Co to jest nanometr?

Nanometr (nm) jest jednostką długości w systemie metrycznym, równą jedna miliardowa metra (1 x 10-9 m). Wielu prawdopodobnie słyszało o tym wcześniej – często jest to związane z: nanotechnologia oraz tworzenie lub badanie bardzo małych rzeczy. Nanometr jest oczywiście mniejszy niż metr, ale możesz się zastanawiać, jak mały? Albo jakie zawody lub produkty ze świata rzeczywistego działają w tej nanoskopowej skali? Albo jak to się ma do innych metrycznych pomiarów długości?

Jak mały jest nanometr?

Wszystkie pomiary metryczne są oparte na mierniku. Sprawdź dowolną linijkę lub taśmę mierniczą, a zobaczysz ponumerowane oznaczenia metrów, centymetrów i milimetrów. Za pomocą ołówka mechanicznego i pewnej ręki nie jest trudno narysować linie w odległości jednego milimetra. Teraz wyobraź sobie, że próbujesz dopasować jeden milion równoległe linie w obrębie przestrzeń milimetra–to jest nanometr. Wykonanie tych linii z pewnością wymagałoby specjalistycznego sprzętu, ponieważ:

• A nanometr (nm) jest mniejszy niż...
• mikrometr (μm), który jest mniejszy niż...
• milimetr (mm), który jest mniejszy niż...
• centymetr (cm), który jest mniejszy niż...
• decymetr (dm), który jest mniejszy niż...
• metr (m).

Bez pomocy jakichkolwiek narzędzi (np. lupy, mikroskopów) normalne ludzkie oko (tj. regularne widzenie) jest w stanie zobaczyć poszczególne obiekty z około dwie setne milimetra w średnicy, która jest równa 20 mikrometrom.

Aby nadać rozmiarowi 20 mikrometrów kontekst, sprawdź, czy możesz zidentyfikować pojedyncze włókno bawełniane/akrylowe wystający ze swetra (przytrzymanie go pod światło bardzo pomoże) lub unoszący się w powietrzu jak kurz. Lub przesiej drobny piasek w dłoni, aby znaleźć najmniejsze, ledwo dostrzegalne ziarenka. Jeśli jest to trochę trudne do wykonania, spójrz zamiast tego na ludzkie włosy, których średnice wahają się od 18 mikrometrów (bardzo cienkie) do 180 mikrometrów (bardzo grube).

A wszystko to tylko na poziomie mikrometrów — obiekty o rozmiarach nanometrowych są tysiąc razy mniejsze!

Atomy i komórki

Nanoskala generalnie obejmuje wymiary od jednego do 100 nanometrów, co obejmuje wszystko, od poziomu atomowego do komórkowego. Wirusy mają wielkość od 50 do 200 nanometrów. Średnia grubość błony komórkowej wynosi od 6 nanometrów do 10 nanometrów. Helisa DNA ma średnicę około 2 nanometrów, a nanorurki węglowe mogą mieć średnicę nawet 1 nanometra.

Biorąc pod uwagę te przykłady, łatwo zrozumieć, że wymaga on sprzętu o dużej mocy i precyzyjnego (np. skanowania mikroskopy tunelowe) do interakcji (tj. obrazowania, mierzenia, modelowania, manipulowania i wytwarzania) obiektów na skala nanoskopowa. A są ludzie, którzy robią to na co dzień w takich dziedzinach jak:

• Chemia
• Biologia
• Fizyka
• Inżynieria materiałowa
• Inżynieria
• Technologia

Istnieje wiele przykładów nowoczesnych produktów wykonanych w skali nanometrycznej. Niektóre małe leki są zaprojektowane tak, aby mogły dostarczać leki do określonych komórek. Nowoczesne syntetyczne chemikalia są wytwarzane w procesie tworzenia cząsteczek z dokładnością do nanometra. Nanorurki węglowe służą do poprawy właściwości termicznych i elektrycznych produktów. A Samsung Galaxy S8 smartfon i Tablet Apple iPad Pro (drugiej generacji) obie funkcje przetwórcy zaprojektowany na 10 nm.

Przyszłość ma więcej w zanadrzu dla zastosowań naukowych i technologicznych o rozmiarach nanometrowych. Jednak nanometr nie jest nawet najmniejszym pomiarem! Sprawdź poniższą tabelę, aby zobaczyć, jak wypada w porównaniu.

Tabela metryczna

Metryczny	Moc	Czynnik
Egzamin (Em)	1018	1 000 000 000 000 000 000
Petametr (PM)	1015	1 000 000 000 000 000
Terametr (Tm)	1012	1 000 000 000 000
Gigametr (Gm)	109	1 000 000 000
Megametr (mm)	106	1 000 000
Kilometr (km)	103	1 000
Hektometr (hm)	102	100
Dekametr (tama)	101	10
Metr (m)	100	1
Decymetr (dm)	10-1	0.1
Centymetr (cm)	10-2	0.01
Milimetr (mm)	10-3	0.001
Mikrometr (μm)	10-6	0.000 001
Nanometr (nm)	10-9	0.000 000 001
pikometr (po południu)	10-12	0.000 000 000 001
Femtometr (fm)	10-15	0.000 000 000 000 001
Attometr (przed południem)	10-18	0.000 000 000 000 000 001