нанотехнології

Технологія

2022

Розповідаємо, що таке нанотехнології, для чого вони потрібні та приклади. Крім того, його застосування в медицині, біотехнології та інших сферах.

Нанотехнології створюють «машини», які працюють на молекулярному рівні.

Що таке нанотехнології?

Загалом кажучи, нанотехнологія — це маніпулювання та виготовлення матеріалів і артефактів у масштаб атомний або молекулярний, тобто нанометричний. Це дуже широка сфера дослідження і додатки все ще в консолідації.

Нанотехнології включають матерія субатомні, а також специфічні знання про дисципліни науковий подобається органічна хімія, молекулярна біологія, напівпровідники, мікровиробництво та наук поверхонь, серед іншого.

Простіше кажучи, нанотехнологія починається з ідеї створення мікроскопічних машин, за допомогою яких можна виробляти нові матеріали унікальної та особливої ​​молекулярної конфігурації.

Однак природа багатьох із цих «машин» не схожа на ті, які ми використовуємо в повсякденному житті, але цілком можуть складатися з вірус Генетично «перепрограмовані» та інші біотехнологічні засоби. Отже, це технології це нескінченне джерело можливостей і, звичайно, небезпек.

Крім того, завдяки нанотехнологіям були створені наноматеріали, які є неіснуючими елементами в природа і дивовижні властивості. Вони були створені з модифікації молекули наявних матеріалів.

Таким чином, було відкрито гігантське поле досліджень з практично нескінченними додатками, які все ще знаходяться в стадії визначення та експериментування. Нанотехнології обіцяють принести з собою нову промислову та науково-технічну революцію.

Історія нанотехнологій

У 1959 році вперше обговорювалася можливість нанотехнологій і нанонауки. Першим про них згадав лауреат Нобелівської премії з фізики американець Річард Фейнман (1918-1988) під час своєї промови в Каліфорнійському технологічному інституті (Каліфорнія, США), в якій він висловив теорію про синтез шляхом прямого маніпулювання атоми.

Однак термін «нанотехнології» був введений у 1974 році японцем Норіо Танігучі (1912-1999). З тих пір багато хто мріяв або теоретизував про можливість таких типів передових машин і матеріалів.

Наприклад, американський інженер Кім Ерік Дрекслер (1955-) брав участь у популяризації терміна, і цей вид досліджень, будучи значною мірою відповідальним за формальний початок галузі вивчення нанотехнологій у 1980-х роках, відповідає на досягнення час у мікроскопія і відкриття фулеренів у 1985 році.

З 2000 року наноматеріали почали використовуватися в промисловості. У відповідь на уряди країни світу почали інвестувати величезні суми в дослідження та розробки нанотехнологій.

Його застосування в галузі біохімії, медицина і генна інженерія вони стали очевидними невдовзі після цього. Сьогодні це одна з наукових галузей, що мають найбільшу обґрунтованість і затребуваність навіть у країнах так званого третього світу.

Для чого потрібні нанотехнології?

Загалом, нанотехнологія - це тип інженерії матеріалів в атомному або молекулярному масштабі. Це означає, що він дозволяє маніпулювати матерією в нескінченно малому масштабі, від 1 до 100 нанометрів, тобто розміром приблизно з молекулу ДНК (2 нм) і a бактерія з роду Mycoplasma (200 нм).

Тому переваги нанотехнологій практично нескінченні: від втручання в хімічний склад живі істоти, що дозволяє модифікувати ДНК мікроскопічні живі істоти і «запрограмувати» їх на виконання певних біохімічних завдань, аж до виготовлення нових матеріалів з унікальними властивостями, які називаються наноматеріалами.

Застосування нанотехнологій

Нанотехнології виробляють пестициди або добрива, які співпрацюють із сільським господарством.

Деякі з сучасних застосувань нанотехнологій пов'язані з:

  • Текстильна промисловість. Створення інтелектуальних тканин, здатних до попередньо запрограмованої поведінки в чіпах або інших електронних інструментах, які можуть самоочищуватися, відштовхувати плями або змінюватися забарвлення і з температура.
  • Сільськогосподарський дизайн. Опрацювання пестициди, пестициди та добрива з контрольованою біохімією, які дозволяють покращити ґрунти, а також наносенсори для виявлення ґрунтових вод, концентрації поживних речовин тощо.
  • Підтримка худоби. Виготовлення за допомогою наночастинок вакцин і ліків для догляду за ними Здоров'я худоба або наносенсори, здатні попереджати про наявність захворювань, паразити, тощо
  • Харчова промисловість. У цій сфері розроблені харчові датчики, тобто елементи, які можуть перевірити життєздатність їжа, до наноупаковки для нього, спеціально розробленої для уповільнення природного процесу розкладання їжі.
  • Нанофармацевтика. Це перше покоління продуктів Фармакологічні продукти, розроблені з використанням наносистем, здатних ефективно та специфічно розподіляти активні сполуки ліків, отримувати кращі та швидші результати та мінімізувати побічну шкоду.

З іншого боку, в промисловість передбачає наступні напрями досліджень:

  • Наноінформатика. Проектування комп'ютеризованих систем величезної потужності та швидкості за допомогою наносистем.
  • Нанотермологія. Застосування наномашин для ефективного та швидкого регулювання локальної температури.
  • Наноенергія. Щоб вони цілком могли бути ефективними, безпечними та низькими вплив на навколишнє середовище, як вирішення енергетичної кризи, з якої починається ХХІ століття.
  • Екологічні рішення. Як нанотехнологічні системи для утилізації небезпечних відходів або утилізації сміття.

Приклади нанотехнологій

Кілька прикладів поточного застосування нанотехнологій проблеми люди такі:

  • Бактерицидний чорний кремній. Австралійські та іспанські вчені оголосили про створення матеріалу, відомого як «чорний кремній», молекулярний склад якого запобігає розмноженню численних множин, без необхідності додавання продуктів. видів грампозитивних і грамнегативних бактерій, крім зниження ефективності деяких типів ендоспор.
  • Нанохірургія за допомогою робота. Швейцарська лабораторія ETH Zürich готується до випробування свого першого мікроробота з магнітним наведенням, відомого як OctoMag, за допомогою якого, як очікується, вона зможе виконувати мікрооперації, не відкриваючи пацієнта, просто вводячи його в тіло через маленьку голку. Подібні моделі мікронасосів також були випробувані в США, вивільняючи ліки в око, коли це необхідно.

Нанотехнології в медицині

Нановакцини можуть допомогти імунній системі боротися з хворобами.

Обіцянки нанотехнологій для розвитку медицини, щонайменше, вражають. Вище ми навели кілька прикладів цього, але ще багато чого потрібно відкрити, наприклад:

  • Нанолікування невиліковних захворювань. Нанотехнологічні рішення для боротьби з раком, ВІЛ/СНІДом або хворобою Альцгеймера можуть виникнути з рук біохімічних роботів, введених в організм людини.
  • Нанотехнологічне уповільнення старіння. Одного дня ми зможемо за допомогою наночастинок боротися зі старінням на молекулярному рівні і ще більше продовжити наше життя, відстрочивши старість.
  • Нановакцини. Системи захисту від хвороб, засновані на введенні в організм наносистем, які б піклувалися про допомогу імунна система у боротьбі з усіма видами нових захворювань.
  • Генетичне перепрограмування. Використовуючи нанороботів, можна було б модифікувати нашу ДНК і поступово усувати гени, які несуть вроджені захворювання, недоліки та інші недуги. Це покращило б Якість життя виду взагалі. Це, звичайно, також вимагає певної міри переосмислення моральних законів науки.

Нанотехнології та біотехнології

Біотехнологія – це застосування технологічних рішень до проблеми біологічної природи. Завдяки впровадженню нанонаук він виходить на абсолютно новий рівень.

Можливість програмування або перепрограмування живих істот за допомогою нанотехнологічного втручання ДНК може дозволити нам вести життя за більш зручними шляхами. Однак поєднання біотехнології та нанотехнології спричинить значні етичні та біологічні ризики.

Людство дуже добре знає, що відбувається, коли воно намагається грати в Бога. Наприклад, виробництво більшої кількості дійних корів і більше м’яса, культур, стійких до шкідників тощо, завжди має йти пліч-о-пліч з роздумом про наше місце в природному порядку світу.

!-- GDPR -->