In other words, one of those dots still would contain in its area 1,000 atoms. So, each dot can easily be adjusted in size as required by the photoengraving, and there is no question that there is enough room on the head of a pin to put all of the Encyclopaedia Brittanica.

2 Moore’s law The law is named after Intel co-founder Gordon E. Moore, who described the trend in his 1965 paper.[Intel Gordon E. Moore[

3 In 2003 Intel predicted the end would come between 2013 and 2018 with 16 nanometer manufacturing processes and 5 nanometer gates, due to quantum tunnelling, although others suggested chips could just get bigger, or become layered.[46] In 2008 it was noted that for the last 30 years it has been predicted that Moore's law would last at least another decade.[39]quantum tunnelling[46][39] Some see the limits of the law as being far in the distant future. Lawrence Krauss and Glenn D. Starkman announced an ultimate limit of around 600 years in their paper,[47] based on rigorous estimation of total information-processing capacity of any system in the Universe.Lawrence KraussGlenn D. Starkman[47]Universe

4 Quantum mechanicsQuantum mechanics predicts that an elementary particle such as an electron has a nonzero probability of moving from one side of any physical barrier to the other, regardless of the height or width of the barrier, or in other words, regardless of whether the potential energy of the barrier is greater than the kinetic energy of the particle. Quantum tunnelling is a consequence of the wave-particle duality of matter and is often explained using the Heisenberg uncertainty principle.wave-particle dualityHeisenberg uncertainty principle A mathematical statement of the principle is that every quantum state has the property that the root mean square (RMS) deviation of the position from its meanroot mean square (the standard deviation of the x-distribution):standard deviation times the RMS deviation of the momentum from its mean (the standard deviation of p): can never be smaller than a fixed fraction of Planck's constant:Planck's constant One way to understand the complementarity between position and momentum is by wave-particle dualitywave-particle duality. If a particle described by a plane wave passes through a narrow slit in a wall like a water-wave passing through a narrow channel, the particle diffracts and its wave comes out in a range of angles. The narrower the slit, the wider the diffracted wave and the greater the uncertainty in momentum afterwards. The laws of diffraction require that the spread in angle Δθ is about λ / d, where d is the slit width and λ is the wavelength. From the de Broglie relation, the size of the slit and the range in momentumde Broglie relation of the diffracted wave are related by Heisenberg's rule:

5

6

7 The requirements for realizing a quantum computer are confounding: scalable physical qubits—two-state quantum systems—that can be well isolated from the environment but also initialized, measured, and controllably interacted to implement a universal set of quantum logic gates (

8

9

10

11

12 Nanoscience A teljesség igénye nélkül felsorolhatók a különlegesen könnyű, szilárd és rugalmas anyagok és kompozitok (szén nanocső alapú kompozitok), a nanoelektronika (szén nanocső, Si nanorudak, egyedi molekulák stb.), új gyógyászati és diagnosztikai eszközök és elvek (kvantumpöttyök, különleges fehérjék és nanokapszulák a gyógyszerek célzott eljuttatására), a nanostrukturált felületű anyagok ("lótusz" hatás), fotonikus kristályok stb. De folynak az előkészítő kutatások, a szoftverfejlesztés és mikroelektronika területén a "szétszórt" (distributed) [3, 4] és hibatűrő (defect tolerant) [5] rendszerek kifejlesztésének irányába, ami előtanulmányként is felfogható a majdan létrehozandó nanogépek vezérlésére.[3, 4][5] testek felületén elhelyezkedő atomok másként rendeződnek el, mint tömbi társaik. A nanométeres szemcsék esetében megfordul a felületi/tömbi atomok számának aránya ahhoz képest, ami a makroszkopikus világban megszokott. Fizikai Szemle 2003/11. 385.o. NANOVILÁG: A SZÉN NANOCSŐTŐL A KÉK LEPKESZÁRNYIG Biró László Péter Nanoszerkezetek Kutatása Osztály, MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25 Reports Complex Patterning by Vertical Interchange Atom Manipulation Using Atomic Force Microscopy Yoshiaki Sugimoto, 1 Pablo Pou,2 Oscar Custance,3* Pavel Jelinek,4 Masayuki Abe,1,5 Ruben Perez,2 Seizo Morita1 The ability to incorporate individual atoms in a surface following predetermined arrangements may bring future atom-based technological enterprises closer to reality. Here, we report the assembling of complex atomic patterns at room temperature by the vertical interchange of atoms between the tip apex of an atomic force microscope and a semiconductor surface. Science 17 October 2008: Vol. 322. no. 5900, pp. 413 - 417 DOI: 10.1126/science.1160601

26 Míg a klasszikus technológiák az első kőszerszámok pattintásától napjaink integrált áramköréiig úgy állították elő a szükséges javakat vagy azok részegységeit, hogy "kifaragták" őket egy nagyobb darab nyersanyagból, azaz egy tervhez viszonyítva eltávolították a "felesleget", a nanotechnológia egészen más vezérelvek szerint alakul: atomonként akarja összerakni a dolgokat. Önszerveződés

27 Fig. 1. DNA tetrahedra. (A) Design of a DNA tetrahedron formed by annealing four ligonucleotides. Complementary subsequences that hybridize to form each edge are identified by color. (B) Two views of a spacefilling representation of a 320/330-bp tetrahedron. The backbone of each oligonucleotide is indicated by a single color. (C) AFM image showing several tetrahedra on a mica surface. (D) AFM images, recorded with ultrasharp tips, of four tetrahedra; the three upper edges are resolved.

28

29

30

31 Fizikai Szemle 2004/10. 325.o. NANOTECHNOLÓGIA A BIOFIZIKÁBAN Bodnár Andrea, MTA-DE Sejtbiofizikai Kutatócsoport Damjanovich Sándor, MTA-DE Sejtbiofizikai Kutatócsoport és DE Orvos- és Egészségtudományi Centrum, Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet Vámosi György, MTA-DE Sejtbiofizikai Kutatócsoport

32 Energy Water-Repelling Metals New metals will keep engines and turbines dry and ice-free. Self-Cleaning, Fog-Free Windshields A new adaptive polymer coating combines unusual chemical properties to help maintain a clear view.

33

34 Quantum dots

35 Immunotargeted Nanoshells for Integrated Cancer Imaging and Therapy Christopher Loo,†,‡ Amanda Lowery,†,‡ Naomi Halas,§ Jennifer West,†,‡ and Rebekah Drezek*,†,‡

36

37 Amerikai kutatók kifejlesztették az úgynevezett nanoklinika első prototípusát. A mikroméretű eszközt Petri- csészében sikeresen vetették be rákos sejtek ellen. Becsempészésük után mágnes erejétől mozgatva a nanorészecskék átszakították a rákos sejteket határoló sejtmembránt. Az eredeti elképzelés az volna, hogy apró nanoméretű szerkezetek vándorolnak a vérerekben, felderítik a rákos sejteket és megsemmisítik azokat. De az emberi immunrendszer ilyen műszaki támogatása még pusztán elméletben létezik. Mágneses nanorészecskék (MNR) orvosi alkalmazásai Forrás: Biomedical applications using magnetic nanoparticles. By: Parton, Els; de Palma, Randy; Borghs, Gustaaf. Solid State Technology, 2007, 50 (8), 47-63.

38

39 Magyar TudományMagyar Tudomány, 2003/9 1138. o.2003/9 Nanotechnológia Guczi László a kémiai tudomány doktora, MTA Kémiai Kutatóközpont Izotóp- és Felületkémiai Intézet Fém nanorészecskék katalitikus tulajdonságai

40 Veszélyesek lehetnek a nanorészecskék 2009.09.14. 12:16 - MTIMTI A legkisebb mérettartományba eső nanorészecskék tulajdonságai könnyen megváltoznak, ezért különösen fontos az esetleges egészségügyi és környezeti veszélyeik felmérése - állítják amerikai kutatók a Nature Nanotechnology című szaklapban. Nanoméretűnek számítanak az 1 és 100 nanométer közötti részecskék, amelyek nagysága az emberi haj vastagságának mintegy tízezred része Kínai kutatók leírták azt a mechanizmust, amellyel az orvoslásban, főként a diagnosztikában és rákterápiában használt nanorészecskék károsítják a tüdőt. A titánium dioxid nanorészecskék mindenféle hétköznapi cikkben megtalálhatók: a kozmetikumoktól, fogkrémektől a napvédő krémekig, a festékektől a vitaminokig, élelmiszer- színezékekig, táplálék-kiegészítőkig. Mindeddig a titánium dioxid nanorészecskéket ártalmatlannak tartották, mivel nem lépnek kémiai reakcióba. Valóban, nem is kémiai reakció - hanem felszíni interakció az, amit a nanorészecskék a környezetükben gyakorolnak. A kísérlet során a kísérleti állatokban genetikai károsodást okoztak. Egyszeres és kettős DNS száltöréseket idéztek elő, emellett kromoszóma-károsodást, továbbá gyulladást. Az előbbiek mindegyike fokozza a rosszindulatú daganat képződésének kockázatát.