La nanotecnologia è possibile in parte perché sono stati sviluppati strumenti per “vedere” particelle di materia di un nanometro (nm) o più piccole. E ‘ meno di un miliardesimo di metro.

Quando l’idea della nanotecnologia è stata sviluppata nel 1960, era proprio questo – un’idea. Gli scienziati non potevano fare molto per realizzare la nanotecnologia, poiché non avevano gli strumenti per vedere o lavorare su scala nanometrica. Quindi, in qualche modo, la nanotecnologia è avanzata accanto agli sviluppi dei microscopi.

Microscopi ottici

I microscopi ottici (leggeri) sono in circolazione da molti anni. È possibile ottenere ingrandimenti di oltre 2000 volte con un moderno microscopio ottico. Questo è sufficiente per vedere all’interno di cellule vegetali e animali, ma non in molti dettagli. Il limite principale è la lunghezza d’onda della luce. In effetti, molti oggetti su scala nanometrica sono così piccoli che la luce rivolta a loro manca, e quindi non viene riflessa indietro per noi da vedere. Ciò significa che oggetti di meno di 300 nm sono distorti al microscopio ottico.

Microscopi elettronici

Per ingrandire di più le cose, è stato sviluppato un nuovo strumento. Questo avvenne nel 1931, con l’invenzione del microscopio elettronico. Fasci di elettroni sono focalizzati su un campione. Quando lo colpiscono, sono sparsi e questa dispersione viene utilizzata per ricreare un’immagine. Un microscopio elettronico può essere utilizzato per ingrandire le cose oltre 500.000 volte, abbastanza per vedere un sacco di dettagli all’interno delle cellule. Esistono diversi tipi di microscopio elettronico. Un microscopio elettronico a trasmissione può essere utilizzato per vedere nanoparticelle e atomi.

Microscopi a sonda a scansione

Per vedere gli atomi in dettaglio, era necessario uno strumento che non si basasse sulla luce o sui fasci di elettroni. Questo è venuto nel 1980, con lo sviluppo di microscopi a sonda a scansione. Quando si esegue il dito su una superficie, ad esempio carta o tappeto, si può dire quanto sia liscia o ruvida. Un microscopio a sonda a scansione funziona in modo meccanico simile, ma utilizzando un ‘dito’su scala nanometrica.

Esistono diversi tipi di microscopio a sonda a scansione che funzionano in modi leggermente diversi:

• Un microscopio a forza atomica ha una punta molto fine, a volte solo un atomo largo, che viene trascinato su una superficie del campione. La punta si alza sopra gli atomi e cade negli spazi tra. L’ascesa e la caduta sono così piccole che un laser viene utilizzato per registrare il movimento. Un computer utilizza le informazioni per produrre immagini 3D di atomi. Si vede l’immagine sullo schermo di un computer, non attraverso un oculare come si fa nei microscopi ottici.

• Il microscopio a tunnel a scansione misura i cambiamenti di corrente elettrica tra la punta della sonda e gli atomi su una superficie del campione.

• In un microscopio a forza magnetica, la punta rileva i cambiamenti nella struttura magnetica della superficie a livello atomico.

Questi microscopi a sonda a scansione erano gli strumenti che gli scienziati stavano aspettando. La nanotecnologia ora è decollata. Non solo gli atomi potevano essere visti, si è scoperto che le punte dei microscopi potevano essere utilizzate per afferrare singoli atomi e spostarli. Gli scienziati sono stati in grado di creare immagini da pochi atomi, come lettere e faccine. Più seriamente, questo nuovo strumento significava che era possibile iniziare a lavorare su uno dei sogni di alcuni nanotecnologi – la costruzione di oggetti nanoscala atomo per atomo.