Нанотехнология
Что это?
Нанотехнология
Нанотехнологии - это фундаментальные и прикладные науки и техника, которые имеют дело с совокупностью теоретических образований, практических методов, исследований, анализа и синтеза, а также производством и изучением продуктов с заданными атомно-структурными путями, контролируемыми манипулированием атомами и молекулами.
Нанообъекты
Наноматериалы - материалы, разработанные на основе наночастиц с уникальными соглашениями:
- Угловые нанотрубки - Протяженные угловые структуры с размерами от одной до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из трубчатых графитовых плоскостей (графенов). Способ удержать груз в сотни килограмм.
- Фуллерены - молекулярные соединения, принадлежащие к классу аллотропных форм углерода и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, состоящие из 60 атомов углерода. За открытие фуллеренов была вручена премия Нобелевская премия Х.Крото и Р.Керлу
- Графен - единичный слой углерода
- Наноаккумуляторы –имеют время зарядки 10-15 минут, используемые в электромобилях.
Нанороботы - роботы, изображения из наноматериалов и размеры, сопоставимые с молекулами, - обработка и передача информации, исполнение программ. Нанороботы, т.е. самовоспроизводству, называются репликаторами. Возможность создания нанороботов рассмотрена в своей книге «Машины создания» американский учёный Эрик Дрекслер. В настоящее время уже созданы электромеханические наноустройства, которые можно считать прототипами нанороботов;
Нанобактерии - круглые или овальные, органо-минеральные структуры размером от 30 до 200 нм, способные к самостоятельному размножению. Термин нанобактерии был впервые изобретен Ричардом Моритой в 1988 году, однако "отцом" нанобактерий считается Роберт Фолк. Начиная с 1992 года, он опубликовал серию работ по нанобактериям.
Где применяются нанотехнологии в настоящее время?
Нанотехнологии уже используются при производстве жестких дисков для компьютеров, каталитических преобразователей - элементов двигателей внутреннего сгорания, а также высокопрочных и одновременно легких теннисных ракеток, инструментов для резки металлов, антистатических покрытий для чувствительной электронной аппаратуры, специальных покрытий для окон, обеспечивающих их самоочистку.
Ожидается, что нанотехнологии обеспечат существенный прорыв в компьютерных технологиях. Например, медицинская наука разрабатывает способы доставки лекарственных средств в ракушечную ткань «нанобомбах». В будущем наноустройства могут «патрулировать» артерии, противодействуя инфекциям и диагностировать заболевания.
Американские ученые успешно использовали покрытые золотом «нанопули» для поиска и разрушения неоперабельных раковых опухолей. Ученые прикрепляют нанопули к антителам, которые способны контактировать с раковыми клетками и уничтожать их.
Институт армейских нанотехнологий в Кембридже (США) использует нанотехнологии для создания принципиально нового типа обмундирования. Их цель - создать ткань, которая может менять окраску, волны и даже склеивать кости.
Перспективы нанотехнологий
На данный момент возможно наметить следующие перспективы нанотехнологий:
1. Медицина . Создание молекулярных роботов-врачей.
Срок реализации - первая половина XXI века.
2. Геронтология . Внедрение в организм молекулярных роботов, предотвращение старения клеток, а также перестройка и улучшение тканей человеческого организма. В настоящее время используются методы крионики.
Срок реализации: третья - четвертая четверти XXI века.
3. Промышленность . Методы молекулярного робота.
Срок реализации - начало XXI века.
4. Сельское хозяйство . Замена функциональных комплексов из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же самые химические процессы. Почва - углекислый газ - фотосинтез - трава - корова - молоко "будут устранены все лишние звенья.
Срок реализации - вторая - четвертая четверть XXI века.
5. Биология . Станция способна внедрять наноэлементов в организм. Последствия могут быть самыми разными - от "живых" до создания новых живых существ, биороботов.
Срок реализации: середина XXI века.
6. Экология . Полное устранение вредного воздействия деятельности человека на окружающую среду. Во-первых, во-вторых, во-вторых, во-вторых, во-вторых, для безотходных нанотехнологических методов.
Срок реализации: середина XXI века.
7. Освоение космоса . По-видимому, освоение космоса "обычным" порядком будет предшествовать освоению его нанороботами. Космическая станция - это космические станции, которые могут быть пригодны для обитания. Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из "подручных материалов" (метеоритов, комет). Это будет намного дешевле и безопаснее существующих методов.
8. Кибернетика . Произведенный переход от существующих структурных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшены до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигли терагерцовых значений. Получено распространение схемных решений на нейроноподобных элементах. Эта способность была измерена терабайтами. Станет возможным "переселение" человеческого интеллекта в компьютер.
Срок реализации: первая - вторая четверть XXI века.
9. Разумная среда обитания . Во всех атрибутах окружающей среды она станет "разумной" и крайне комфортной для человека.
Срок реализации: после XXI века.
Представляет ли нанотехнология угрозу здоровью человека или окружающей среде?
Информации о негативном воздействии наночастиц не так уж и много. В 2003 г. в одном из исследований было показано, что углеродные нанотрубки могут повреждать легкие у мышей и крыс. Исследование 2004 г. показало, что фуллерены могут накапливаться и вызывать повреждения мозга у рыб. Но в обоих исследованиях были использованы большие порции вещества при необычных условиях.По словам одного из экспертов, Кристен Кулиновски (США), « Информация об их угрозах здорового человека отсутствует ».
Нанотехнологии могут изменить представление о человеке, поскольку их использование поможет продлить жизнь и существенно повысить устойчивость организма.