TSMC добилась невероятных успехов в усовершенствовании технологий производства чипов. Она сделала большой шаг на пути к 1 нанометру, тогда как многие ее конкуренты пока не перешли и на 7 нм. Но сейчас у компании запуск 2-нанометровой линии – он назначен на 2023 г.

1 нанометр все ближе

Компания TSMC совершила прорыв в создании 1-нанометровых микросхем, разработав технологию, упрощающую этот процесс. TSMC работала над этой технологией вместе со специалистами Национального университета Тайваня (НУТ, National Taiwan University) и Массачусетского технологического института (МТИ, Massachusetts Institute of Technology, США). Статью о новом достижении они опубликовали в британском научном журнале Nature.

Исследователи Массачусетского технологического института установили, что применение полуметаллического висмута в качестве контактного электрода двумерного материала дает возможность существенно снизить сопротивление и увеличить ток. TSMC подключилась только на следующем этапе, когда оригинальное открытие потребовало доработки.

Специалисты TSMC оптимизировали предложенный МТИ процесс осаждения. После этого в дело вступил Национальный институт Тайваня, ученые которого придумали способ сокращения компонентного канала посредством системы литографии пучка ионов гелия.

Технология почти готова

По заявлениям разработчиков, переход на 1-нанометровый техпроцесс в итоге позволит повысить производительность чипов, что приведет к росту быстродействия вычислительных систем в целом. Авторы утверждают также, что 1-нанометровые нормы обеспечивают энергоэффективность почти на грани физических пределов наноразмерных кремниевых полупроводников. С нынешними техпроцессами они эти показатели пока не сравнивают.

До перехода на 1 нм осталось всего несколько лет

При всех преимуществах новой технологии она на момент публикации статьи о ней в Nature еще требовала доработки. Авторы не уточняют, как много времени потребуется прежде, чем в мире заработает первый в мире конвейер, выпускающий 1-нанометровые микросхемы.

В то же время, нет точных данных о том, когда именно TSMC начала работать над этой технологией. Для примера, к освоению 2 нм она приступила летом 2019 г., масштабных успехов в этом она добилась год спустя, а запустить производство по этим нормам компания собирается в 2023 г. Таким образом, 1-нанометровая топология тоже может увидеть свет в самом ближайшем будущем.

Актуальное положение дел

На 20 мая 2021 г. самым современным техпроцессом в мире был 5 нм. Процессоры с такими нормами TSMC научилась выпускать еще летом 2020 г. До такого же уровня выпуск микросхем на собственных фабриках развила и корейская Samsung. Другие производители отстают от них – к примеру, Intel застряла на 10 и 14 нанометрах.

5-нанометровые процессоры сейчас есть в арсенале лишь нескольких компаний. В их числе Apple со своим M1, Qualcomm с Snapdragon 888 и Samsung с Exynos 1080.

Планы на будущее

Сейчас TSMC ведет разработку 2-нанометрового техпроцесса. В этом направлении, как сообщал CNews, она работает с лета 2019 г., не забывая при этом про промежуточные 4 и 3 нанометра.

Зачем и как «Росгосстрах» внедряет ИИ?

Сроки запуска 4-нанометрового производства компания не раскрывает. Выпуск микросхем по 3-нанометровым нормам предварительно запланирован на 2022 г.

И все же, основной упор TSMC делает именно на 2 нм. В июле 2020 г. она совершила прорыв в его создании и заявила, что за счет него можно ожидать появления первых соответствующих чипов не позднее 2024 г. Новой топологией открыто интересуется Apple – в марте 2021 г. она присоединилась к ее разработке, желая в дальнейшем стать основным заказчиком 2-нанометровой продукции TSMC. Благодаря помощи Apple TSMC сместила сроки запуска новой линии с 2024 г. на 2023 г.

За пару недель до заявления TSMC об открытии в создании 1-нанометровой микросхемы американская IBM заявила об изобретении первого в мире процессора с топологией 2 нм. Она смогла уместить 50 млрд транзисторов на кристалле размером с ноготь.

На тот момент у IBM было готово несколько тестовых образцов чипа. Она сравнила их с распространенными сейчас 7-нанометровыми процессорами и заверила, что ее новинка обладает на 75% более высокой производительностью при том же уровне потребления энергии. При этом если снизить производительность до уровня 7 нм, то потребление энергии упадет на 45%.

Что такое нанометр? — gadgetshelp,com

Нанометр (нм) — это единица длины в метрической системе, равная одной миллиардной части метра (1 х 10-9 м). Многие, вероятно, слышали об этом раньше — это часто связано с нанотехнологиями и созданием или изучением очень маленьких вещей. Нанометр явно меньше метра, но, возможно, вам интересно, насколько он маленький? Или какие профессии или продукты реального мира работают в этом наноскопическом масштабе? Или как это связано с другими метрическими измерениями длины?

Насколько маленький нанометр?

Метрические измерения основаны на метре. Осмотрите любую линейку или измерительную ленту, и вы увидите пронумерованную маркировку для метров, сантиметров и миллиметров. С помощью механического карандаша и твердой руки не трудно провести линии на расстоянии одного миллиметра. А теперь представьте, что вы пытаетесь вписать один миллион параллельных линий в пространство миллиметра — это нанометр. Создание этих линий определенно потребует специального оборудования, так как:

• Нанометра (нм) меньше , чем …
• микрометр (мкм), который меньше, чем …
• миллиметр (мм), который меньше, чем …
• сантиметр (см), который меньше, чем …
• дециметр (дм), который меньше, чем …
• метр (м).

Без помощи каких-либо инструментов (например, увеличительных стекол, микроскопов) нормальный человеческий глаз (то есть обычное зрение) способен видеть отдельные объекты диаметром около двух сотых миллиметра , что равно 20 микрометрам.

Чтобы дать размер 20 микрометров, определите контекст, посмотрите, можете ли вы выделить одно хлопковое / акриловое волокно, торчащее из свитера (удерживая его против источника света, очень поможет) или плавающее в воздухе, как пыль. Или просейте немного мелкого песка в ладони, чтобы найти мельчайшие, едва заметные зерна. Если это немного сложно сделать, взгляните на человеческие волосы, которые варьируются от 18 микрометров (очень тонких) до 180 микрометров (очень грубых) в диаметре.

И все это только на уровне микрометров — объекты размером с нанометр в тысячу раз меньше!

Атомы и Клетки

Наноразмерный масштаб обычно охватывает размеры от одного до 100 нанометров, что включает в себя все от атомного до клеточного уровней. Вирусы размером от 50 до 200 нанометров. Средняя толщина клеточной мембраны составляет от 6 до 10 нанометров. Спираль ДНК составляет около 2 нанометров в диаметре, а углеродные нанотрубки могут достигать всего 1 нанометра в диаметре.

Принимая во внимание эти примеры, легко понять, что для этого требуется мощное и точное оборудование (например, сканирующие туннельные микроскопы) для взаимодействия (например, изображения, измерения, моделирования, манипулирования и производства) объектов в наноскопическом масштабе. И есть люди, которые делают это каждый день в таких областях, как:

• Химия
• Биология
• физика
• Материаловедение
• инженерия
• Технологии

Есть много примеров современных продуктов, сделанных в нанометровом масштабе. Некоторые маленькие лекарства предназначены для доставки лекарств в определенные клетки. Современные синтетические химические вещества производятся с помощью процесса, который создает молекулы с точностью до нанометра. Углеродные нанотрубки используются для улучшения тепловых и электрических свойств изделий. И смартфон Samsung Galaxy S8, и планшет Apple iPad Pro (второго поколения) оснащены процессорами, рассчитанными на 10 нм.

Будущее имеет больше возможностей для научных и технологических применений нанометрового размера. Тем не менее, нанометр — это даже не самое маленькое измерение! Проверьте таблицу ниже, чтобы увидеть, как она сравнивается.

Метрическая таблица

Что это — нанометр? Сравнение с метром, понятие о нанотехнологиях, различные факты

Начиная с 90-х годов прошлого века и выйдя на пик популярности уже после 2000-х, нанотехнология занимает одно из передовых мест в современной науке. Что означает это название, чем занимается нанотехнология, что это — нанометр? Ответы на эти и другие вопросы даются в статье.

Понятие о нанометре

Нанометр — это единица длины. Многие люди, ввиду бурного развития нанотехнологий в последнее время, путают это понятие с маленьким телом, которое называют нанообъектом. Нет, это не объект, а мера измерения расстояния в пространстве. Само слово «нанометр» имеет греческие корни. Оно состоит из двух частей: нано — с греч. «карлик» и метр — единица измерения.

В системе СИ слово «нано-» является приставкой, которая может употребляться перед абсолютно любой физической единицей измерения. Например, нанокилограмм, нанокандела и так далее. Эта приставка означает, что нужно величину, к которой она применяется, уменьшить на 9 порядков.

Нанометр — это одна миллиардная метра, то есть 1 нм = 10^-9 м. Из этого соотношения получается, что 1 метр содержит 10⁹ (миллиард) нанометров. Зная, что 1 миллиметр в 1000 раз меньше метра, получаем, что нанометр в миллиметрах запишется как 1 нм = 10^-6 мм. Это значит, что нанометр в миллион раз меньше миллиметра.

Еще одной маленькой единицей измерения расстояний, которая наиболее близка к нанометру, является ангстрем. Нанометр больше него в 10 раз.

Нанотехнология — причина популярности нанометра

Под нанотехнологией понимают междисциплинарную современную науку, занимающуюся исследованием и изготовлением материалов, структурные единицы которых имеют масштабы от 1 до 100 нм. Термин «нанотехнология» впервые был предложен японским ученым Норио Танигучи в 1974 году.

Отмеченные масштабы, с которыми работают нанотехнологи, выбраны не случайно. Величина 1 нанометр — это на 1 порядок больше размера атома (самый маленький атом водорода где-то в 10 раз меньше нанометра). Верхнее же значение (100 нм) — это приблизительный предел, больше которого вещество начинает демонстрировать обычные физические свойства.

Немного подробнее остановимся на верхней границе нанообъектов (100 нм). Когда элементы системы имеют средний размер меньше отмеченного значения, то они начинают проявлять квантовые свойства, что заметно сказывается на поведении всего объемного материала. Это ключевой момент, который необходимо понимать, то есть нанотехнология — это не просто исследования нанометрового масштаба, это наука, которая изучает совершенно иные, новые, ранее не известные свойства материи. Например, наночастицы золота могут магнититься.

Нанотехнология представляет собой большое количество современных узких направлений в науке: это исследование полупроводников, металлических наноструктур, свойств поверхностей, молекулярная биология, медицина и другие.

Сравнения, связанные с нанометром

Как было сказано, нанометр — это очень маленькое расстояние. Для более ясного представления о том, насколько мал нанометр, приведем два любопытных сравнения:

• 1 нм во столько раз меньше 1 м, во сколько футбольный мяч меньше нашей планеты;
• в среднем на 1 нм вырастает борода у взрослого мужчины за время, которое проходит, пока он берет бритву и подносит ее к своему лицу.

Интересные данные «нанометрового» характера

Длина в нанометрах часто используется для измерения волны электромагнитного излучения в диапазоне от ультрафиолетового и до инфракрасного. Так, видимый для человека свет имеет длину волны в пределах от 400 до 700 нм.

Нанотехнология — это наука, изучающая неживую природу. Действительно, самая маленькая бактерия имеет размер 200 нм, что лежит выше упомянутого в предыдущем пункте предела.

Наши легкие способны очищаться самостоятельно от любых твердых частиц, размер которых превышает 200 нм. Если инородные тела будут меньше этой величины, то они могут попасть в кровь через легкие, распространиться по всему организму и привести к возникновению опасных заболеваний.

Толщина человеческого волоса лежит далеко за пределами нанометра. Его типичные размеры составляют 70 мкм (70 тысяч нанометров).

нанометр [нм] в миллиметр [мм] • Конвертер длины и расстояния • Популярные конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Круизный теплоход Celebrity Reflection в порту в Майами. Его длина составляет 319 метров или 1047 футов.

Мост Золотые Ворота, пересекающий пролив Золотые Ворота. Этот пролив соединяет залив Сан-Франциско и Тихий океан. Длина моста составляет 2,7 километра или 1,7 мили.

Общие сведения

Длина — это наибольшее измерение тела. В трехмерном пространстве длина обычно измеряется горизонтально.

Расстояние — это величина, определяющая насколько два тела удалены друг от друга.

Измерение расстояния и длины

Единицы расстояния и длины

В системе СИ длина измеряется в метрах. Производные величины, такие как километр (1000 метров) и сантиметр (1/100 метра), также широко используются в метрической системе. В странах, где не пользуются метрической системой, например в США и Великобритании, используют такие единицы как дюймы, футы и мили.

Расстояние в физике и биологии

В биологии и физике часто измеряют длину намного менее одного миллиметра. Для этого принята специальная величина, микроме́тр. Один микроме́тр равен 1×10⁻⁶ метра. В биологии в микрометрах измеряют величину микроорганизмов и клеток, а в физике — длину инфракрасного электромагнитного излучения. Микроме́тр также называют микроном и иногда, особенно в англоязычной литературе, обозначают греческой буквой µ. Широко используются и другие производные метра: нанометры (1×10⁻⁹ метра), пикометры (1×10⁻¹² метра), фемтометры (1×10⁻¹⁵ метра и аттометры (1×10⁻¹⁸ метра).

Парусник проходит под мостом Золотые Ворота. Максимальная высота проходящего под ним судна может быть до 67,1 метра или 220 футов во время прилива.

Расстояние в навигации

В судоходстве используют морские мили. Одна морская миля равна 1852 метрам. Первоначально она измерялась как дуга в одну минуту по меридиану, то есть 1/(60×180) меридиана. Это облегчало вычисления широты, так как 60 морских миль равнялись одному градусу широты. Когда расстояние измеряется в морских милях, скорость часто измеряют в морских узлах. Один морской узел равен скорости движения в одну морскую милю в час.

Расстояние в астрономии

В астрономии измеряют большие расстояния, поэтому для облегчения вычислений приняты специальные величины.

Астрономическая единица (а. е., au) равна 149 597 870 700 метрам. Величина одной астрономической единицы — константа, то есть, постоянная величина. Принято считать, что Земля находится от Солнца на расстоянии одной астрономической единицы.

Световой год равен 10 000 000 000 000 или 10¹³ километрам. Это расстояние, которое проходит свет в вакууме за один Юлианский год. Эта величина используется в научно-популярной литературе чаще, чем в физике и астрономии.

Объяснение понятия «парсек»

Парсек приблизительно равен 30 856 775 814 671 900 метрам или примерно 3,09 × 10¹³ километрам. Один парсек — это расстояние от Солнца до другого астрономического объекта, например планеты, звезды, луны, или астероида, с углом в одну угловую секунду. Одна угловая секунда — 1/3600 градуса, или примерно 4,8481368 мкрад в радианах. Парсек можно вычислить используя параллакс — эффект видимого изменения положения тела, в зависимости от точки наблюдения. При измерениях прокладывают отрезок E1A2 (на иллюстрации) от Земли (точка E1) до звезды или другого астрономического объекта (точка A2). Шесть месяцев спустя, когда Солнце находится на другой стороне Земли, прокладывают новый отрезок E2A1 от нового положения Земли (точка E2) до нового положения в пространстве того же самого астрономического объекта (точка A1). При этом Солнце будет находиться на пересечении этих двух отрезков, в точке S. Длина каждого из отрезков E1S и E2S равна одной астрономической единице. Если отложить отрезок через точку S, перпендикулярный E1E2, он пройдет через точку пересечения отрезков E1A2 и E2A1, I. Расстояние от Солнца до точки I — отрезок SI, он равен одному парсеку, когда угол между отрезками A1I и A2I — две угловые секунды.

На рисунке:

• A1, A2: видимое положение звезды
• E1, E2: положение Земли
• S: положение Солнца
• I: точка пересечения
• IS = 1 парсек
• ∠P or ∠XIA2: угол параллакса
• ∠P = 1 угловая секунда

Другие единицы

Лига — устаревшая единица длины, использовавшаяся раньше во многих странах. В некоторых местах ее до сих пор применяют, например, на полуострове Юкатан и в сельских районах Мексики. Это расстояние, которое человек проходит за час. Морская лига — три морских мили, примерно 5,6 километра. Лье — единица примерно равная лиге. В английском языке и лье, и лиги называются одинаково, league. В литературе лье иногда встречается в названии книг, как например «20 000 лье под водой» — известный роман Жюля Верна.

Локоть — старинная величина, равная расстоянию от кончика среднего пальца до локтя. Эта величина была широко распространена в античном мире, в средневековье, и до нового времени.

Ярд используется в британской имперской системе мер и равен трем футам или 0,9144 метра. В некоторых странах, например в Канаде, где принята метрическая система, ярды используют для измерения ткани и длины бассейнов и спортивных полей и площадок, например, полей для гольфа и футбола.

Определение метра

Определение метра несколько раз менялось. Изначально метр определяли как 1/10 000 000 расстояния от Северного полюса до экватора. Позже метр равнялся длине платиноиридиевого эталона. Позднее метр приравнивали к длине волны оранжевой линии электромагнитного спектра атома криптона ⁸⁶Kr в вакууме, умноженной на 1 650 763,73. Сегодня метр определяют как расстояние, пройденное светом в вакууме за 1/299 792 458 секунды.

Вычисления

В геометрии расстояние между двумя точками, А и В, с координатами A(x₁, y₁) и B(x₂, y₂) вычисляют по формуле:

В физике длина — всегда положительная скалярная величина. Ее можно измерить при помощи специального прибора, одометра. Расстояние измеряется по траектории движения тела. Важно не путать расстояние с перемещением — вектором, измеряемым по прямой от точки начала пути до точки конца пути. Перемещение и длина одинаковы по величине только если тело двигалось по прямой.

При известной частоте оборота колеса или его радиуса можно вычислить расстояние, пройденное этим колесом. Такие вычисления полезны, например, в велоспорте.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Unit Converter articles were edited and illustrated by Anatoly Zolotkov

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Расчеты для перевода единиц в конвертере «Конвертер длины и расстояния» выполняются с помощью функций unitconversion.org.

Что такое нм в физике?

Помогите решить задачу пожалуйста Тело массой 1 кг, падая с высоты 10 м, имеет скорость 13 м/с. Найдите количество теплоты, полученного воздухом при п … адении тела.​

к концам рычага находящегося в равновесии подвешены грузы 0,5 кг и 2 кг общая длина рычага 1 м определите расстояние от точки опоры до большей силы от … вет выраженный в см записать в виде целого числа

к концам рычага находящегося в равновесии подвешены грузы 0,5 кг и 2 кг общая длина рычага 1 м определите расстояние от точки опоры до большей силы от … вет выраженный в см записать в виде целого числа

Оптична сила тонкої скляної лінзи в повітрі 4 дптр. Яка буде оптична сила цієї лінзи, якщо її помістити в воду? пл=1,52; пв=1,33

как делать помогите:(:(:(:(

На шероховатом горизонтальном столе лежит брусок массой m = 615 г, к которому привязана ниточка. За ниточку начинают тянуть под углом α = 60°, приклад … ывая силу F = 3,7 Н. Коэффициент трения о поверхность стола μ = 0,3. Посчитай, каков будет модуль скорости тела спустя t = 4 с с момента начала движения. Тело от стола не отрывается. Ускорение свободного падения прими равным 10 м/с². (Ответ округли до десятых долей.)

Як за допомогою стакана місткістю 40 мл якнайточніше визначити масу краплин води, що витікають із несправного крана? ПОМОГИТЕ СРОЧНО НАДО ПОЖАЛУЙСТА Ч … ЕРЕЗ ПОЛ ЧАСА СДАВАТЬ РАБОТУ НУЖНО ДАЮ 100 БАЛЛОВ ПОМОГИТЕ ПЖ…..СРОЧНО​

трактор первые 500 м проехал за 2 минуты, а след 4 минуты он проехал 2 км определите среднюю скорость трактора за все время движения ответ выраженный … в м/с округлить до целого числа

Супутник обертається навколо Землі по коловій орбіті на висоті 520 км. Визначити період обертання супутника. Прискорення вільного падіння та радіус Зе … млі вважати відомими. Спутник вращается вокруг Земли по круговой орбите на высоте 520 км. Определите период вращения спутника. Ускорение свободного падения и радиус Земли считаются известными.

СРОЧНО 100 БАЛЛОВ шарик падает в жидкость с постоянной скоростью. определить во сколько раз сила внутреннего трения, действующая на шарик, падающий в … жидкость, больше чем выталкивающая сила, если плотность жидкости в 11 раз меньше плотности шарика

Что такое нанометр (нм)?

Что означает нанометр (нм)?

Нанометр (нм) — это метрическая единица измерения пространства, составляющая одну миллиардную (1 × 10-9) метра. Он обычно используется в нанотехнологиях, в создании очень маленьких машин.

Возможность контролировать коррозию в нанометровом масштабе — мощный инструмент для фундаментального понимания химических процессов на поверхности. Толщина покрытия часто измеряется в нанометровом масштабе, а развитие коррозии также может быть измерено в нанометрах.

Коррозионпедия объясняет нанометр (нм)

Нанометр часто используется для выражения размеров в атомном масштабе — например, диаметр атома гелия составляет около 0,1 нм, а диаметр рибосомы — около 20 нм. Нанометр также обычно используется для определения длины волны электромагнитного излучения в видимой части спектра — диапазон видимого света составляет от 400 до 800 нм. Ангстрем, равный 0.1 нанометр ранее использовался для этих целей.

Нанометровая шкала позволяет измерять структуру вершин трещин, скорость роста трещин и шероховатость поверхностей излома материалов.

Для исследования характеристик трещин и коррозионных пленок можно использовать широкий спектр методов визуализации и анализа с разрешением вплоть до нанометрового масштаба. Ранние стадии нарушения пассивности и локальной коррозии достигаются с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), инструмента, используемого для исследования возникновения локальной коррозии в нанометровом масштабе.

В гальванике нанометры используются для измерения толщины покрытия. Например, слой атомов цинка толщиной примерно 10 нанометров можно наблюдать как серебристый слой на медном катоде. Нанометры также можно использовать для измерения толщины осаждения из парофазных химических отложений.

📌 Мы объясняем, что такое нанометры и что они означают для

, хотя и используются для разных функций, имеют несколько общих черт. Их объединяет то, что они основаны на микроскопических транзисторах .Эти транзисторы имеют размер нанометров. Мы собираемся объяснить , что это за параметр и для чего он нужен.

Что такое нанометры

Это единица измерения длины, равная одной миллиардной метра.

Нм — это компания как нм

Электронные чипы Они производятся в так называемом литейном цехе . Среди наиболее важных — TSMC, Intel, GlobalFoundries или Samsung.Эти компании измеряют свои различные производственные процессы в нанометрах.

Указанная мера изначально была стандартом для обозначения размера транзистора . Но из-за физического предела технологии их изготовления, указанная измерительная система была потеряна , и теперь литейные предприятия выражают это приблизительно как . В настоящее время измерение больше маркетинговое , что другое.

Каждый литейный завод имеет свой собственный производственный процесс , делая очень трудно сравниваемых литографий в нанометрах.

Теперь нанометров относятся к узлу производства микросхем . Он стремится отразить плотность транзисторов , которые можно «напечатать» на кристалле. Чем выше плотность в том же пространстве, тем мощнее будут производимые чипы. Он просто отражает плотность.

👉 Какой процессор лучший на рынке 👈

Для чего нужны нанометры?

Повышенная плотность транзисторов

Определите количество логических портов и схем , которые помещаются внутри кремния определенного размера .В 9-нм узловом процессоре Core i9900-14K с 174-миллиметровой матрицей ² он имеет почти 3.000 миллионов транзисторов. Процессоры Ryzen 3000 содержат примерно 3,900 миллиарда транзисторов в массиве 74 мм ² 7-нм узле.

Увеличение частот

Насколько чем выше плотность транзистора, тем больше состояний на микросхеме . Это приводит к большему количеству инструкций за цикл (IPC).

Повышение энергоэффективности

La уменьшенный размер узла, требуется меньше прохождения электронов .Транзистор He меняет состояние с меньшим потреблением энергии, повышая энергоэффективность . Таким образом, мы можем выполнять ту же работу с меньшими затратами энергии, увеличивая производительность на потребляемый ватт.

Уменьшение размера

Миниатюризация узлов позволяет интегрировать транзисторов в все меньше и меньше физического пространства . Вы можете уменьшить поверхность кремния улучшенными транзисторами или тем же их количеством. Еще одно преимущество уменьшения нанометров — уменьшение тепловыделения.

Основные литейные производства микросхем

Этот параметр в настоящее время используется литейными заводами для обозначения плотности транзисторов на микросхеме . Этот параметр выражается целым числом, за которым следует сокращение для нанометров. В настоящее время Intel предлагает 14-нм процессоры. y TSMC производит AMD Ryzen с использованием 7-нм литографии.

В настоящее время этот параметр используют четыре основных производителя микросхем:

• Intel: Является ли крупнейшим в мире производителем микросхем и имеет свои собственные литейные производства.Компания разрабатывает и производит собственные процессоры под собственными узлами . В настоящее время он предлагает процессоры на 14 и 10 нм в дополнение к уже разрабатываемым литографиям на 7 и 5 нм. Не производит чипы для третьих лиц , только для себя.
• TSMC: Тайваньское литейное производство — это еще , выросшее на в настоящее время. В настоящее время этот литейный завод предлагает чипы под 7-нм узлом, а к 2021 году он начнет производить чипы с 5-нанометровым узлом. Среди его клиентов — AMD, Apple, Qualcomm, NVIDIA и даже Intel .Интересно, что этот тайваньский литейный завод не производит собственных процессоров, только для сторонних производителей .
• Samsung: Южнокорейская компания также имеет собственное литейное производство для своих микросхем и памяти . В настоящее время его наиболее продвинутый узел — это 8-нм узел, который является оптимизированной версией 10-нм узла. Samsung производит собственные решения и для сторонних производителей, такие как графические процессоры нового NVIDIA Ampere.
• GlobalFoundries: Американский литейный завод с заводами в нескольких странах, остался позади .В настоящее время производит чипы только на 14-нм и 12-нм узлах , оставив карьеру литографий.
• SMIC: Литейное правительство Китая поддержало завод на полной скорости, чтобы составить конкуренцию остальным литейным предприятиям. В настоящее время они находятся на 22-нм узле, а 14-нм узел практически готов. Этот литейный завод вовлечен в определенные споры, так как несколько раз подавали в суд за предполагаемое нарушение патентных прав .

Обозначение и длина нанометра | Что такое нанометровое измерение? — Видео и стенограмма урока

Какова длина нанометра?

Нанометры используются для описания мира, который меньше клеток, таких как макромолекулы, из которых составляют клетки.Например, диаметр атома углерода составляет 0,22 нанометра ( нм, ), и все цвета спектра видимого света существуют между длинами волн от 380 до 760 нм. Вот еще несколько примеров:

• Типичный лист бумаги имеет толщину около 100 000 нм, что равно: 100 микрометрам, 0,1 миллиметру или 0,004 дюйма.
• ДНК имеет диаметр 2,5 нанометра.
• Диаметр атома гелия составляет около 0,06 нанометра.

Малые измерения: символ нанометра и символ микрона

Нанометры обычно обозначаются символом «нм», но также используется «{eq} \ mu {/ eq} m». Преобразование для нанометров приведено ниже:

• Метр (м): 1 метр равен 10 дециметрам, 100 сантиметрам или 1 000 000 000 нанометров.
• Дециметр (дм): 1 дециметр равен 10 сантиметрам или 100 000 000 нанометров.
• Сантиметр (см): 1 сантиметр равен 10 миллиметрам или 10 000 000 нанометров.
• Миллиметр (мм): 1 миллиметр равен 1000 микрометрам или 1000000 нанометров.
• Микрометр или микрон ({eq} \ mu {/ eq} m): 1 микрометр равен 1000 нанометрам.

Что измеряется в нанометрах?

Поскольку нанометры настолько малы, 1/1000 микрон, объекты и структуры, которые измеряются с использованием малых целых чисел нанометра, могут быть изучены только с использованием специальной технологии. Поскольку длины волн видимого света составляют от 380 до 760 нанометров, видимый свет не взаимодействует с объектами меньше ~ 300 нанометров. Поэтому стандартные оптические микроскопы, которые наблюдают предметы в видимом свете, бесполезны при взгляде на мир и вселенную в таком маленьком масштабе.

Флуоресцентный микроскоп со сверхвысоким разрешением использует те же определенные длины волн света, что и стандартный оптический микроскоп, но использует дополнительные длины волн для возбуждения флуорофоров , специальных молекул, которые сами поглощают и переизлучают свет, которые добавляются к образцу, чтобы позволить наблюдатель, чтобы увидеть изображение. Однако эта технология ограничена, потому что флуоресцентные молекулы медленно химически повреждаются из-за чрезмерного возбуждения электронов во время процесса.Это изменяет образец, тем самым ограничивая период времени, в течение которого образец можно наблюдать.

Сканирующий туннельный микроскоп (STM) не использует какие-либо аспекты света или электромагнитного спектра для различения характеристик наблюдаемого образца. Вместо этого STM использует чрезвычайно острый проводящий наконечник для сканирования поверхности, чтобы иметь возможность распознавать, а затем визуализировать физические характеристики вещей размером всего 0,1 нанометра. Острый проводящий наконечник сканирующего туннельного микроскопа использует преимущество явления, называемого квантовым туннелированием , когда электронные волновые функции могут распространяться или перескакивать через порог, космический вакуум или даже через барьер.Поднося острый проводящий наконечник близко к поверхности, машина может проводить квантовые туннелирующие электроны. Подобно тому, как объект, который отражает или излучает свет, становится видимым из-за взаимодействия света с глазами и мозгом, электроны, распространяющиеся в проводящий наконечник, могут быть преобразованы машиной в изображение. Недостатком использования STM является то, что его обычно можно использовать только для просмотра исключительно гладких и чистых поверхностей. Технология обеспечивает видимость только при разрешении глубины 0.01 нанометров, поэтому негладкие, зазубренные или текстурированные поверхности невозможно точно наблюдать при подходящем разрешении.

Такие технологии, как флуоресцентный микроскоп со сверхвысоким разрешением и сканирующий туннельный микроскоп, используются для наблюдения за объектами и структурами в наноскопическом масштабе .

Наноскопическая шкала

Наноскопическая шкала относится к объектам, объектам или структурам, размер которых обычно составляет от 1 до 100 нанометров.Понимание и способность манипулировать объектами в этом масштабе важно в области нанотехнологий . Объекты в наноскопическом масштабе, как правило, обладают поведенческими свойствами, которые отличаются от макромира из-за кажущегося случайным движения и поведения отдельных частиц. Эти колебания оказывают значительное влияние на способность делать прогнозы и формировать понимание, и поэтому должны быть включены в анализ наблюдений. Явление в наноскопическом масштабе важно понимать, особенно в приложениях нанотехнологий, например, при создании углеродных нанотрубок, где отдельные атомы углерода соединяются вместе в гексагональное образование, образуя полую трубку.В физике, биологии, химии и нанотехнологиях наноскопическая шкала описывает объекты или структуры, подобные следующим:

• В диапазоне от 0,1 до 1 нанометра: отдельные атомы, небольшие молекулы, базовые структуры ДНК и некоторые длины волн x- лучи.
• В диапазоне от 1 до 10 нанометров: макромолекулы, такие как белки, антитела, углеродные нанотрубки, рибосомы, некоторые длины волн ультрафиолетового света и структура двойной спирали ДНК.
• В диапазоне от 10 до 100 нанометров: некоторые длины волн ультрафиолетового света, нанопроволока, вирусы, транзисторы и более мелкие переплетенные структуры хромосом.

Резюме урока

нм — это единица измерения, производная от базовой единицы метра и используемая для описания объектов в наноскопическом масштабе . Нанометр равен одной миллиардной метра или 0.000000001 метр (или 1 * 109 м в экспоненциальном представлении). Нанометр измеряет размеры очень маленьких объектов в масштабе атомов, молекул, макромолекул и некоторых высокочастотных длин волн электромагнитного спектра.

В наноскопическом масштабе объекты и предметы слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с помощью спектра видимого света или стандартного оптического микроскопа. Они измеряются с помощью специализированных микроскопов, таких как флуоресцентный микроскоп со сверхвысоким разрешением и сканирующий туннельный микроскоп .Структуры в наноскопическом масштабе испытывают динамическое физическое явление, которое трудно предсказать из-за флуктуаций, создаваемых кажущимся случайным движением и поведением отдельных частиц. Это явление важно понять в рамках применения нанотехнологии , области, в которой объекты изучаются и управляются в наноскопическом масштабе.

Нм: определение и символ — стенограмма видео и урока

Наноскопические весы

Теперь, когда вы знаете, что нанометр равен одной миллиардной метра, вы, вероятно, все еще не имеете представления о том, насколько он мал.Миллиардная часть чего-либо — это сложная концепция, которую сложно визуализировать. Мы можем использовать пару примеров с использованием объектов, с которыми вы, возможно, знакомы, чтобы лучше понять размер нанометра.

Давайте представим, что мы делаем масштабную модель, а в нашей масштабной модели есть мрамор. Диаметр этого мрамора составляет один нанометр. Мы также хотим иметь еще одну сферу диаметром в метр, чтобы мы могли визуально сравнить их. К сожалению, нашу масштабную модель будет довольно сложно построить, потому что, если диаметр шарика равен одному нанометру, сфера, представляющая один метр, должна быть размером с Землю.Если у вас возникли небольшие проблемы с визуализацией этого, потому что вы не знакомы с метрами и метрической системой, давайте вместо этого быстро посмотрим на дюйм на стандартной линейке. Внутри каждого дюйма на линейке есть 15 маленьких отметок, которые разрывают его от 1/16 дюйма до 15/16 дюйма. Скажем, вместо того, чтобы разбивать размеры в дюймах на 16-е, мы хотели разбить их на нанометры. Тогда вместо 15 отметок на внутренней стороне этого дюймового размера вам понадобится около 25.4 миллиона маркировок.

Надеюсь, вы лучше понимаете, насколько мал нанометр сейчас. Объекты, существующие в этом диапазоне размеров, настолько крошечные, что их невозможно увидеть в оптический микроскоп. Считается, что они имеют наноскопический масштаб , который состоит из диапазонов размеров от 1 до 100 нанометров. Парой примеров объектов в наноскопическом масштабе могут быть вирусы и дезоксирибонуклеиновая кислота, также известная как ДНК. Вирусы имеют размер от 30 до 50 нанометров, а диаметр ДНК — около 2.5 нанометров. Подобные объекты в наноскопическом масштабе — одни из самых маленьких, которые вы можете получить, прежде чем отправиться в самые строительные блоки нашей Вселенной в атомном масштабе с молекулами и отдельными атомами.

Нанотехнологии

Можно подумать, что в таком маленьком масштабе мы не можем искусственно создавать какие-либо структуры, но знаете что? У нас есть! Существует целая область, развивающаяся вокруг создания, изучения и разработки использования объектов в наноскопическом масштабе под названием нанотехнология .Двумя примерами наноскопических объектов, созданных теми, кто работает в этой области, являются нанопроволоки и углеродные нанотрубки. Нанопроволоки , как следует из их названия, представляют собой чрезвычайно крошечные провода с диаметром, который попадает в наноскопический масштаб по размеру. По сравнению с нанопроволокой, углеродная нанотрубка представляет собой более сложную структуру. Он состоит из атомов углерода, образующих полую трубку, соединенных вместе в гексагональной конфигурации. Стандартный способ визуализировать это — представить себе единый лист атомов углерода в гексагональной конфигурации.Затем возьмите этот лист, как один лист бумаги, и сверните его, чтобы получилась трубка.

Небольшие размеры объектов, таких как нанопроволоки и нанотрубки, придают им уникальные оптические и электрические характеристики, которые могут быть использованы в электронике, оптике, энергосбережении и т. Д. Нанотехнологии — относительно молодая область, и свойства и способы использования объектов, созданных в он все еще изучается и разрабатывается, так что нам просто нужно подождать и посмотреть, к чему это нас приведет!

Краткое содержание урока

Давайте на минутку подумаем.-9 метров. Объекты, которые, как считается, имеют наноскопический масштаб , имеют размер от 1 до 100 нанометров. Область науки, которая создает объекты в наноскопическом масштабе, известна как нанотехнологии . Объекты, созданные в наноскопическом масштабе, создают уникальные оптические и электрические характеристики, в том числе нанопроволок , которые представляют собой чрезвычайно крошечные провода с диаметрами, которые попадают в наноскопический масштаб по размеру, и углеродных нанотрубок , которые представляют собой атомы углерода, образующие полую трубку. при этом соединены вместе в шестиугольной конфигурации.Эти объекты и их использование до сих пор изучаются и разрабатываются.

Сколько нанометров в метре?

Если вы заинтересованы в изучении такой области, как биология или компьютерная инженерия, умение переводить нанометры в метры (или нм в метры) будет жизненно важным навыком.

В этом руководстве мы подробно рассмотрим, что такое нанометр и что он измеряет. Затем мы дадим вам три метода, которые вы можете использовать для преобразования нм в m. Наконец, мы предоставим вам диаграмму, которая показывает различные преобразования из нанометров в миллиметры, сантиметры, дециметры и т. Д.

Что такое нанометр? Метр?

Нанометры и метры — это единицы измерения, которые используются для измерения длины. Метр (м) — это основная единица измерения длины в Международной системе единиц, или то, что обычно называют метрической системой. Один метр эквивалентен приблизительно 3,28 футам в имперской системе, которая используется в Соединенных Штатах и ​​некоторых других странах.

Нанометр (нм) равен одной миллиардной части метра. Приставка «нано» буквально означает одну миллиардную. В письменном виде один нанометр выглядит как 0,000000001 м (это девять нуля!).

Однако полное выписывание может занять немного больше времени, поэтому другой вариант — использовать экспоненты. Калькулятор, скорее всего, покажет вам 1e-9 для одной миллиардной, что означает 1 * 10 ^-9 . Итак, если вы предпочитаете записывать одну миллиардную, используя экспоненты, вы можете написать 1 * 10 ^-9 или даже просто 10 ^-9 .

Чтобы помочь вам понять взаимосвязь между нм и m, давайте рассмотрим аналогию, предоставленную Национальной инициативой в области нанотехнологий:

«Если бы диаметр мрамора [был] один нанометр, то [диаметр] Земли был бы примерно один метр».

Это колоссальная разница, которая показывает, насколько больше один метр по сравнению с одним нанометром!

Какие нанометры используются для измерения?

Один нанометр настолько мал, что невидим для человеческого глаза. Нанометры обычно используются для измерения микроскопических объектов, как искусственных, так и природных, таких как молекулы, атомы и крошечные компоненты, используемые в компьютерных процессорах.

Ваши ногти растут примерно на 1 нм каждую секунду. Это около 86 400 морских миль каждый день, но это все еще такая малая длина, что вы даже не заметите этого!

Все еще не понимаете, насколько мал нанометр на самом деле? Представьте себе правителя. Вы, наверное, хорошо представляете, насколько велик сантиметр. Помните, что 10 миллиметров умещаются в один сантиметр, так что миллиметры уже довольно мало. А теперь послушайте: в одном миллиметре содержится один МИЛЛИОН нанометров!

Следующая таблица даст вам лучшее представление о том, сколько нанометров содержится в различных вещах, которые вы можете (и не можете!) Видеть невооруженным глазом в окружающем мире:

3 Методы преобразования нанометров в метры

Есть несколько способов преобразования нм в метры. Мы рассмотрим каждый из них ниже.

Метод 1. Настройка уравнения преобразования

Первый метод преобразования — составить уравнение.

Напомним, что 1 м эквивалентен 1 000 000 000 морских миль.Чтобы использовать этот метод «нм-к-м», вы должны записать это в виде дроби:

$$ {1 \ m} / {1,000,000,000 \ nm} $$

Допустим, вам дали размер 12 358 нм. Чтобы преобразовать это значение в метры, все, что вам нужно сделать, это умножить результат измерения в нм на коэффициент преобразования (дробь выше). Вот как это будет выглядеть написано:

$$ 12,358 \ нм = 12,358 {1 / 1,000,000,000} $$

$$ 12,358 \ нм = 0,000012358 \ м $$

Если вы хотите преобразовать измерение из m в нм, просто переверните коэффициент преобразования вверх дном, чтобы он выглядел так:

$$ {1,000,000,000 \ nm} / {1 \ m} $$

Поскольку знаменатель равен 1, эта дробь равна 1 000 000 000.Следовательно, вы можете просто умножить результат измерения в метрах на 1 000 000 000 , чтобы получить его преобразование в нм.

Метод 2. Перемещение десятичной дроби

Другой метод, который вы можете использовать для преобразования нм в m, — это перенос десятичной дроби. Нанометры и метры основаны на единицах 10 (как и вся метрическая система), поэтому преобразование между единицами измерения на самом деле связано с перемещением десятичной дроби.

Поскольку 1 000 000 000 нм равняется 1 м, преобразование нанометров в метры состоит из простого перемещения десятичной точки на девять разрядов влево.

Давайте посмотрим на пример. Допустим, у вас есть пылевой клещ длиной 205 449,13 нм. Чтобы преобразовать это измерение в метры, все, что вам нужно сделать, это переместить десятичную точку влево на девять разрядов:

В результате у вас должно получиться следующее:

205 449,13 долл. США \ нм = 0,00020544913 \ м

Если у вас есть целое число, например 682 нм, , десятичная точка будет после последнего числа (представьте, что это 682,0 нм), поэтому вы начнете оттуда, прежде чем перемещать его в девять разрядов влево, чтобы получить ваше преобразование, которое в данном случае будет равно 0.000000682 г.

Метод 3. Использование средства онлайн-преобразования

Последний метод преобразования из нм в миллиметры, который вы можете использовать, — это онлайн-инструмент преобразования.

Многие веб-сайты предлагают бесплатные инструменты преобразования, которые можно использовать для быстрого и точного преобразования определенных единиц измерения из нанометров в метры. Все, что вам нужно сделать, это ввести измерение в нм, и вы сразу же получите преобразование в м.

Доступные инструменты преобразования, которые мы рекомендуем использовать, включают сайт калькулятора, который предлагает полезную справочную таблицу, и FormulaConversion.com, что позволяет видеть конверсии прямо при добавлении, вычитании и / или изменении чисел.

Вы можете использовать любой онлайн-калькулятор преобразования нанометров в миллиметры, , если он точен. Если вы не уверены в правильности ответа, который дает инструмент, попробуйте один из двух способов, описанных выше, чтобы еще раз проверить свой ответ.

Вы можете вычислить, сколько морских миль в 20 км?

Сколько нанометров в метре? В километре?

Определенно полезно знать, как преобразовать нм в метры, но как насчет преобразования нанометров в сантиметры? К микрометрам? К километрам?

Следующая таблица дает краткий обзор различных преобразований, от морских миль до километров:

Что дальше?

Пытаетесь подготовиться к SAT Math? Тогда ознакомьтесь с нашим экспертным руководством по разделу SAT Math и узнайте, как получить наивысший балл по нему.

Интересно, как градусы Цельсия переводятся в градусы Фаренгейта? В нашем подробном руководстве вы познакомитесь с приемом №1, который нужно знать, чтобы вы могли быстро преобразовывать эти единицы измерения температуры.

Как переводить десятичные дроби в дроби? А как насчет стаканов и квартов? Прочтите наши руководства, чтобы узнать все полезные советы!

Как измеряется наномасштаб

1. Активируйте предыдущие знания учащихся о метрической системе, уделяя особое внимание шкале и единицам измерения.

Раздайте метры и линейки парам или небольшим группам учащихся. Обсудите анатомию каждого измерительного устройства, выделив термины шкала и единицы . Попросите учащихся указать на единицы, которые они видят. Спросите: Почему с каждой стороны линейки две разные шкалы? Или: Почему шкала на линейке отличается от шкалы на измерительной линейке? В чем разница? Сообщите учащимся, что одна шкала представляет собой метрическую систему (Международная система единиц или СИ), а другая шкала представляет английскую систему (также имперские единицы или U.S. Обычные единицы измерения). Спросите: Какая система чаще всего используется в США? Какие единицы используются для измерения длины в этой системе? Сообщите учащимся, что английская система чаще используется в США, а единицы измерения длины включают дюймы, футы, ярды и мили.

Сообщите учащимся, что в большинстве других стран используется метрическая система. Метрическая система основана на десятичной системе счисления и используется учеными всего мира. Эти факторы облегчают ученым работу с очень большими и очень маленькими числами и общение друг с другом.Объясните, что в сегодняшней деятельности будет использоваться метрическая система.

2. Создайте фон в макро, микро и наномасштабе.

Начните знакомить с разницей между макро, микро и наномасштабами. Спросите: Сколько единиц метрической системы вы можете придумать для измерения длины? Попросите учащихся рассказать вслух и начать писать на доске различные метрические единицы. Запишите единицы измерения полностью, отметив, что есть сокращения, которые вы обсудите позже. Также обратите внимание, что некоторые из них являются небольшими единицами измерения, а другие — большими.

Напишите на доске термины «макро», «микро» и «нано». Спросите: Кто-нибудь знает, что означают эти термины? В чем разница между ними? Выясните у студентов, что макрос означает, что объект можно увидеть невооруженным глазом; микро меньше макро и требует использования оптического (светового) микроскопа, чтобы видеть человеческий глаз; а нано чрезвычайно мал и требует использования очень мощного электронного микроскопа, чтобы его можно было увидеть. Для демонстрации предложите учащимся взглянуть на свои метры и объяснить, что нанометр (нм) — это единица длины, эквивалентная одной миллиардной (10 ^-9 ) метра.На измерительной линейке один миллиард нанометров, а между каждой миллиметровой линией — один миллион нанометров. Объясните, что сегодня они будут больше узнавать о каждом из этих масштабов, особенно о наномасштабе.

3. Попросите студентов попрактиковаться в преобразовании метрических единиц.

Объясните, что в выполняемых действиях они будут измерять количество объектов и классифицировать их как объекты макро-, микро- или наноуровня. Раздайте лист нано-метрических преобразований и прочтите вслух указания.В зависимости от их уровня комфорта с метрической системой попросите учащихся поработать индивидуально или в парах, чтобы заполнить подсказки 1–6 рабочего листа. Подсказка 7 (Преобразование линейки в наномасштабе) будет завершена на шаге 5. При необходимости помогите учащимся и обсудите правильные ответы. Убедитесь, что учащиеся видят соотношение между километрами, метрами, сантиметрами и миллиметрами. Объясните, что они узнают больше о микрометрах и нанометрах на протяжении всего упражнения.

4. Попросите учащихся глубже изучить относительные размеры объектов в разных масштабах

Просмотрите видеоролик NISE Net «Насколько мала нано-технология?» (2 мин.51 сек.) Попросите учащихся обратить пристальное внимание на соотношение между масштабом изображений и единицами измерения миллиметр, микрометр и нанометр. Затем попросите учащихся поработать парами за компьютерами, чтобы получить доступ к разделам на веб-странице «Что такое нано» и просмотреть их. Если хотите, спроецируйте веб-сайт так, чтобы весь класс мог работать вместе. Попросите учащихся обратить особое внимание на «Слово об измерениях», «Начало» и «Насколько мало значит мало?» разделы.

После того, как учащиеся посмотрят видео и прочитают разделы на веб-сайте, попросите пары учащихся потратить пять минут на обсуждение того, что они наблюдали.Направляйте их обсуждение, задавая вопрос: какова взаимосвязь между миллиметрами, микрометрами и нанометрами? Почему важно понимать относительные размеры объектов в нашем мире?

Обсудите со студентами, что объекты в макро-масштабе в 1000 раз больше, чем в микро-масштабе. Объекты в микромасштабе в 1000 раз больше, чем объекты в наномасштабе. Спросите: Во сколько раз объекты в макро масштабе больше, чем в наномасштабе? Какие единицы (мм, мкм, нм), по вашему мнению, будут использоваться для макро-, микро- и наномасштабов? Использование доски для организации ответов учащихся, выяснение у учащихся, что объекты в макроуровне в 1 миллион раз больше, чем объекты в наномасштабе.Макрообъекты будут измеряться в миллиметрах (мм). Микрообъекты будут измеряться в микрометрах (мкм). Нанообъекты будут измеряться в нанометрах (нм).

5. Используйте наноразмерную линейку для измерения объектов и потренируйтесь преобразовывать их в макро и микро масштабы.

Объясните учащимся, что до этого момента их метрические преобразования менялись с больших единиц на меньшие. Теперь они собираются попрактиковаться в переводе из малого в крупный.

Раздайте ученикам раздаточный материал «Нано-линейка» и попросите их построить их в соответствии с инструкциями на раздаточном материале.Прочтите вслух запрос 5 на листе «Нано-метрические преобразования». Объясните, что макромасштаб включает единицы больше 1 миллиметра. Микромасштаб включает единицы измерения в миллиметрах и микрометрах, но для этой деятельности они будут использовать только микрометры для микромасштаба. Наноразмер включает единицы измерения в нанометрах. Попросите учащихся поработать в парах или небольших группах и установите для них ограничение по времени, чтобы заполнить таблицу. После того, как они заполнят таблицу, обсудите их ответы и проверьте понимание.

6.Попросите учащихся наблюдать и сравнивать объекты в разных масштабах

Продолжайте создавать фон, вовлекать студентов и помогать им визуализировать макро-, микромасштаб и наноуровень в упражнении, используя изображения компании FEI, перечисленные ниже. (Изображения расположены в карусели ресурсов действий.) Загрузите и распечатайте изображения или подготовьте их для проецирования. Если вы выбрали печать изображений в черно-белом режиме, сначала спроецируйте цветные изображения из карусели, чтобы учащиеся могли видеть их в цвете.

Предложите учащимся определить размеры изображаемых предметов. Предложите учащимся работать в небольших группах (используя загруженные изображения) или всем классом (используя изображения, проецируемые на экран или белую доску). Попросите учащихся обратить внимание на масштабную линейку внизу каждого изображения. Масштаб может быть указан в миллиметрах (мм), микрометрах (мкм) или нанометрах (нм). Скажите учащимся, что эти масштабные линейки используются так же, как линейки на картах — например, где 1 дюйм может равняться 100 милям. Имейте под рукой карту на случай, если учащиеся не знакомы с масштабами карты.

Попросите учащихся использовать лист бумаги, линейку или другое измерительное устройство, чтобы определить размер объекта в соответствии с масштабом изображения. Попросите учащихся отметить длину шкалы на своих измерительных приборах, посчитать количество длин, подходящих для предмета, и умножить два числа, чтобы получить размер. Попросите учащихся записать название объекта и его размер на листе бумаги. Если вы выполняете это задание всем классом, вы можете попросить одного ученика записать эту информацию на доске или плакате.Затем попросите учащихся переставить изображения по порядку в зависимости от размера — от большего к меньшему. Напомните учащимся, что масштабы на разных изображениях различаются — миллиметры, микрометры и нанометры. Когда учащиеся закончат заказывать изображения, проведите учащихся к обсуждению их опыта выполнения задания. Спросите: Были ли у вас проблемы с измерением изображений? Если да, то что было сложного в работе с изображениями? Что вам нужно было сделать, чтобы расположить изображения по размеру? (Чтобы расположить их по порядку, размеры изображений пришлось преобразовать в один и тот же масштаб — например, от миллиметров до микрометров.)

• FEI Изображение 1: Муравей — это изображение передней части (головы) муравья.
• FEI Изображение 2: Головная вошь — это изображение головной воши на двух человеческих волосах.
• FEI Изображение 3: Бактерии, устойчивые к антибиотикам MRSA — это изображение бактерий MRSA на поверхности повязки на рану.
• FEI Изображение 4: Нано-зеркала — это изображение, полученное с помощью цифровой обработки света (DPL), компонента, используемого в видеопроекторах.
• FEI Изображение 5: Пыльца березы — это изображение пыльцы на палочке березы на рыльце пассифлоры.
• FEI Изображение 6: ZnO Nanowires — Это изображение нанопроволок оксида цинка, полученных в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Эти провода диаметром всего несколько нанометров обладают уникальными свойствами, которые делают их полезными в таких приложениях, как электроника, оптика и фотоника.
• FEI Изображение 7: Золотая частица — двойникование роста в наночастицах золота.
• FEI Изображение 8: Паразитический клещ — Этот внешний паразитический клещ, Varroa destructor , нападает на медоносных пчел Apis mellifera .
• FEI Изображение 9: Reddit Alien — «Инопланетянин», вытравленный с помощью электронного луча.
• FEI Image 10: Nano Thumbs Up — ДНК-ориентированные самособирающиеся золотые наностержни и наносферы.

7. Предложите учащимся поразмышлять и обсудить то, что они узнали о макро-, микро- и наномасштабах.

В заключение упражнения рассмотрите ключевые моменты обсуждения в классе. Спросите: Почему ученые используют метрическую систему? Объясните учащимся, что метрическая система подобна стандартизированному универсальному языку.Это позволяет ученым общаться друг с другом и работать с действительно большими и очень маленькими числами. Спросите: Почему важно понимать масштаб объекта? В чем разница между макро, микро и нанометровыми объектами? Объясните учащимся, что, понимая различные масштабы, включая макро, микро и наномасштаб, они могут измерять и сравнивать объекты разных размеров. Скажите учащимся, что таким образом можно лучше понять свойства и поведение различных предметов и материалов.Исследователи, изучающие наноразмерные объекты, теперь могут не только видеть наночастицы (атомы и молекулы), но и манипулировать ими, а также создавать новые материалы и продукты.

Что такое наномасштаб — Размер и масштаб — MRSEC Education Group — UW – Madison

Введение

Полезно знать примерные размеры вещей. Что-то больше, чем хлебница? Пройдет ли он через дверной проем? Он такой большой, как должен быть? Это все вопросы, которые мы можем регулярно задавать.

Способы измерения вещей со временем менялись. Например, в египетские времена длина объекта измерялась в локтях, где один локоть соответствовал расстоянию от локтя до кончика среднего пальца. Локоть можно разделить на более мелкие сегменты в зависимости от размера различных частей руки. Однако легко представить, что эти размеры сильно различаются от человека к человеку. Локоть, измеренный у маленького ребенка, будет сильно отличаться от локтя, измеренного у взрослого.С течением времени системы измерения стали более стандартизированными. Две основные системы измерения — английская и метрическая. Все ученые и инженеры используют метрическую систему.

Практики инклюзивного обучения

Инклюзивное обучение — это методы, разработанные для вовлечения учащихся в обучение, которое является значимым, актуальным и доступным для всех. Создание инклюзивной среды — это непрерывный процесс, который начинается до запуска класса и встроен в дизайн класса.Дополнительные ресурсы см. На нашей странице «Практики инклюзивного преподавания».

Стратегии для этого фонового контента включают:

1. Использование примеров, имеющих отношение к повседневной жизни учащихся, таких как замена «хлебницы» в первом абзаце на X-box или коробку с хлопьями.
2. Предложите студентам найти свои собственные примеры предметов разного размера и масштаба. Например, «Какую самую большую вещь вы можете придумать?» и «Какую самую маленькую вещь вы можете придумать?»
3. Попросите несколько ответов и примеров из опыта учащихся с размером и масштабом.

Метрическая система

В повседневной жизни английская система измерения с такими единицами измерения, как футы, галлоны и фунты, в основном используется в Соединенных Штатах. Ученые и весь остальной мир используют метрическую систему измерения с базовыми единицами измерения, такими как метр, литр и грамм. Затем базовая единица умножается или делится на десять для представления больших или меньших измерений. Префиксы используются, чтобы связать относительный размер измерения с базовой единицей.Поскольку основной единицей длины является метр, в таблице ниже показаны все различные префиксы, которые можно использовать для выражения длины.

1000 метров (м) будет записано как 1 километр (км). Также можно использовать другие базовые блоки. Для массы основной единицей является грамм (г), поэтому 1/1000 грамма будет записана как 1 миллиграмм (мг). Часто бывает трудно представить себе, что на самом деле означают эти числа, потому что единицы в метрических системах — это не то, что мы можем использовать в нашей повседневной жизни.

AtomTouch

Чтобы дать учащимся и учителям более ощутимое ощущение масштаба, мы разработали бесплатное приложение для трехмерного сенсорного экрана под названием AtomTouch.AtomTouch включает в себя вводное видео размера и масштаба, а также множество увлекательных и образовательных мероприятий, чтобы дать учащимся реальное представление об атомарном поведении. Играйте онлайн на BrainPop — AtomTouch или загрузите БЕСПЛАТНО из App Store или Google Play.