• Mis on nanotehnoloogia?
• Nanotehnoloogia ajalugu
• Milleks on nanotehnoloogia?
• Nanotehnoloogia rakendused
• Nanotehnoloogia näited
• Nanotehnoloogia meditsiinis
• Nanotehnoloogia ja biotehnoloogia

Selgitame, mis on nanotehnoloogia, milleks see on mõeldud ja näiteid. Lisaks selle rakendused meditsiinis, biotehnoloogias ja muudes valdkondades.

Nanotehnoloogia loob "masinaid", mis töötavad molekulaarsel tasemel.

Mis on nanotehnoloogia?

Laias laastus on nanotehnoloogia materjalide ja esemetega manipuleerimine ja valmistamine kaal aatom- või molekulaarne, st nanomeetriline. See on väga lai valdkond uurimine ja rakendused on veel konsolideerimisel.

Nanotehnoloogia hõlmab asja subatomilised, samuti spetsiifilised teadmised distsipliinid teaduslik nagu orgaaniline keemia, molekulaarbioloogia, pooljuhid, mikrotootmine ja teadus pinnad muu hulgas.

Väga lihtsalt öeldes saab nanotehnoloogia alguse ideest ehitada mikroskoopilisi masinaid, mille abil toota unikaalse ja konkreetse molekulaarse konfiguratsiooniga uudseid materjale.

Paljude nende "masinate" olemus ei ole aga sarnane neile, mida me oma igapäevaelus kasutame, vaid võivad koosneda viirus Geneetiliselt "ümberprogrammeeritud" ja muud biotehnoloogilised vahendid. Järelikult see tehnoloogia see on lõputu võimaluste ja loomulikult ohtude allikas.

Lisaks on nanotehnoloogia abil ehitatud nanomaterjale, mis on olematud elemendid loodus ja hämmastavaid omadusi. Need loodi modifikatsioonist molekulid olemasolevatest materjalidest.

Nii on avatud hiiglaslik uurimisvaldkond praktiliselt lõpmatute rakendustega, mis on veel määratlemisel ja eksperimenteerimine. Nanotehnoloogia tõotab endaga kaasa tuua uue tööstusliku ja teaduslik-tehnoloogilise revolutsiooni.

Nanotehnoloogia ajalugu

1959. aastal arutati esimest korda nanotehnoloogia ja nanoteaduse võimalikkuse üle. Esimesena viitas neile Nobeli füüsikaauhinna laureaat ameeriklane Richard Feynman (1918-1988) Caltechis (California, USA) peetud kõnes, kus ta teoretiseeris sünteesi otse manipuleerimise teel. aatomid.

Termini "nanotehnoloogia" võttis aga 1974. aastal kasutusele jaapanlane Norio Taniguchi (1912–1999). Sellest ajast peale on paljud seda tüüpi täiustatud masinate ja materjalide võimalikkusest unistanud või teoretiseerinud.

Näiteks osales selle mõiste populariseerimises Ameerika insener Kim Eric Drexler (1955–) ja seda tüüpi uuringud, mis on suuresti vastutavad nanotehnoloogia uurimisvaldkonna ametliku alguse eest 1980. aastatel. aeg sisse mikroskoopia ja fullereenide avastamine 1985. aastal.

Alates 2000. aastast hakati nanomaterjale tööstuslikult kasutama. Vastuseks valitsused maailmas hakkasid investeerima tohutuid summasid nanotehnoloogia uurimis- ja arendustegevusse.

Selle rakendused valdkonnas biokeemia, meditsiin ja geenitehnoloogia need ilmnesid varsti pärast seda. Tänapäeval on see üks suurima kehtivuse ja nõudlusega teadusvaldkondi isegi nn kolmanda maailma riikides.

Milleks on nanotehnoloogia?

Põhimõtteliselt on nanotehnoloogia materjalitehnoloogia aatomi- või molekulaartasandil. See tähendab, et see võimaldab manipuleerida ainega lõpmatult väikeses skaalas, vahemikus 1 kuni 100 nanomeetrit, st umbes molekuli suuruses. DNA (2 nm) ja a bakter perekonnast Mycoplasma (200 nm).

Seetõttu on nanotehnoloogia eelised peaaegu lõpmatud: sekkumine keemilise koostise hulka elusolendid, võimaldades seega muuta DNA-d mikroskoopilised elusolendid ja "programmeerida" need teatud biokeemiliste ülesannete täitmiseks kuni ainulaadsete omadustega uudsete materjalide valmistamiseni, mida nimetatakse nanomaterjalideks.

Nanotehnoloogia rakendused

Nanotehnoloogia toodab pestitsiide või väetisi, mis teevad koostööd põllumajandusega.

Mõned nanotehnoloogia praegused rakendused on seotud:

• Tekstiilitööstus. Intelligentsete kangaste loomine, mis on võimelised kiipides või muudes elektroonilistes instrumentides eelnevalt programmeeritud käitumist, olles seega isepuhastuvad, plekke hülgavad või muutumisvõimelised värvimine ja of temperatuuri.
• Põllumajanduslik disain. Väljatöötamine pestitsiidid, kontrollitud biokeemiaga pestitsiidid ja väetised, mis võimaldavad parandada mullad, samuti nanosensorid põhjavee, toitainete kontsentratsiooni jms tuvastamiseks.
• Toetus kariloomadele. Tootmine läbi nanoosakeste vaktsiinide ja ravimite eest hoolitseda Tervis kariloomad või nanosensorid, mis hoiatavad haiguste esinemise eest, parasiidid, jne.
• Toidutööstus. Selles valdkonnas töötatakse välja toiduandureid, see tähendab elemente, mis suudavad kontrollida nende elujõulisust toit, selle jaoks mõeldud nanopakenditeni, mis on spetsiaalselt loodud toidu loomuliku lagunemisprotsessi aeglustamiseks.
• Nanofarmatseutilised ained. See on esimene põlvkond tooted Nanosüsteemidega disainitud farmakoloogilised tooted, mis suudavad tõhusalt ja spetsiifiliselt jaotada ravimite toimeaineid, saada paremaid ja kiiremaid tulemusi ning minimeerida kõrvalkahju.

Teisest küljest, tööstusele näeb tuleviku uurimisvaldkondadena järgmist:

• Nanoinformaatika. Tohutu võimsuse ja kiirusega arvutisüsteemide projekteerimine nanosüsteemide kaudu.
• Nanotermoloogia. Nanomasinate kasutamine kohaliku temperatuuri tõhusaks ja kiireks reguleerimiseks.
• Nanoenergiad. Et need võiksid olla tõhusad, ohutud ja madalad keskkonnamõju, lahendusena energiakriisile, millega algab XXI sajand.
• Keskkonnasõbralikud lahendused. Nanotehnoloogiliste süsteemidena ohtlike jäätmete kõrvaldamiseks või prügi kõrvaldamiseks.

Nanotehnoloogia näited

Paar näidet praegusest nanotehnoloogia rakendusest probleeme inimesed on järgmised:

• Bakteritsiidne must räni. Austraalia ja Hispaania teadlased teatasid "must räni" nime all tuntud materjali loomisest, mille molekulaarne koostis takistab ilma toodete lisamiseta paljude materjalide levikut. liigid grampositiivsete ja gramnegatiivsete bakterite vastu, lisaks vähendab teatud tüüpi endospooride efektiivsust.
• Nanokirurgia roboti abil. Šveitsi laboratoorium ETH Zürich valmistub testima oma esimest magnetjuhitavat mikrorobotit, mida tuntakse OctoMagi nime all ja millega loodetakse teha mikrooperatsioone patsienti avamata, lihtsalt läbi väikese nõela kehasse süstides. Sarnaseid mikropumpade mudeleid on testitud ka USA-s, vabastades vajadusel ravimeid silma.

Nanotehnoloogia meditsiinis

Nanovatsiinid võivad aidata immuunsüsteemil haigustega võidelda.

Nanotehnoloogia lubadused meditsiini edendamiseks on pehmelt öeldes jahmatavad. Eespool tõime selle kohta paar näidet, kuid avastada on veel palju, näiteks:

• Nanoravid ravimatute haiguste korral. Vähi, HIV/AIDSi või Alzheimeri tõve nanotehnoloogilised lahendused võivad pärineda inimkehasse süstitavate biokeemiliste robotite käest.
• Nanotehnoloogiline vananemise aeglustumine. Ühel päeval saaksime nanoosakeste kaudu võidelda vananemisega molekulaarsel tasemel ja pikendada oma eluiga veelgi, lükates edasi seniilsust.
• Nanovatsiinid. Nanosüsteemide kehasse toomisel põhinevad haigustevastased kaitsesüsteemid, mis hoolitseksid selle abistamise eest immuunsussüsteem võitluses igasuguste uute haigustega.
• Geneetiline ümberprogrammeerimine. Nanoroboteid kasutades oleks võimalik muuta meie DNA-d ja järk-järgult kõrvaldada geenid, mis kannavad kaasasündinud haigusi, puudujääke ja muid hädasid. See parandaks elukvaliteet liigist üldiselt. See eeldab muidugi ka teaduse moraaliseaduste mingil määral ümbermõtestamist.

Nanotehnoloogia ja biotehnoloogia

Biotehnoloogia on tehnoloogiliste lahenduste rakendamine probleeme oma olemuselt bioloogiline. Tänu nanoteaduste kasutuselevõtule saavutab see täiesti uue taseme.

Võimalus programmeerida või ümber programmeerida elusolendeid DNA nanotehnoloogilise sekkumise kaudu võib võimaldada meil juhtida elu mugavamate teede poole. Biotehnoloogia ja nanotehnoloogia kombinatsioon toob aga kaasa olulisi eetilisi ja bioloogilisi riske.

Inimkond teab väga hästi, mis juhtub, kui ta proovib Jumalat mängida. Näiteks rohkemate lüpsilehmade ja suurema lihaga, kahjuritele vastupidavate põllukultuuride jms tootmine peaks alati käima käsikäes mõtisklemisega meie koha üle maailma loomulikus korras.