Mis on nanomeeter?

Nanomeeter (nm) on meetrilises süsteemis pikkuse ühik, mis on võrdne üks miljardik meetrit (1 x 10-9 m). Paljud on sellest tõenäoliselt varem kuulnud – seda seostatakse sageli nanotehnoloogia ja väga pisikeste asjade loomine või uurimine. Nanomeeter on ilmselt väiksem kui meeter, kuid võite küsida, kui väike? Või millised elukutsed või tegelikud tooted sellel nanoskoopilisel skaalal töötavad? Või kuidas see on seotud muude pikkuse meetriliste mõõtmistega?

Kui väike on nanomeeter?

Meetrilised mõõtmised põhinevad kõik arvestil. Kontrollige mis tahes joonlauda või mõõdulint ja näete nummerdatud meetrite, sentimeetrite ja millimeetrite märgistusi. Mehaanilise pliiatsi ja kindla käega ei ole raske tõmmata jooni üksteisest ühe millimeetri kaugusel. Kujutage nüüd ette, et proovite mahtuda üks miljon paralleelsed jooned sees millimeetri ruum -see on nanomeeter. Nende liinide tegemine nõuaks kindlasti spetsiaalset varustust, kuna:

• A nanomeeter (nm) on väiksem kui a...
• mikromeeter (μm), mis on väiksem kui...
• millimeeter (mm), mis on väiksem kui...
• sentimeetrit (cm), mis on väiksem kui...
• detsimeeter (dm), mis on väiksem kui a...
• meeter (m).

Ilma igasuguste tööriistade (nt suurendusklaasid, mikroskoobid) abita on normaalne inimsilm (st regulaarne nägemine) võimeline nägema üksikuid objekte umbes kaks sajandikku ühest millimeetrist läbimõõduga, mis on võrdne 20 mikromeetriga.

20 mikromeetri suurusele konteksti andmiseks vaadake, kas saate tuvastada ühe puuvilla-/akrüülkiu kampsunist välja paistmine (selle vastu valgusallikat hoidmine aitab tohutult) või õhus hõljumine nagu tolm. Või sõelu peopessa peent liiva, et leida väikseimad, vaevumärgatavad terad. Kui neid on veidi raske teha, vaadake selle asemel inimese juukseid, mille läbimõõt on vahemikus 18 mikromeetrit (väga peen) kuni 180 mikromeetrit (väga jäme).

Ja kõik see on vaid mikromeetri tase – nanomeetri suurused objektid on tuhat korda väiksemad!

Aatomid ja rakud

Nanoskaala hõlmab üldiselt mõõtmeid vahemikus üks kuni 100 nanomeetrit, mis hõlmab kõike alates aatomi tasemest kuni raku tasemeni. Viiruste suurus on vahemikus 50 kuni 200 nanomeetrit. Rakumembraani keskmine paksus on vahemikus 6 nanomeetrit kuni 10 nanomeetrit. DNA heeliksi läbimõõt on umbes 2 nanomeetrit ja süsinik-nanotorude läbimõõt võib ulatuda 1 nanomeetrini.

Nende näidete põhjal on lihtne mõista, et see nõuab võimsat ja täpset varustust (nt skannimist tunnelmikroskoobid) objektidega suhtlemiseks (st pildistamiseks, mõõtmiseks, modelleerimiseks, manipuleerimiseks ja valmistamiseks) nanoskoopiline skaala. Ja on inimesi, kes teevad seda iga päev sellistes valdkondades nagu:

• Keemia
• Bioloogia
• Füüsika
• Materjaliteadus
• Tehnika
• Tehnoloogia

Nanomeetri skaalal valmistatud kaasaegsetest toodetest on palju näiteid. Mõned väikesed ravimid on loodud nii, et need suudavad toimetada ravimeid konkreetsetesse rakkudesse. Kaasaegseid sünteetilisi kemikaale toodetakse nanomeetri täpsusega molekulide loomisel. Süsiniknanotorusid kasutatakse toodete termiliste ja elektriliste omaduste parandamiseks. Ja Samsung Galaxy S8 nutitelefon ja Apple iPad Pro tahvelarvuti (teise põlvkonna) mõlemad funktsioonid protsessorid projekteeritud 10 nm juures.

Tulevikus on rohkem varuks nanomeetri suurusi teaduslikke ja tehnoloogilisi rakendusi. Nanomeeter pole aga isegi kõige väiksem mõõt! Võrdluseks vaadake allolevat tabelit.

Mõõdikute tabel

Mõõdik	Võimsus	Faktor
eksameeter (em)	1018	1 000 000 000 000 000 000
Petameeter (Pm)	1015	1 000 000 000 000 000
Terameeter (Tm)	1012	1 000 000 000 000
Gigameeter (Gm)	109	1 000 000 000
Megameeter (mm)	106	1 000 000
Kilomeeter (km)	103	1 000
Hektomeeter (hm)	102	100
Dekameeter (tamm)	101	10
meeter (m)	100	1
Detsimeeter (dm)	10-1	0.1
Sentimeeter (cm)	10-2	0.01
Millimeeter (mm)	10-3	0.001
Mikromeeter (μm)	10-6	0.000 001
Nanomeeter (nm)	10-9	0.000 000 001
Pikomeeter (pm)	10-12	0.000 000 000 001
Femtomeeter (fm)	10-15	0.000 000 000 000 001
Attomeeter (am)	10-18	0.000 000 000 000 000 001