nanoteknologia on mahdollista osittain siksi, että on kehitetty työkaluja, joiden avulla voidaan ”nähdä” ainehiukkasia, joiden läpimitta on nanometri (nm) tai pienempi. Se on alle metrin miljardisosa.

kun nanoteknologian ideaa kehitettiin 1960 – luvulla, se oli juuri se-idea. Tutkijat eivät voineet tehdä paljoakaan nanoteknologian eteen, koska heillä ei ollut työkaluja nähdä tai työskennellä nanokoossa. Nanoteknologia on siis edistynyt jossain määrin mikroskooppien kehityksen rinnalla.

Optiset mikroskoopit

Optiset (valo) mikroskoopit ovat olleet olemassa jo vuosia. Modernilla valomikroskoopilla saa aikaan yli 2000-kertaisia suurennoksia. Tämä riittää näkemään kasvi-ja eläinsolujen sisälle, mutta ei kovin yksityiskohtaisesti. Tärkein raja on valon aallonpituus. Monet nanomittakaavaiset kohteet ovat itse asiassa niin pieniä, että niihin suunnattu valo ei osu kohdalle, eikä siksi heijastu takaisin meidän nähtäväksemme. Tämä tarkoittaa, että alle 300 nm: n kappaleet vääristyvät valomikroskoopilla.

elektronimikroskoopit

asioiden suurentamiseksi kehitettiin uusi työkalu. Tämä tuli vuonna 1931, kun elektronimikroskooppi keksittiin. Elektronisäteet keskittyvät näytteeseen. Kun ne osuvat siihen, ne hajaantuvat, ja tätä sirontaa käytetään luomaan kuva uudelleen. Elektronimikroskoopilla voidaan suurentaa asioita yli 500 000 kertaa, mikä riittää näkemään paljon yksityiskohtia solujen sisällä. Elektronimikroskooppeja on useita erilaisia. Transmissioelektronimikroskoopilla voidaan nähdä nanohiukkasia ja atomeja.

Skannausmikroskoopit

atomien yksityiskohtaiseen näkemiseen tarvittiin työkalu, joka ei perustunut valoon tai elektronisäteisiin. Tämä tuli 1980-luvulla, jolloin kehitettiin skannausmikroskoopit. Kun liikutat sormellasi jotakin pintaa, vaikkapa paperia tai mattoa, voit kertoa, kuinka sileä tai karkea se on. Skannausmikroskooppi toimii vastaavalla mekaanisella tavalla, mutta nanokokoisen ”sormen” avulla.

on olemassa erilaisia skannausmikroskooppeja, jotka toimivat hieman eri tavoin:

• atomivoimamikroskoopilla on hyvin hieno kärki, joskus vain atomin levyinen, joka vedetään näytepinnan poikki. Kärki nousee atomien päälle ja putoaa väleihin. Nousu ja lasku ovat niin pieniä, että liikkeen tallentamiseen käytetään laseria. Tietokone käyttää informaatiota 3D-kuvien tuottamiseen atomeista. Näet kuvan tietokoneen näytöllä, et okulaarin läpi kuten optisissa mikroskoopeissa.

• skannaava tunnelointimikroskooppi mittaa sähkövirran muutoksia koettimen kärjen ja näytepinnan atomien välillä.

• magneettisessa voimamikroskoopissa kärki aistii atomitasolla muutoksia pinnan magneettisessa rakenteessa.

nämä skannausmikroskoopit olivat välineitä, joita tutkijat olivat odottaneet. Nanoteknologia lähti nyt nousuun. Sen lisäksi, että atomeja voitiin nähdä, havaittiin, että mikroskooppien kärjillä voitiin napsia yksittäisiä atomeja ja liikutella niitä ympäriinsä. Tutkijat pystyivät tekemään muutamasta atomista kuvia, kuten kirjaimia ja hymiöitä. Vakavammin tämä uusi työkalu tarkoitti sitä, että oli mahdollista alkaa työstää yhtä joidenkin nanoteknologien unelmista – nanokokoisten esineiden rakentamista atomi kerrallaan.

hyödyllinen linkki