การเชื่อมต่อจุด (นาโน): การคิดภาพใหญ่สามารถเพิ่มการผลิตชิ้นส่วนนาโน

Anonim

การผลิตอนุภาคนาโนผลิตชิ้นส่วนวัสดุที่มีขนาดน้อยกว่า 100 นาโนเมตร (ขนาดเล็กกว่าหินอ่อน 100, 000 เท่า) เป็นการพิสูจน์ว่า "สิ่งที่ดีมีมาในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก" อนุภาคนาโนที่ได้รับการออกแบบมาในทุกวันนี้เป็นส่วนประกอบสำคัญของทุกอย่างตั้งแต่อนุภาคควอนตัมแบบจุดเม็ดสีที่แสดงให้เห็นถึงการแสดงผลของโทรทัศน์อันล้ำสมัยไปจนถึงเศษเล็กเศษน้อยของเงินช่วยกันพันผ้าป้องกันการติดเชื้อ อย่างไรก็ตามธุรกิจการค้าที่แสวงหาผลกำไรจากอาคารขนาดเล็กเหล่านี้จะต้องเผชิญกับปัญหาด้านการควบคุมคุณภาพซึ่งหากไม่ได้รับความช่วยเหลือสามารถลดประสิทธิภาพเพิ่มต้นทุนการผลิตและ จำกัด ผลกระทบเชิงพาณิชย์ของผลิตภัณฑ์ที่รวมเอาไว้

เพื่อช่วยในการเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) และศูนย์การประเมินเทคโนโลยีโลกที่ไม่หวังผลกำไร (WTEC) สนับสนุนให้นักวิจัยอนุภาคนาโนผู้ผลิตและผู้บริหาร "เชื่อมโยงจุด" ด้วยการพิจารณาถึงความท้าทายที่ใช้ร่วมกันในวงกว้างและแก้ปัญหาเหล่านี้ร่วมกัน มากกว่าแต่ละรายการ ซึ่งรวมถึงการถ่ายทอดความรู้ข้ามสาขาการประสานงานระหว่างองค์กรและการแบ่งปันทรัพยากรต่างๆเพื่ออำนวยความสะดวกในการแก้ปัญหา

คำแนะนำจะถูกนำเสนอในบทความใหม่ในวารสาร ACS Applied Nano Materials

"เรามองภาพใหญ่ของการผลิตอนุภาคนาโนเพื่อระบุปัญหาที่เกิดขึ้นกับวัสดุกระบวนการและการใช้วัสดุที่แตกต่างกัน" นักวิทยาศาสตร์ของ NIST จาก Samuel Stavis ผู้เขียนนำเสนอ "การแก้ปัญหาเหล่านี้อาจส่งผลต่อทั้งองค์กร"

บทความใหม่นี้เป็นกรอบในการทำความเข้าใจปัญหาเหล่านี้ เป็นจุดสูงสุดของการศึกษาที่ริเริ่มโดยการประชุมเชิงปฏิบัติการซึ่งจัดโดย NIST ซึ่งมุ่งเน้นไปที่ความท้าทายพื้นฐานของการลดหรือลดความไม่สม่ำเสมอความแปรปรวนของขนาดอนุภาคนาโนรูปร่างและลักษณะอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในระหว่างการผลิต

NKT Chemical Engineering และผู้ร่วมเขียนผลงาน Jeffrey Fagan กล่าวว่า "ความไม่เท่าเทียมกันอาจส่งผลอย่างสำคัญต่อการผลิตอนุภาคนาโนได้

ในกระดาษผู้เขียนตั้งข้อสังเกตว่านวัตกรรมที่ทำกำไรได้มากที่สุดในการผลิตอนุภาคนาโนจะช่วยลดความไม่สม่ำเสมอในช่วงแรกของการดำเนินการซึ่งจะลดความจำเป็นในการประมวลผลในภายหลัง ช่วยลดความยุ่งยากและเพิ่มความสามารถในการรวมอนุภาคนาโนเข้ากับผลิตภัณฑ์ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยประหยัดเงิน

ผู้เขียนได้ชี้ให้เห็นถึงจุดนี้โดยการเปรียบเทียบการผลิตอนุภาคนาโนทองและท่อนาโนคาร์บอน สำหรับทองพวกเขากล่าวว่าค่าใช้จ่ายในการสังเคราะห์ครั้งแรกอาจสูง แต่ความคล้ายคลึงกันของอนุภาคนาโนที่ผลิตจะต้องมีคุณสมบัติในการทำให้บริสุทธิ์น้อยลง ดังนั้นพวกเขาสามารถทำในความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เช่นเซ็นเซอร์ที่ค่อนข้างต่ำค่าใช้จ่าย

ในทางตรงกันข้ามท่อนาโนคาร์บอนที่แตกต่างกันมากขึ้นมีราคาไม่แพงในการสังเคราะห์ แต่ต้องมีการประมวลผลมากขึ้นเพื่อให้ได้สมบัติที่ต้องการ ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในระหว่างการผลิตทำให้ท่อนาโนปฏิบัติได้จริงสำหรับแอพพลิเคชันที่มีมูลค่าสูงเช่นอุปกรณ์ตรรกะดิจิตอล

"แม้ว่าอนุภาคนาโนเหล่านี้และผลิตภัณฑ์สิ้นเปลืองของพวกเขาต่างกันมาก แต่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในการผลิตของพวกเขาสามารถเรียนรู้ได้จากแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดของกันและกัน" นักวิจัยด้านวัสดุของ NIST และผู้ร่วมก่อตั้ง J. Alexander Liddle กล่าว "ด้วยการแบ่งปันความรู้พวกเขาอาจจะสามารถปรับปรุงการดำเนินงานที่แตกต่างกันได้อย่างเห็นได้ชัด"

การค้นพบวิธีการนี้เพื่อเชื่อมต่อจุดผู้เขียนกล่าวว่าเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับกิจการใหม่ที่ต้องการถ่ายโอนเทคโนโลยีนาโนจากห้องปฏิบัติการไปสู่ตลาด

ที่ปรึกษาด้านเทคโนโลยีนาโนเทคโนโลยีของ WTEC และผู้ร่วมเขียนไมเคิล Stopa กล่าวว่า "การผลิตเม็ดนาโนจะมีราคาแพงมากจนหมดอายุการใช้งานก่อนที่จะสิ้นสุดการผลิตได้ "ในกระดาษของเราเราได้กล่าวถึงโอกาสหลายประการในการปรับปรุงอัตราต่อรองที่กิจการใหม่ ๆ จะสามารถอยู่รอดได้จากการเดินทางผ่านหุบเขาแห่งความตายนี้"

ท้ายที่สุดผู้เขียนได้พิจารณาว่าความท้าทายและนวัตกรรมด้านการผลิตมีผลต่อจำนวนแอพพลิเคชันของนาโนที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ รวมถึงผู้ที่อยู่ในวงการอิเล็กทรอนิกส์การใช้พลังงานการดูแลสุขภาพและวัสดุต่างๆ

menu
menu