Бусад толь бичгүүдээс "Нанотехнологи" гэж юу болохыг хараарай. Нанотехнологи: хэн хэзээ зохион бүтээсэн бэ Нано үйлдвэрлэлийн технологи гэж юу вэ

Нанотехнологи нь онолын үндэслэл, судалгаа, шинжилгээ, синтезийн практик аргууд, түүнчлэн хувь хүний хяналттай манипуляци хийх замаар тодорхой атомын бүтэцтэй бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэх, ашиглах аргуудыг хослуулан авч үздэг суурь болон хэрэглээний шинжлэх ухаан, технологийн салбар юм. атом ба молекулууд.

Өгүүллэг

Олон эх сурвалжууд, ялангуяа англи хэл дээрх аргуудын талаар хожим нь нанотехнологи гэж нэрлэгдэх аргуудын тухай анхны дурдлагыг Ричард Фейнманы 1959 онд Калифорнийн Технологийн Хүрээлэнд жил бүр зохиогддог "Доод талдаа орон зай" хэмээх алдарт илтгэлтэй холбодог. Америкийн физикийн нийгэмлэгийн хурал. Ричард Фейнман зохих хэмжээтэй манипулятор ашиглан нэг атомыг механикаар хөдөлгөх боломжтой, ядаж ийм процесс нь өнөө үед мэдэгдэж байгаа физикийн хуулиудтай зөрчилдөхгүй гэж санал болгов.

Тэрээр энэхүү манипуляторыг дараах байдлаар хийхийг санал болгов. Өөрийнхөө хуулбарыг бий болгох механизмыг бий болгох шаардлагатай, зөвхөн жижиг хэмжээний дарааллаар. Бүтээсэн жижиг механизм нь дахин өөрийн хуулбарыг үүсгэх ёстой бөгөөд дахин бага хэмжээний дарааллыг бий болгож, механизмын хэмжээсүүд нь нэг атомын дарааллын хэмжээстэй тохирох хүртэл үргэлжлэх ёстой. Энэ тохиолдолд энэ механизмын бүтцэд өөрчлөлт оруулах шаардлагатай болно, учир нь макро ертөнцөд үйлчилж буй таталцлын хүч улам бүр багасаж, молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч ба ван дер Ваалсын хүч нь үйл ажиллагаанд улам бүр нөлөөлөх болно. механизм.

Сүүлийн шат - үүссэн механизм нь хувь хүний атомуудаас хуулбарыг цуглуулах болно. Зарчмын хувьд ийм хуулбарын тоо хязгааргүй бөгөөд богино хугацаанд ийм машиныг дурын тоог бий болгох боломжтой болно. Эдгээр машинууд нь атомын угсралтын аргаар макро зүйлсийг угсрах боломжтой болно. Энэ нь зүйлийг хамаагүй хямд болгоно - ийм роботуудад (нанороботууд) зөвхөн шаардлагатай тооны молекул, энерги өгч, шаардлагатай зүйлсийг угсрах программ бичих шаардлагатай болно. Одоогоор хэн ч энэ боломжийг үгүйсгэж чадаагүй байгаа ч хэн ч ийм механизмыг бий болгож чадаагүй байна. Энэхүү боломжийг онолын хувьд судлах явцад нанороботууд дэлхийн бүх биомассыг өөртөө шингээж, өөрөө нөхөн үржихүйн хөтөлбөрөө ("саарал гуа" эсвэл "саарал зутан" гэж нэрлэдэг) хэрэгжүүлнэ гэж таамагласан сүйрлийн үеийн хувилбарууд гарч ирэв.

Атомын түвшинд объектуудыг судлах боломжийн талаархи анхны таамаглалыг 1704 онд хэвлэгдсэн Исаак Ньютоны "Оптик" номноос олж болно. Ньютон энэхүү номондоо ирээдүйн микроскопууд хэзээ нэгэн цагт "биеийн нууцыг" судлах боломжтой болно гэж найдаж байгаагаа илэрхийлсэн байна.

"Нанотехнологи" гэсэн нэр томъёог анх 1974 онд Норио Танигучи ашигласан. Тэрээр энэ нэр томъёог хэд хэдэн нанометр хэмжээтэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхийг тодорхойлоход ашигласан. Энэ нэр томъёог 1980-аад онд Эрик К.Дрекслер "Бүтээлийн хөдөлгүүр: Нанотехнологи ба наносистемийн ирж буй эрин үе: молекулын машин, үйлдвэрлэл, тооцоолол" номондоо ашигласан.

Нанотехнологи юу хийж чадах вэ?

Нанотехнологи ололт амжилтыг амлаж буй зарим салбарыг энд дурдъя.

Эм

Нано мэдрэгч нь өвчнийг эрт оношлоход ахиц дэвшил гаргах болно. Энэ нь таны эдгэрэх боломжийг нэмэгдүүлнэ. Бид хорт хавдар болон бусад өвчнийг ялж чадна. Хуучин хорт хавдрын эм нь зөвхөн өвчтэй эсийг төдийгүй эрүүл эсийг устгадаг. Нано технологийн тусламжтайгаар эмийг өвчтэй эсэд шууд хүргэх болно.

ДНХ нанотехнологи– ДНХ ба нуклейн хүчлийн молекулуудын тодорхой суурийг ашиглан тэдгээрийн үндсэн дээр тодорхой тодорхойлогдсон бүтцийг бий болгох. Эмийн молекулын үйлдвэрлэлийн нийлэгжилт ба тодорхой хэлбэрийн фармакологийн бэлдмэл (бис-пептид).

2000 оны эхээр нано хэмжээтэй тоосонцор үйлдвэрлэх технологийн хурдацтай ахиц дэвшлийн ачаар нано технологийн шинэ салбарыг хөгжүүлэхэд түлхэц өгсөн. наноплазмоник. Плазмоны хэлбэлзлийн өдөөлтийг ашиглан металл нано бөөмсийн гинжин хэлхээний дагуу цахилгаан соронзон цацрагийг дамжуулах боломжтой болсон.

Барилга

Барилгын байгууламжийн наносенсорууд нь тэдний хүчийг хянаж, бүрэн бүтэн байдалд нь аюул занал учруулж байгааг илрүүлэх болно. Нано технологи ашиглан баригдсан объектууд орчин үеийн байгууламжаас тав дахин удаан эдэлгээтэй байдаг. Орон сууц нь оршин суугчдын хэрэгцээнд тохируулан зундаа сэрүүцүүлж, өвөлдөө дулаарах болно.

Эрчим хүч

Бид газрын тос, байгалийн хийн хараат байдал багасах болно. Орчин үеийн нарны хавтангийн үр ашиг нь 20% орчим байдаг. Нано технологи ашигласнаар 2-3 дахин өсөх боломжтой. Дээвэр болон ханан дээрх нимгэн нано хальс нь байшинг бүхэлд нь эрчим хүчээр хангах боломжтой (хэрэв мэдээж хангалттай нартай бол).

Механик инженер

Бүх том төхөөрөмжийг роботуудаар солих болно - амархан удирддаг төхөөрөмж. Тэд атом, молекулын түвшинд ямар ч механизмыг бий болгох боломжтой болно. Машин үйлдвэрлэхэд үрэлтийг бууруулж, эд ангиудыг гэмтлээс хамгаалж, эрчим хүч хэмнэх боломжтой шинэ наноматериалуудыг ашиглах болно. Эдгээр нь нанотехнологийг ашиглах боломжтой (мөн ашиглах болно!) бүх салбар биш юм. Нанотехнологи бий болсон нь 21-р зуунд дэлхийг ихээхэн өөрчлөх Шинжлэх ухаан, техникийн шинэ хувьсгалын эхлэл гэж эрдэмтэд үзэж байна. Гэсэн хэдий ч нано технологи нь бодит практикт тийм ч хурдан ордоггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Олон төхөөрөмж (ихэвчлэн электрон төхөөрөмж) "нано" ажилладаггүй. Энэ нь нэг талаар нано технологийн өндөр үнэ, нано технологийн бүтээгдэхүүний өгөөж тийм ч өндөр биш байгаатай холбоотой.

Магадгүй ойрын ирээдүйд нано технологийн тусламжтайгаар орчин үеийн автоматжуулсан боловч удирдахад хэцүү, нүсэр тоног төхөөрөмжийг амжилттай орлох өндөр технологи бүхий хөдөлгөөнт, хялбар удирдах боломжтой төхөөрөмжүүд бий болох байх. Жишээлбэл, цаг хугацаа өнгөрөхөд компьютерийн удирдлагатай биороботууд одоогийн том оврын шахуургын станцуудын үүргийг гүйцэтгэх боломжтой болно.

ДНХ компьютер– ДНХ молекулуудын тооцоолох чадварыг ашигладаг тооцоолох систем. Биомолекулын тооцоолол нь ДНХ эсвэл РНХ-тэй нэг талаараа холбоотой янз бүрийн техникүүдийн нэгдсэн нэр юм. ДНХ-ийн тооцоололд өгөгдлийг тэг ба нэг хэлбэрээр бус, харин ДНХ-ийн спираль дээр суурилсан молекулын бүтэц хэлбэрээр төлөөлдөг. Өгөгдлийг унших, хуулах, удирдах програм хангамжийн үүргийг тусгай ферментүүд гүйцэтгэдэг.
Атомын хүчний микроскоп– судалж буй дээжийн гадаргуутай консол зүү (зонд)-ийн харилцан үйлчлэлд суурилсан өндөр нарийвчлалтай сканнерийн датчик микроскоп. Сканнердах туннелийн микроскопоос (STM) ялгаатай нь энэ нь шингэний давхаргаар дамжуулан дамжуулагч болон дамжуулдаггүй гадаргууг хоёуланг нь шалгаж чаддаг бөгөөд энэ нь органик молекулуудтай (ДНХ) ажиллах боломжийг олгодог. Атомын хүчний микроскопын орон зайн нарийвчлал нь консолын хэмжээ болон үзүүрийн муруйлтаас хамаарна. Нарийвчлал нь хэвтээ чиглэлд атомын хэмжээнд хүрч, босоо чиглэлд мэдэгдэхүйц давж гардаг.
Антен-осциллятор– 2005 оны 2-р сарын 9-нд Бостоны их сургуулийн лабораторид ойролцоогоор 1 микрон хэмжээтэй антен-осциллятор авсан. Энэхүү төхөөрөмж нь 5000 сая атомтай бөгөөд 1.49 гигагерц давтамжтайгаар хэлбэлзэх чадвартай бөгөөд энэ нь асар их хэмжээний мэдээлэл дамжуулах боломжийг олгодог.

Гайхалтай боломж бүхий 10 нано технологи

Зарим каноник шинэ бүтээлийг санахыг хичээ. Магадгүй одоо хэн нэгэн дугуй, хэн нэгэн онгоц, хэн нэгэн iPod гэж төсөөлж байсан байх. Та нарын хэд нь цоо шинэ үе болох нанотехнологийн тухай бодож байсан бэ? Энэ ертөнц бараг судлагдаагүй ч бидэнд үнэхээр гайхалтай зүйлсийг өгч чадах гайхалтай боломжуудтай. Гайхалтай зүйл: нанотехнологийн салбар 1975 он хүртэл оршин байсангүй, хэдийгээр эрдэмтэд энэ чиглэлээр нэлээд эрт ажиллаж эхэлсэн.

Хүний нүцгэн нүд нь 0.1 мм хүртэлх хэмжээтэй объектыг таних чадвартай. Өнөөдөр бид 100,000 дахин бага арван шинэ бүтээлийн талаар ярих болно.

Цахилгаан дамжуулагч шингэн металл

Цахилгаан эрчим хүчийг ашиглан галлий, иридиум, цагаан тугалга зэрэг энгийн шингэн металл хайлшийг Петрийн аяганд нарийн төвөгтэй хэлбэр эсвэл салхины тойрог үүсгэж болно. Энэ бол Терминатор 2-оос бидний харж болох алдарт Т-1000 цуврал киборг бүтээсэн материал гэж тодорхой хэмжээний магадлалаар хэлж болно.

"Зөөлөн хайлш нь хөдөлж буй эргэн тойрон дахь орон зайг харгалзан шаардлагатай үед өөрийгөө хэлбэрээ алдах чадвартай ухаалаг хэлбэр шиг ажилладаг. Яг л алдартай шинжлэх ухааны уран зөгнөлт киноны киборг хийж чадах шиг" гэж энэ төсөлд оролцсон судлаачдын нэг Цинхуа их сургуулийн Жин Ли хэлэв.

Энэ металл нь биомиметик бөгөөд энэ нь өөрөө биологийн бодис биш боловч биохимийн урвалыг дуурайдаг гэсэн үг юм.

Энэ металлыг цахилгаан гүйдэлээр удирдаж болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь өөрөө бие даан хөдлөх чадвартай бөгөөд энэ нь энэхүү металлын хайлшийн дусал бүрийн урд болон арын даралтын зөрүүгээс үүссэн ачааллын тэнцвэргүй байдлын улмаас үүсдэг. Эрдэмтэд энэ үйл явц нь химийн энергийг механик энерги болгон хувиргах түлхүүр гэж үзэж байгаа ч молекулын материалыг удахгүй муу киборгуудыг бүтээхэд ашиглахгүй. Бүхэл бүтэн "шидэт" үйл явц нь зөвхөн натрийн гидроксидын уусмал эсвэл давсны уусмалд л тохиолдож болно.

Нанопластик

Йоркийн их сургуулийн эрдэмтэд ямар ч зүү, тариур хэрэглэхгүйгээр шаардлагатай бүх эмийг биед хүргэх тусгай наалт бүтээхээр ажиллаж байна. Хэмжээний хувьд нэлээд хэвийн наалтууд нь таны гарт нааж, таны биед тодорхой тунгаар эмийн нано хэсгүүдийг (үсний уутанцарт нэвтрэн ороход хангалттай) хүргэдэг. Нано хэсгүүд (тус бүр нь 20 нанометрээс бага хэмжээтэй) хортой эсийг өөрсдөө олж, устгаж, байгалийн үйл явцын үр дүнд бусад эсийн хамт биеэс гадагшилна.

Ирээдүйд ийм нанопатчуудыг дэлхий дээрх хамгийн аймшигт өвчний нэг болох хорт хавдартай тэмцэхэд ашиглаж болохыг эрдэмтэд тэмдэглэж байна. Ийм тохиолдолд эмчилгээний салшгүй хэсэг болох хими эмчилгээнээс ялгаатай нь нанопатч нь хорт хавдрын эсийг тус тусад нь олж устгаж, эрүүл эсийг хөндөхгүй байх болно. Нанопатч төслийг NanJect гэж нэрлэдэг. Түүний бүтээн байгуулалтыг Атиф Сайед, Закария Хуссейн нар гүйцэтгэж байгаа бөгөөд тэд 2013 онд оюутан байхдаа санхүүжилт босгох краудсорсингийн кампанит ажлын хүрээнд шаардлагатай ивээн тэтгэлэг авсан байна.

Усны нано шүүлтүүр

Энэхүү хальсыг зэвэрдэггүй ган нарийн тортой хослуулан хэрэглэхэд тос хөөж, тэр хэсгийн ус цэвэрхэн үлддэг.

Сонирхолтой нь, эрдэмтэд нано хальс бүтээх урам зоригийг байгалиасаа авсан юм. Усны сараана гэгддэг бадамлянхуа навч нь нано хальсны эсрэг шинж чанартай байдаг: тос биш харин усыг зайлуулдаг. Эрдэмтэд эдгээр гайхалтай ургамлыг адилхан гайхалтай шинж чанараараа тагнаж байгаа анхны тохиолдол биш юм. Үүний үр дүнд жишээлбэл, 2003 онд супергидрофобик материал бий болсон. Нано хальсны хувьд судлаачид усны сараана цэцгийн гадаргууг дуурайлган, тусгай цэвэрлэгээний бодисын молекулуудаар баяжуулах материал бүтээхээр оролдож байна. Бүрхүүл нь өөрөө хүний нүдэнд үл үзэгдэх юм. Үүнийг үйлдвэрлэхэд хямд байх болно: квадрат фут тутамд 1 доллар орчим.

Шумбагч онгоцонд зориулсан агаар цэвэршүүлэгч

Багийн гишүүдээс бусад нь шумбагч онгоцны багийнхан ямар төрлийн агаараар амьсгалах талаар бодож байгаагүй байх. Үүний зэрэгцээ нүүрстөрөгчийн давхар ислээс агаарыг цэвэрлэх ажлыг нэн даруй хийх ёстой, учир нь нэг аяллын үеэр ижил агаар шумбагч онгоцны хөнгөн багийнхны дундуур хэдэн зуун удаа дамждаг. Агаарыг нүүрстөрөгчийн давхар ислээс цэвэрлэхийн тулд маш тааламжгүй үнэртэй аминуудыг ашигладаг. Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд SAMMS (Sef-Assembled Monolayers on Mesoporous Supports гэсэн үгийн товчлол) хэмээх цэвэршүүлэх технологийг бүтээсэн. Тэрээр керамик мөхлөг дотор байрлуулсан тусгай нано хэсгүүдийг ашиглахыг санал болгож байна. Уг бодис нь сүвэрхэг бүтэцтэй тул илүүдэл нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээдэг. Төрөл бүрийн SAMMS цэвэршүүлэх нь агаар, ус, хөрсний өөр өөр молекулуудтай харилцан үйлчилдэг боловч эдгээр бүх цэвэршүүлэх сонголтууд нь гайхалтай үр дүнтэй байдаг. Эдгээр сүвэрхэг керамик мөхлөгүүдийн нэг халбага нь нэг хөлбөмбөгийн талбайтай тэнцэх талбайг цэвэрлэхэд хангалттай.

Нано дамжуулагч

Баруун Хойд Их Сургуулийн (АНУ) судлаачид цахилгаан дамжуулагчийг нано хэмжээстээр хэрхэн бүтээхийг олж мэджээ. Энэхүү дамжуулагч нь цахилгаан гүйдлийг янз бүрийн эсрэг чиглэлд дамжуулахаар тохируулж болох хатуу бөгөөд бат бөх нано бөөмс юм. Судалгаанаас харахад ийм нано бөөм бүр нь "шулуутгагч, унтраалга, диод" -ын ажиллагааг дуурайж чаддаг. 5 нанометр зузаантай бөөмс бүр эерэг цэнэгтэй химийн бодисоор бүрхэгдсэн бөгөөд сөрөг цэнэгтэй атомуудаар хүрээлэгдсэн байдаг. Цахилгаан цэнэгийг ашиглах нь нано бөөмсийн эргэн тойронд сөрөг цэнэгтэй атомуудыг дахин тохируулдаг.

Эрдэмтдийн мэдээлснээр технологийн боломж урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй юм. Үүний үндсэн дээр "компьютерийн тооцооллын тодорхой ажлуудад тохируулан бие даан өөрчлөгдөх чадвартай" материалыг бүтээх боломжтой. Энэхүү наноматериалыг ашиглах нь ирээдүйн электроникийг "дахин програмчлах" болно. Техник хангамжийг шинэчлэх нь програм хангамжийн шинэчлэлтэй адил хялбар болно.

Нано технологийн цэнэглэгч

Энэ зүйлийг бүтээхэд та ямар ч утастай цэнэглэгч ашиглах шаардлагагүй болно. Шинэ нано технологи нь хөвөн шиг ажилладаг ч шингэнийг шингээдэггүй. Энэ нь хүрээлэн буй орчноос кинетик энергийг сорж, таны ухаалаг утас руу шууд чиглүүлдэг. Энэхүү технологи нь механик ачаалалтай үед цахилгаан үүсгэдэг пьезоэлектрик материалыг ашиглахад суурилдаг. Уг материал нь наноскопийн нүхээр хангагдсан бөгөөд үүнийг уян хатан хөвөн болгон хувиргадаг.

Энэ төхөөрөмжийн албан ёсны нэр нь "наногенератор" юм. Ийм нано генераторууд хэзээ нэгэн цагт манай гараг дээрх ухаалаг утас бүрийн нэг хэсэг, эсвэл машин бүрийн хяналтын самбар, магадгүй хувцас бүрийн халаасны нэг хэсэг болох боломжтой - гаджетуудыг шууд цэнэглэх болно. Түүнчлэн, энэ технологийг үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж гэх мэт өргөн хүрээнд ашиглах боломжтой. Наад зах нь энэхүү гайхалтай нанопонжийг бүтээсэн Висконсин-Мэдисоны их сургуулийн судлаачид ингэж бодож байна.

Хиймэл торлог бүрхэвч

Израилийн Nano Retina компани нүдний мэдрэлийн эсүүдтэй шууд холбогдож, мэдрэлийн загварчлалын үр дүнг тархинд дамжуулж, торлог бүрхэвчийг орлуулж, хүмүүсийн харааг сэргээх интерфейсийг боловсруулж байна.

Сохор тахиа дээр хийсэн туршилт нь төсөл амжилттай болох найдварыг харуулсан. Нано хальс нь тахианы махыг гэрлийг харах боломжийг олгосон. Хүмүүсийн алсын харааг сэргээх хиймэл торлог бүрхэвчийг хөгжүүлэх эцсийн шат нь хол байгаа нь үнэн, гэхдээ энэ чиглэлд ахиц дэвшил гарсанд баярлахаас өөр аргагүй. Nano Retina бол ийм бүтээн байгуулалтад оролцож байгаа цорын ганц компани биш боловч тэдний технологи нь одоогоор хамгийн ирээдүйтэй, үр дүнтэй, дасан зохицох чадвартай юм шиг санагдаж байна. Сүүлийн цэг бол хэн нэгний нүдэнд шингээх бүтээгдэхүүний тухай ярьж байгаа тул хамгийн чухал зүйл юм. Үүнтэй төстэй хөгжил нь хатуу материал нь ийм зорилгод тохиромжгүй болохыг харуулсан.

Технологийг нано технологийн түвшинд хөгжүүлж байгаа тул метал болон утас ашиглахгүй байхаас гадна дуурайлган дүрсний нягтрал багатай байхаас сэргийлдэг.

Гялалзсан хувцас

Шанхайн эрдэмтэд хувцасны үйлдвэрлэлд ашиглах боломжтой цацруулагч утас зохион бүтээжээ. Утас бүрийн үндэс нь маш нимгэн зэвэрдэггүй ган утас бөгөөд тусгай нано бөөмс, цахилгаан гэрэлтэгч полимер давхарга, тунгалаг нано хоолойн хамгаалалтын бүрхүүлээр бүрхэгдсэн байдаг. Үүний үр дүнд маш хөнгөн, уян хатан утаснууд нь өөрийн цахилгаан химийн энергийн нөлөөн дор гэрэлтдэг. Үүний зэрэгцээ тэд ердийн LED-тэй харьцуулахад хамаагүй бага хүчээр ажилладаг.

Технологийн сул тал нь утаснуудын "гэрлийн нөөц" нь хэдхэн цагийн дотор хангалттай хэвээр байгаа явдал юм. Гэсэн хэдий ч материалыг боловсруулагчид бүтээгдэхүүнийхээ "нөөцийг" дор хаяж мянга дахин нэмэгдүүлэх боломжтой гэж өөдрөгөөр итгэж байна. Тэд амжилтанд хүрсэн ч өөр нэг дутагдлыг арилгах нь эргэлзээтэй хэвээр байна. Ийм нано утас дээр суурилсан хувцас угаах боломжгүй байх магадлалтай.

Дотор эрхтнийг нөхөн сэргээх зориулалттай наноны зүү

Бидний дээр дурдсан нанопластерууд нь зүү орлуулах зориулалттай. Зүү нь өөрөө хэдхэн нанометр хэмжээтэй байвал яах вэ? Хэрэв тийм бол тэд мэс заслын талаарх бидний ойлголтыг өөрчлөх, эсвэл дор хаяж мэдэгдэхүйц сайжруулах боломжтой.

Саяхан эрдэмтэд хулгана дээр амжилттай лабораторийн туршилт хийжээ. Судлаачид жижигхэн зүү ашиглан нуклейн хүчлийг мэрэгчдийн биед нэвтрүүлж, эрхтэн, мэдрэлийн эсийн нөхөн төлжилтийг дэмжиж, улмаар алдагдсан гүйцэтгэлийг сэргээж чадсан байна. Зүү нь үүргээ гүйцэтгэхдээ биед үлдэж, хэдхэн хоногийн дараа тэдгээр нь бүрэн задардаг. Үүний зэрэгцээ эрдэмтэд эдгээр тусгай нано зүү ашиглан мэрэгчдийн нурууны булчингийн цусны судсыг сэргээх хагалгааны явцад ямар нэгэн гаж нөлөө илрүүлээгүй байна.

Хэрэв хүний тохиолдлыг тооцвол ийм наноны зүүгээр хүний биед шаардлагатай эмийг, тухайлбал, эрхтэн шилжүүлэн суулгахад ашиглаж болно. Тусгай бодисууд нь шилжүүлэн суулгасан эрхтэний эргэн тойрон дахь эд эсийг хурдан сэргээхэд бэлтгэж, татгалзах магадлалыг арилгана.

3D химийн хэвлэх

Иллинойсын их сургуулийн химич Мартин Берк бол химийн салбарын Вилли Вонка юм. Тэрээр "барилгын материалын" молекулуудын цуглуулгыг янз бүрийн зорилгоор ашигласнаар бүх төрлийн "гайхалтай, нэгэн зэрэг байгалийн шинж чанартай" асар олон тооны өөр өөр химийн бодисуудыг бүтээж чадна. Жишээлбэл, ийм бодисуудын нэг нь ратанин бөгөөд энэ нь зөвхөн маш ховор Перугийн цэцэгнээс олддог.

Бодисыг нэгтгэх боломж нь асар их бөгөөд энэ нь анагаах ухаанд, LED диод, нарны зайны эсүүд болон манай гаригийн шилдэг химич нар хүртэл олон жил нийлэгжүүлсэн химийн элементүүдийг бүтээхэд ашигладаг молекулуудыг үйлдвэрлэх боломжтой болно.

Одоогийн 3D химийн хэвлэгчийн хүчин чадал хязгаарлагдмал хэвээр байна. Тэр зөвхөн шинэ эм бүтээх чадвартай. Гэсэн хэдий ч Берк хэзээ нэгэн цагт гайхалтай төхөөрөмжийнхөө хэрэглээний хувилбарыг бүтээж чадна гэж найдаж байгаа бөгөөд энэ нь илүү өргөн боломжуудтай. Ирээдүйд ийм принтерүүд нэг төрлийн гэрийн эм зүйчийн үүрэг гүйцэтгэх бүрэн боломжтой.

Нанотехнологи хүний эрүүл мэнд, байгаль орчинд аюул учруулж байна уу?

Нано бөөмсийн сөрөг нөлөөний талаар тийм ч их мэдээлэл байдаггүй. 2003 онд нэг судалгаагаар нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь хулгана, хархны уушгийг гэмтээж болохыг харуулсан. 2004 оны судалгаагаар фуллерен нь загасанд хуримтлагдаж, тархинд гэмтэл учруулдаг болохыг тогтоожээ. Гэхдээ хоёр судалгаанд ер бусын нөхцөлд их хэмжээний бодис ашигласан. Шинжээчдийн нэг, химич Кристен Кулиновски (АНУ) хэлэхдээ, "хүний эрүүл мэндэд заналхийлж байгаа талаар одоогоор мэдээлэл байхгүй байгаа хэдий ч эдгээр нано хэсгүүдийн өртөлтийг хязгаарлах нь зүйтэй юм."

Түүнчлэн нано технологийг өргөнөөр ашиглах нь нийгэм, ёс зүйн эрсдэлд хүргэж болзошгүй гэж зарим тоймчид үзэж байна. Жишээлбэл, хэрэв нанотехнологийн хэрэглээ нь аж үйлдвэрийн шинэ хувьсгалыг эхлүүлэх юм бол энэ нь ажлын байраа алдахад хүргэдэг. Түүгээр ч барахгүй нанотехнологи нь хүний амьдралыг уртасгаж, биеийн уян хатан чанарыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд тусалдаг тул хүний үзэл баримтлалыг өөрчилж чадна. Кристен Кулиновски “Гар утас, интернет өргөн тархсан нь нийгэмд асар их өөрчлөлт авчирсныг хэн ч үгүйсгэхгүй. "Ирэх жилүүдэд нанотехнологи нийгэмд илүү их нөлөө үзүүлэхгүй гэж хэн хэлж зүрхлэх вэ?"

Орос улс нанотехнологийг хөгжүүлж, үйлдвэрлэдэг орнуудын дунд байр суурь эзэлдэг

Нано технологид оруулсан нийт хөрөнгө оруулалтын хэмжээгээрээ дэлхийн тэргүүлэгчид нь ЕХ, Япон, АНУ юм. Сүүлийн үед Орос, Хятад, Бразил, Энэтхэг улсууд энэ салбарт хөрөнгө оруулалтаа эрс нэмэгдүүлсэн. ОХУ-д "ОХУ-д 2008-2010 онд нано аж үйлдвэрийн дэд бүтцийг хөгжүүлэх" хөтөлбөрийн санхүүжилтийн хэмжээ 27.7 тэрбум рубль болно.

Лондонд төвтэй Cientifica судалгааны фирмийн хамгийн сүүлд (2008) гаргасан "Нанотехнологийн төлөв байдлын тайлан" нэртэй тайланд Оросын хөрөнгө оруулалтыг үгчлэн тодорхойлсон байдаг: "Хэдийгээр ЕХ хөрөнгө оруулалтын хэмжээгээрээ тэргүүлэгч хэвээр байгаа ч Хятад, Орос аль хэдийн АНУ-ыг гүйцэж түрүүлсэн. ”

Нанотехнологийн салбарт Оросын эрдэмтэд шинжлэх ухааны шинэ чиг хандлагыг хөгжүүлэх үндэс суурийг тавьсан үр дүнд хүрч дэлхийд анхдагч болсон салбарууд байдаг.

Эдгээрийн дотор хэт сарнисан наноматериал үйлдвэрлэх, нэг электрон төхөөрөмж зохион бүтээх, атомын хүч, сканнерийн датчикийн микроскопийн чиглэлээр ажилладаг. Зөвхөн Санкт-Петербургийн эдийн засгийн XII форумын (2008) хүрээнд зохион байгуулагдсан тусгай үзэсгэлэнд 80 тодорхой бүтээн байгуулалтыг нэг дор үзүүлэв. Орос улс зах зээл дээр эрэлт хэрэгцээтэй хэд хэдэн нано бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг: наномембран, нано нунтаг, нано хоолой. Гэсэн хэдий ч шинжээчдийн үзэж байгаагаар нанотехнологийн бүтээн байгуулалтыг арилжааны чиглэлээр Орос улс АНУ болон бусад өндөр хөгжилтэй орнуудаас арван жилээр хоцорч байна.

Урлагт нанотехнологи

Америкийн зураач Наташа Вита-Морын хэд хэдэн бүтээл нанотехнологийн сэдвүүдийг хөндсөн байдаг.

Орчин үеийн урлагт шинэ чиглэл гарч ирэв: "нано урлаг" (нано урлаг) - зураач бичил болон нано хэмжээтэй (10 -6 ба 10 -9 м) уран баримал (бүтээл) хийхтэй холбоотой урлагийн нэг төрөл юм. химийн болон физикийн үйл явцын нөлөөн дор материал боловсруулах, үүссэн нано дүрсийг электрон микроскоп ашиглан зураг авах, хар цагаан гэрэл зургийг график засварлагчаар боловсруулах.

Оросын зохиолч Н.Лесковын "Зүүн тал" (1881) хэмээх алдартай бүтээлд "Хэрэв таван саяыг томруулдаг илүү сайн микроскоп байсан бол та нар зөвтгөх байсан" гэсэн сонирхолтой хэсэг байдаг. "Таг болгон дээр дархны нэрийг бичсэн байхыг харахын тулд Оросын мастер тэр тахийг хийсэн" гэж тэр хэлэв. 5,000,000 дахин томруулж томруулах нь нано технологийн гол хэрэгсэлд тооцогддог орчин үеийн электрон болон атомын хүчний микроскопууд юм. Ийнхүү уран зохиолын баатар Лефтиг түүхэн дэх анхны “нанотехнологич” гэж үзэж болно.

Фейнманы 1959 онд "Тэнд маш их зай бий" лекцэндээ наноманипуляторуудыг хэрхэн бүтээх, ашиглах талаар дэвшүүлсэн санаанууд нь 1931 онд хэвлэгдсэн Зөвлөлтийн нэрт зохиолч Борис Житковын "Микрорукки" шинжлэх ухааны зөгнөлт өгүүллэгтэй бараг текстийн хувьд давхцаж байна. Нанотехнологийн хяналтгүй хөгжлийн зарим сөрөг үр дагаврыг М.Кричтон (“Сүрэг”), С.Лем (“Газар дээрх хяналт”, “Дэлхий дээрх энх тайван”), С.Лукьяненко (“Номхон ч үгүй”) бүтээлүүдэд дүрсэлсэн байдаг. хуваах").

Ю.Никитинагийн “Трансман” романы гол дүр нь нанотехнологийн корпорацийн тэргүүн бөгөөд эмнэлгийн нанороботуудын үр нөлөөг анх мэдэрсэн хүн юм.

Шинжлэх ухааны зөгнөлт цуврал Stargate SG-1 болон Stargate Atlantis-д технологийн хувьд хамгийн дэвшилтэт уралдаанууд нь нано технологийн янз бүрийн хэрэглээг ашиглаж, тайлбарласан амжилтгүй туршилтын үр дүнд бий болсон "хуулбарлагчид" гэсэн хоёр уралдаан юм. Киану Ривзийн гол дүрд нь тоглосон "Дэлхий зогссон өдөр" кинонд харь гаригийн соёл иргэншил хүн төрөлхтнийг цаазаар авах ялаар шийтгэж, замдаа тааралдсан бүхнийг залгидаг өөрийгөө хуулбарлах нанорепликант хорхойнуудын тусламжтайгаар дэлхий дээрх бүх зүйлийг бараг устгадаг.

Сүүлийн үед “нанотехнологи” гэдэг үгийг олонтаа сонсох болсон. Нанотехнологи гэж юу вэ, яагаад хэрэгтэй вэ гэж ямар нэгэн эрдэмтдээс асуувал хариулт нь богино байх болно: “Нанотехнологи нь бодисын ердийн шинж чанарыг өөрчилдөг. Тэд дэлхийг өөрчилж, илүү сайхан газар болгодог."

Эрдэмтэд нанотехнологи нь аж үйлдвэр, эрчим хүч, сансар судлал, анагаах ухаан болон бусад олон салбарт хэрэглэгдэх болно гэж мэдэгджээ. Тухайлбал, хүний биеийн аль ч эсэд нэвтэрч чадах бяцхан нанороботууд зарим өвчнийг түргэн эмчилж, хамгийн туршлагатай мэс засалч хүртэл хийж чадахгүй хагалгааг хийх боломжтой болно.

Нано технологийн ачаар “ухаалаг байшин” бий болно. Тэдгээрийн дотор хүн гэрийн уйтгартай ажил хийх шаардлагагүй болно. "Ухаалаг зүйлс", "ухаалаг тоос" эдгээр үүрэг хариуцлагыг хүлээх болно. Хүмүүс бохирддоггүй хувцас өмсөх бөгөөд жишээлбэл, өдрийн хоол идэх эсвэл шүршүүрт орох цаг болсныг эзэндээ хэлэх болно.

Алчуур шиг эвхдэг, халаасандаа хийж болдог компьютерийн техник, гар утас зэргийг нано технологиор бүтээх боломжтой болно.

Товчхондоо, нанотехнологичид хүний амьдралыг эрс өөрчлөхийг үнэхээр зорьж байна.

Нанотехнологи гэж юу вэ

Нанотехнологи гэж юу вэ? Тэд юмсын шинж чанарыг өөрчлөхийг яг яаж зөвшөөрдөг вэ?

"Нанотехнологи" гэдэг үг нь "нано" ба "технологи" гэсэн хоёр үгнээс бүрддэг.

"Нано" гэдэг нь метр гэх мэт зүйлийн тэрбумын нэгийг илэрхийлдэг грек үг юм. Нэг атомын хэмжээ нь нанометрээс арай бага. Мөн нанометр нь энгийн вандуй дэлхийн бөмбөрцөгөөс жижиг хэмжээтэй адил метрээс хамаагүй бага юм. Хэрвээ хүний өндөр нэг нанометр байсан бол цаасны зузаан нь Москвагаас Тула хот хүртэлх зайтай тэнцэхүйц мэт санагдах бөгөөд энэ нь 170 километр юм!

"Технологи" гэдэг үг нь байгаа материалаас тухайн хүнд хэрэгтэй зүйлийг бүтээх гэсэн утгатай.

Мөн нанотехнологи гэдэг нь тусгай төхөөрөмж ашиглан атом, бүлэг атомуудаас (тэдгээрийг нано бөөмс гэж нэрлэдэг) хүнд хэрэгтэй зүйлийг бүтээх явдал юм.

Нано бөөмсийг авах хоёр арга бий.

Эхний, илүү хялбар арга бол "дээрээс доош" юм. Эхлэх материалыг бөөмсийг нано хэмжээст хүртэл янз бүрийн аргаар нунтаглана.

Хоёр дахь нь "доороос дээш" бие даасан атомуудыг нэгтгэх замаар нано бөөмсийг үйлдвэрлэх явдал юм. Энэ бол илүү төвөгтэй арга боловч эрдэмтэд үүнийг нано технологийн ирээдүй гэж харж байна.

Нано бөөмсийг олж авах эхний арга бол материалыг нано хэмжээст хүртэл нунтаглах явдал юм. Нано бөөмсийг олж авах хоёр дахь арга бол атомуудыг янз бүрийн аргаар нано бөөм болгон нэгтгэх явдал юм.

Энэ аргыг ашиглан нано бөөмсийг олж авах нь барилгын иж бүрдэлтэй ажиллахыг санагдуулдаг. Зөвхөн атом ба молекулуудыг хэсэг болгон ашигладаг бөгөөд тэдгээрээс эрдэмтэд шинэ наноматериал болон нано төхөөрөмж бүтээдэг.

Нанотехнологийн тухай ярих нь одоо эрдэмтэн бүрийн амнаас гардаг. Гэхдээ тэд яаж, яагаад гарч ирсэн бэ? Тэднийг хэн зохион бүтээсэн бэ? Эрх мэдэлтэй эх сурвалжид хандъя.

Үнэн хэрэгтээ "нанотехнологи" гэсэн үгийн тодорхойлолт хараахан гараагүй байгаа ч энэ үгийг ямар нэгэн бяцхан зүйл ярихад амжилттай ашигладаг. Нарийвчлан хэлэхэд, дэд зүйл: бие даасан атомуудаас бүрдэх машинуудын тухай, графен нано хоолой, өвөрмөц байдал, наноматериал дээр суурилсан антропоморф робот үйлдвэрлэх тухай...

Нанотехнологийн гол нэр томьёо, нэр томьёо нь Ричард Фэйманы "Доод талд хангалттай зай байна" гэсэн илтгэлээс гаралтай гэдгийг одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг. Дараа нь Фэйнман дөнгөж эхэлж байсан электроникийн жижгэрүүлэлт логик хязгаартаа буюу "доод"-д хүрвэл юу болох талаар ерөнхий хэлэлцүүлгээр үзэгчдийг гайхшруулав.

Лавлагааны хувьд: " англи хэллэг "Нанотехнологи"Японы профессор Норио Танигучи 70-аад оны дундуур санал болгосон. Өнгөрсөн зуунд "Нанотехнологийн үндсэн зарчмуудын тухай" илтгэлд ашигласан (АсаалттайньҮндсэнҮзэл баримтлал-ийнНанотехнологи) 1974 онд болсон олон улсын бага хурлын үеэр, өөрөөр хэлбэл энэ чиглэлээр томоохон ажил эхлэхээс өмнө. Энэ нь "нанотехнологи" гэсэн үгийн орос орчуулгаас мэдэгдэхүйц өргөн хүрээтэй бөгөөд энэ нь асар их мэдлэг, арга барил, арга техник, тодорхой журам, тэдгээрийн материалжуулсан үр дүн болох нано бүтээгдэхүүн гэсэн үг юм."

20-р зууны хоёрдугаар хагаст жижигжүүлэх технологи (микроэлектроникт), атомыг ажиглах хэрэгсэл хоёулаа хөгжиж байв. Микроэлектроникийн гол үе шатууд нь:

1947 он - транзисторыг зохион бүтээсэн;
1958 он - бичил схемийн дүр төрх;
1960 он - фотолитографийн технологи, бичил схемийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл;
1971 он - Intel-ийн анхны микропроцессор (нэг субстрат дээр 2250 транзистор);
1960-2008 он - "Мурын хууль" -ийн нөлөө - субстратын нэгж талбайд ногдох бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоо 2 жил тутамд хоёр дахин нэмэгддэг.

Цаашид жижигрүүлэх ажил нь квант механикийн тогтоосон хязгаарын эсрэг гарч ирэв. Микроскопуудын хувьд тэдний сонирхол нь ойлгомжтой юм. Хэдийгээр рентген зураг нь олон сонирхолтой зүйлийг, жишээлбэл, ДНХ-ийн давхар мушгиа гэх мэт зүйлийг "харахад" тусалсан ч би бичил биетүүдийг илүү сайн харахыг хүссэн.

Энд он цагийн дарааллыг баримталцгаая:

1932 - Е.Руска дамжуулагч электрон микроскоп зохион бүтээжээ. Үйл ажиллагааны зарчмын дагуу энэ нь ердийн оптиктай төстэй бөгөөд зөвхөн фотонуудын оронд электронууд, линзний оронд соронзон ороомог байдаг. Микроскоп нь 14 дахин томруулсан.
1936 - Э.Мюллер хээрийн электрон микроскопыг нэг сая дахин томруулдаг загварыг санал болгов. Үйл ажиллагааны зарчмын дагуу энэ нь сүүдрийн театртай төстэй: электрон ялгаруулж буй зүүний үзүүрт байрлах бичил объектуудын зургийг дэлгэцэн дээр харуулав. Гэсэн хэдий ч зүүний согог, химийн урвалын улмаас зураг авах боломжгүй болсон.
1939 он - Рускагийн дамжуулагч электрон микроскоп 30 мянга дахин томруулж эхлэв.
1951 он - Мюллер хээрийн ионы микроскоп зохион бүтээж, атомуудыг зүүний үзүүрт дүрсэлсэн.
1955 - Дэлхийн анхны нэг атомын зургийг хээрийн ионы микроскопоор авчээ.
1957 он - Хээрийн электрон микроскопоор авсан нэг молекулын дэлхийн анхны зураг.
1970 он - Нэг атомын дамжуулагч электрон микроскопын зураг.
1979 он - Бинниг, Рорер (Цюрих, IBM) нар дээрхээс муугүй нягтаршилтай сканнерийн туннелийн микроскоп зохион бүтээжээ.

Гэхдээ гол зүйл нь өөр юм - хамгийн энгийн бөөмсүүдийн "дэлхийд" квант механик гарч ирдэг бөгөөд энэ нь ажиглалтыг харилцан үйлчлэлээс салгах боломжгүй гэсэн үг юм. Энгийнээр хэлэхэд та микроскопоор молекулуудыг шүүрч авах, хөдөлгөх, эсвэл цахилгаан эсэргүүцлийг энгийн даралтын тусламжтайгаар өөрчлөх боломжтой болох нь хурдан гарч ирэв.

1989 оны сүүлчээр хүн атомыг удирдаж сурсан гэсэн мэдрэмж шинжлэх ухааны ертөнцөд тархав. Калифорнид ажиллаж байсан IBM компанийн ажилтан Дональд Эйглер 35 ксенон атом бүхий металлын гадаргуу дээр компанийнхаа нэрийг бичжээ. Улмаар дэлхийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр тарж, сургуулийн сурах бичгийн хуудсанд хэдийнэ хэвлэгдсэн энэ зураг нанотехнологийн эхлэлийг тавьсан юм.

Амжилтын давталтыг нэн даруй (1991 онд) Японы эрдэмтэд “PEACE “91 HCRL” (Дэлхийд 1991 онд HITACHI судалгааны төв лаборатори) гэсэн бичээсийг бүтээжээ. Үнэн бол тэд энэ бичээсийг бүтэн жилийн турш хийсэн бөгөөд гадаргуу дээр атом байрлуулах замаар огт биш, харин эсрэгээр нь алтны субстратаас шаардлагагүй атомуудыг гаргаж авсан.

Эйглерийн амжилтыг 1996 онд л IBM-ийн Цюрих лабораторид давтах боломжтой болсон. 1995 оны байдлаар дэлхий дээр атомын манипуляци хийдэг ердөө таван лаборатори байсан. АНУ-д гурав, Японд нэг, Европт нэг. Үүний зэрэгцээ Европ, Японы лабораториуд IBM-д харьяалагддаг байсан, өөрөөр хэлбэл тэд бас Америкийнх байсан.

Ийм нөхцөлд Европын улстөрчид, хүнд сурталтнууд юу хийж чадах вэ? Хөгжил дэвшлийн байгаль орчинд хор хөнөөлтэй шинж чанар, Америкийн гарт байгаа шинэ технологийн аюулын талаар зүгээр л хашгирав.

Нанотехнологийг хаана ашигладаг вэ?Орчин үеийн ертөнцөд нанотехнологи нь олон салбарт ашиглагдаж байгаа бөгөөд аль нь талаар та энэ нийтлэлээс олж мэдэх болно. Нанотехнологийн тайланд маш их хэрэгтэй мэдээлэл багтсан болно.

Нанотехнологийг хаана ашигладаг вэ?

Нанотехнологийн ололтыг дараах салбаруудад ашиглаж байна.

Анагаах ухаанд нанотехнологийн хэрэглээ:шинэ эмийн хөгжлийг хурдасгах, өвчний голомтод эмийг хүргэх өндөр үр дүнтэй хэлбэр, аргыг бий болгох, оношилгооны шинэ хэрэгслийг санал болгох, гэмтлийн бус мэс засал хийх боломжийг олгох

Загварлаг хувцас үйлдвэрлэхэд нано технологийг ашиглаж эхэлсэнсаяхан. Зарим загвар зохион бүтээгчид эрдэмтэдтэй хамтран ажиллаж, "функциональ хувцас" гэж нэрлэгддэг загваруудыг үйлдвэрлэж эхлэв. Энэ нь бидний дассан зүйлээс зөвхөн гадаад төрхөөрөө төдийгүй даавууны шинж чанараараа ялгаатай байх болно.
Нүүрстөрөгчийн нано хоолойгоор хийсэн хувцас нь угаах шаардлагагүй, дотор нь өвдөх боломжгүй, хортой хий нэвтрүүлэхгүй, орчин үеийн экологиос хамгаалдаг. 1 кв. Нэг метр даавуу нь ойролцоогоор 10 мянган үнэтэй байдаг. доллар

Барилгад нанотехнологийн хэрэглээ. Барилгын наноматериалууд, хүчирхэг нарны хавтан дээр суурилсан бие даасан эрчим хүчний эх үүсвэрүүд, ус, агаар цэвэршүүлэх нанофильтрүүд - эдгээр нано технологийн ололт амжилтыг хийх ёстой бөгөөд аль хэдийн хийгдэж байна! - Манай гэр илүү тохь тухтай, илүү найдвартай, аюулгүй болсон. Бетонд нано бөөмс (нүүрстөрөгчийн нано гуурс орно) нэмбэл түүнийг хэд дахин илүү бат бөх болгодог. Бетон бүтээцийг уснаас хамгаалах зориулалттай нано бүрээсийг боловсруулж байна. Барилгын чухал материал болох ган нь ванадий, молибдений нано хэсгүүдийг нэмбэл илүү бат бөх болдог. Титаны давхар ислийн нано бөөмс бүхий өөрөө өөрийгөө цэвэрлэдэг шилийг үйлдвэрүүд аль хэдийн үйлдвэрлэж эхэлжээ. Цаашид нано хальсан шилэн бүрхүүл нь цонхоор дамжин өнгөрөх гэрэл, дулааныг оновчтой зохицуулах болно. Барилга байгууламжийг гал түймрээс хамгаалахын тулд нанотехнологи нь шинэ шатдаггүй материал (жишээлбэл, шавар нано хэсгүүд агуулсан кабель тусгаарлагч) болон хэт мэдрэмтгий нано гал мэдрэгчийн "ухаалаг" сүлжээг санал болгодог. Цайрын оксидын нано хэсгүүдээр бүрсэн ханын цаас нь өрөөг бактериас цэвэрлэхэд тусална. Гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл - хөргөгч, телевизор, сантехникийн хэрэгсэл, гэрэлтүүлгийн хэрэгсэл, гал тогооны тоног төхөөрөмжийн хувьд нано технологийн хэрэглээний талбар нь шавхагдашгүй юм.

Аж үйлдвэрийн наноматериалуудОдоогийн байдлаар наноматериалууд нь хамгийн бага хортой бөгөөд амьд эс (хүн, ургамал, амьтан) -д хамгийн био нийцтэй байдаг. Үйлдвэрлэсэн наноматериалууд нь бараг бүх салбарт өндөр чанартай хэрэглээг олдог.

түлш (түлшний катализатор, октаны тоог нэмэгдүүлэх, ялгаруулалтыг багасгах);
гоо сайхны бүтээгдэхүүн (микроэлементээр баяжуулах, нян устгах шинж чанартай);
нэхмэл, гутал (хувцас, гутлын нян устгах, эдгээх шинж чанар);
будаг ба лак (нян устгах лак ба будаг, тусгай бүрээс);
арьс (арьсны мөөгөнцрийн эсрэг эмчилгээ);
эмнэлгийн (шинэ үеийн эм, микроэлементүүдийн нановитамин цогцолбор);
агро аж үйлдвэрийн цогцолборт (нанобордоо, тэжээлийн нэмэлт, бүтээгдэхүүний агуулах);
хүнсний үйлдвэрлэл (хоолны нэмэлт, витамины цогцолбор);
Мөн түүнчлэн: целлюлоз, цаас, хими, хотын, электроник, эрчим хүч, механик инженерчлэл нь бүтээгдэхүүнд нэмэлт шинж чанарыг өгдөг нэмэлт түүхий эдийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Механик инженерчлэлд нанотехнологийн хэрэглээ
Үүний нэг нь автомашины үйлдвэрлэл юм. Тэд инновацийг, тэр дундаа нанотехнологийг хамгийн түрүүнд хүлээн зөвшөөрдөг. Өнөөдрийн байдлаар энэ салбарт нано технологи ашигласан бүтээгдэхүүний дэлхийн эргэлт 8 тэрбум гаруй доллараар хэмжигдэж байна. Наноинноваци нь машины танил болсон элементүүдийг хэрхэн хувиргаж байгаагийн цөөн хэдэн жишээг энд харуулав. Нийлмэл материалууд нь биеийн хэсгүүдийг бат бөх, хөнгөн болгох боломжтой болгодог. Шатахуунд нано бөөмс нэмэх нь түүний шаталтын үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ агаар мандалд ялгарах хорт бодисын хэмжээг бууруулдаг. Газрын тосонд агуулагдах нано хэсгүүд нь хөдөлгүүрийн ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг: зарим мэдээллээр ийм нэмэлтийг ашиглах нь эд ангиудын элэгдлийг 1.5-2 дахин бууруулдаг. Дугуйны резинэнд нүүрстөрөгчийн нано хэсгүүд (хар нүүрс гэж нэрлэгддэг) нэмэгдэж, түүний бат бөх чанар мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Соронзон нано бөөмсөөр ханасан шингэнийг хөшүүн чанар нь тохируулж болох амортизаторуудад ашиглахаар туршиж байна. Нано технологи нь машиныг гадаад төрхөөрөө ч огт өөр болгож чаддаг.

Нарны эсүүд дэх наноматериалууд– эрчим хүчний шинэ ирээдүйтэй өөр эх үүсвэрүүд Хүн төрөлхтний хэрэгцээг эрчим хүчээр бүрэн хангахын зэрэгцээ экологийн тэнцвэрт байдлыг бүрэн хангаж, хүний нийгмийг хүрээлэн буй орчинтойгоо уялдуулан урт хугацаанд тогтвортой хөгжүүлэх боломжийг зөвхөн байгалийн шавхагдашгүй эрчим хүчийг ашиглах замаар хангах боломжтой. хүрээлэн буй орчин. Юуны өмнө ийм эх үүсвэрүүд нь: Нарны цацрагийн энерги Дэлхийн дотоод хэсгийн дулааны энерги Таталцлын хүч

Цөмийн үйлдвэрлэлийн наноматериалуудЦөмийн салбарт наноматериал болон нанотехнологийг бий болгох зорилтот ажил өнгөрсөн зууны дунд үеэс буюу 1949 онд анхны цөмийн зэвсгийн туршилттай зэрэгцэн эхэлсэн. Одоогийн байдлаар VNIINM нь цөмийн, термоядролын, устөрөгчийн болон уламжлалт эрчим хүчний зориулалттай нано технологи, наноматериал ашиглан үйл ажиллагааны бодис, бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх технологийг боловсруулж, үндэсний эдийн засагт хэрэглэх эмнэлгийн бэлдмэл, материал, бүтээгдэхүүнийг боловсруулж байна.Цөмийн энергийг хөгжүүлэх нэг нөхцөл нь юм. эрчим хүчний үйлдвэрлэлд байгалийн ураны хувийн хэрэглээг бууруулах, үүнд цөмийн түлшний шаталтыг нэмэгдүүлэх замаар голчлон бий болдог. Нанонэмэлтээр дамжуулан синтерлэх процессыг идэвхжүүлэх нь шинэ төрлийн уран-плутонийн исэл, хурдан энергитэй цөмийн түлшний нитридийн технологийг бий болгох нэг чиглэл байж болох юм.

Нано анагаах ухаан, химийн үйлдвэрХүний биологийн системийг наномолекулын түвшинд хянах, зохион бүтээх, өөрчлөхөд наноматериал болон нанообъектуудын өвөрмөц шинж чанарыг ашиглахад суурилсан орчин үеийн анагаах ухааны чиглэл. ДНХ нанотехнологи - ДНХ-ийн молекулууд болон нуклейн хүчлүүдийн тодорхой суурийг ашиглан тэдгээрийн үндсэн дээр тодорхой тодорхойлогдсон бүтцийг бий болгодог. Эмийн молекулын үйлдвэрлэлийн синтез ба тодорхой хэлбэрийн фармакологийн бэлдмэл (бис-пептид).

Робот техникНаноботууд нь нано хэмжээст объектуудтай яг нарийн харьцах эсвэл объектыг нано хэмжээстээр удирдаж чаддаг машинууд юм. Үүний үр дүнд атомын хүчний микроскоп зэрэг том төхөөрөмжүүдийг ч нано хэмжээстээр биетийг удирддаг тул наноробот гэж үзэж болно. Нэмж дурдахад нано хэмжээний нарийвчлалтайгаар хөдөлж чаддаг ердийн роботуудыг хүртэл наноробот гэж үзэж болно. Дэлхий дээрх тэдний тоо өдөр бүр нэмэгдсээр байна. Магадгүй ойрын ирээдүйд тэд хүний бараг бүх үйл ажиллагааг бүрэн эсвэл хэсэгчлэн орлуулах боломжтой болно.

Манай улсын хувьд Засгийн газраас нано үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх хөтөлбөр баталсан. “Нанотехнологи” гэдэг үг нэг л өдрийн дотор моодонд орж, энэ ирээдүйтэй шинжлэх ухааны салбарын хөгжлийн үүднээс хэвлэл мэдээллийн хэрэгслүүд улс орны хэтийн төлөвийн талаар идэвхтэй хэлэлцэж байна. Нанотехнологи гэж юу вэ, энэ нь хэрхэн хэрэгтэй вэ?

Сантиметр нь метрийн зуу, миллиметр нь мянганы нэг, нанометр бол метрийн тэрбумын нэг гэдгийг бид сайн мэднэ. Нано- ямар нэг зүйлийн тэрбумыг хэлнэ.

Нанотехнологи – Эдгээр нь материал, төхөөрөмжид ашигтай, заримдаа зүгээр л ер бусын шинж чанарыг өгдөг нано хэмжээтэй бүтцийг бий болгох аргууд бөгөөд бодисын хамгийн жижиг хэсгүүдээс супермикроскоп бүтэц үйлдвэрлэх технологи юм.Нанотехнологи нь хамгийн жижиг элементүүдээс тодорхой шинж чанартай шинэ материал бүтээх чадвар юм. атомууд бөгөөд цаг хугацаа өнгөрөхөд тэдгээр нь бидний амьдралыг илүү сайн болгон өөрчлөх болно.

Анагаах ухаанд нанотехнологи

-аас нано технологийн хөгжиланагаах ухаандТэд хорт хавдар, ялангуяа аюултай халдварын эсрэг тэмцэх, эрт оношлох, протез хийх чиглэлээр хувьсгалт ололт амжилтыг хүлээж байна. Энэ бүх чиглэлээр эрчимтэй судалгаа хийж байна. Тэдний үр дүнгийн зарим нь эмнэлгийн практикт аль хэдийн нэвтэрсэн. Энд зөвхөн хоёр гайхалтай жишээ байна:

Микробыг устгаж, хавдрыг устгаснаар эм нь ихэвчлэн биеийн эрүүл эрхтэн, эсүүдэд халддаг. Үүнээс болж зарим ноцтой өвчнийг найдвартай эмчлэх боломжгүй хэвээр байгаа тул эмийг хэт бага тунгаар хэрэглэх шаардлагатай болдог. Үүний шийдэл нь үлдсэн хэсэгт нь нөлөөлөхгүйгээр хүссэн бодисыг нөлөөлөлд өртсөн эс рүү шууд хүргэх явдал юм.

Энэ зорилгоор нанокапсулуудыг бүтээдэг бөгөөд ихэнхдээ биологийн хэсгүүд (жишээлбэл, липосомууд), тэдгээрийн дотор эмийн нанодозыг байрлуулдаг. Эрдэмтэд капсулыг мембраныг нэвтлэн устгах ёстой тодорхой төрлийн эсүүдэд "тохируулах" гэж оролдож байна. Саяхан энэ төрлийн анхны үйлдвэрлэлийн эмүүд нь зарим төрлийн хорт хавдар болон бусад өвчинтэй тэмцэх боломжтой болсон.

Нано хэсгүүд нь бие махбодид мансууруулах бодис хүргэх бусад асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг. Тиймээс хүний тархи нь судсаар дамжин хэрэгцээгүй бодис нэвтрэн орохоос байгалиасаа ноцтой хамгаалагдсан байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ хамгаалалт нь төгс биш юм. Архи, кофеин, никотин, антидепрессантуудын молекулууд үүнийг амархан даван туулдаг боловч тархины ноцтой өвчний эмийг хориглодог. Тэдгээрийг нэвтрүүлэхийн тулд та нарийн төвөгтэй үйлдлүүдийг хийх хэрэгтэй. Нано бөөмс ашиглан тархинд эм хүргэх шинэ аргыг одоо туршиж байна. "Тархины саадыг" чөлөөтэй нэвтрүүлдэг уураг нь "Трояны морь" -ын үүргийг гүйцэтгэдэг: квант цэг (хагас дамжуулагч нанокристал) нь энэ уургийн молекулуудад "хавсарсан" бөгөөд түүнтэй хамт тархины эсүүдэд нэвтэрдэг. Одоохондоо квант цэгүүд нь саад бэрхшээлийг даван туулсаныг л илтгэдэг бол ирээдүйд тэдгээрийг болон бусад нано бөөмсийг оношилгоо, эмчилгээнд ашиглахаар төлөвлөж байна.

Хүний геномыг тайлах дэлхий дахинд хэрэгжиж байгаа төсөл нь бидний биеийн бүх эсүүдэд байдаг, тэдгээрийн хөгжил, хуваагдал, шинэчлэлтийг тасралтгүй хянаж байдаг ДНХ-ийн молекулуудын бүтцийг бүрэн тодорхойлох ажил хэрэгжээд удаж байна. Гэсэн хэдий ч эмийг тус тусад нь бичиж өгөх, удамшлын өвчнийг оношлох, урьдчилан таамаглахын тулд геномыг бус харин тухайн өвчтөний геномыг тайлах шаардлагатай. Гэхдээ шифрийг тайлах үйл явц нь маш урт бөгөөд үнэтэй хэвээр байна.

Нано технологи нь энэ асуудлыг шийдвэрлэх сонирхолтой аргуудыг санал болгож байна. Жишээлбэл, нано нүх сүв ашиглах - уусмалд байрлуулсан ийм нүхээр молекул өнгөрөхөд мэдрэгч нь цахилгаан эсэргүүцлийн өөрчлөлтөөр үүнийг бүртгэдэг. Гэсэн хэдий ч ийм нарийн төвөгтэй асуудлын бүрэн шийдлийг хүлээхгүйгээр маш их зүйлийг хийж болно. Нэг шинжилгээгээр өвчтөнд янз бүрийн өвчин үүсгэдэг хоёр зуу гаруй "удамшлын синдром" -ыг таних боломжтой биочипүүд аль хэдийн бий болсон.

Бие дэх амьд эсийн төлөв байдлыг оношлох нь нанотехнологийн өөр нэг салбар юм. Химийн мэдрэмтгий наноэлемент наасан хэдэн арван нанометр зузаантай оптик шилэн утаснаас бүрдэх зондуудыг одоогоор туршиж байна. Сорьцыг эсэд оруулж, мэдрэмтгий элементийн урвалын талаарх мэдээллийг оптик утасаар дамжуулдаг. Ингэснээр эсийн доторх янз бүрийн бүсүүдийн төлөв байдлыг бодит цаг хугацаанд судалж, түүний нарийн биохимийн зөрчлийн талаар маш чухал мэдээлэл авах боломжтой. Энэ нь гадны шинж тэмдэг илрээгүй, өвчнийг эмчлэхэд илүү хялбар үе шатанд ноцтой өвчнийг оношлох түлхүүр юм.

Сонирхолтой жишээ бол ДНХ молекулуудын дараалал (нуклеотидын дарааллыг тодорхойлох) шинэ технологийг бий болгох явдал юм. Эдгээр аргуудын нэг нь электролитийн уусмалд түдгэлзүүлсэн микроноос миллиметрийн хэмжээтэй хэсгүүдийг нүх сүвээр тоолох технологи болох нанопорын дараалал тогтоох технологи юм. Молекул нүхээр дамжин өнгөрөхөд мэдрэгчийн хэлхээний цахилгаан эсэргүүцэл өөрчлөгддөг. Мөн шинэ молекул бүр нь гүйдлийн өөрчлөлтөөр бүртгэгддэг. Энэ аргыг боловсруулж буй эрдэмтдийн зорьж буй гол зорилго нь РНХ, ДНХ-ийн бие даасан нуклеотидыг таньж сурах явдал юм.

Гоо сайхан ба нанотехнологи

Гоо сайхны салбар бол хамгийн сүүлийн үеийн технологиуд хамгийн хурдан хэрэглэгдэж байгаа салбаруудын нэг юм. Харьцангуй саяхан зөвхөн техникийн төхөөрөмжид ашиглагдахаа больсон нанотехнологийг одоо гоо сайхны бүтээгдэхүүнээс олж авах боломжтой болжээ. Арьсанд түрхсэн гоо сайхны бүтээгдэхүүний 80 хувь нь үнэ өртөг харгалзахгүйгээр арьсан дээр үлддэг нь тогтоогдсон. Энэ нь тэдний хэрэглээний үр нөлөө нь зөвхөн арьсны дээд хэсгийн нөхцөл байдалд нөлөөлдөг гэсэн үг юм. Тиймээс гоо сайхны салбарын амжилт нь арьсны гүн давхаргад идэвхтэй бодисыг хүргэх системийг хөгжүүлэхээс ихээхэн хамаардаг. Гоо сайхны мэргэжилтнүүдийн өмнө удаан хугацаанд тулгараад байгаа энэ асуудлыг шийдвэрлэхэд нано технологи туслахаар ирлээ. Арьсны хөгшрөлт нь нас ахих тусам эсийн шинэчлэлт удааширдагтай холбоотой. Арьсны уян хатан байдал, өнгө, үрчлээсгүй байдлыг тодорхойлдог залуу эсийн өсөлтийг идэвхжүүлэхийн тулд арьсны хамгийн гүн, үр хөврөлийн давхарга дээр ажиллах шаардлагатай. Энэ нь арьсны гадаргуугаас липидийн давхаргаар бэхлэгдсэн эвэрлэг хайрст үлдэгдлээр тусгаарлагдсан байдаг. Үүнийг зөвхөн эс хоорондын зайгаар хийж болно, диаметр нь өчүүхэн - 100 нм-ээс ихгүй байна. Гэхдээ бичил харуурын "хаалга" нь цорын ганц саад тотгор биш юм. Өөр нэг бэрхшээл бий: эдгээр цоорхойг дүүргэх бодисууд нь усанд уусдаг нэгдлүүдийг нэвтрүүлэхийг зөвшөөрдөггүй. Гэвч липид гэж нэрлэгддэг эдгээр бодисыг нано технологи ашиглан хуурч болно. Биологийн идэвхт бодисыг хүргэх асуудлыг шийдэх нэг шийдэл нь хиймэл "сав", липосомыг бий болгох явдал байсан бөгөөд энэ нь нэгдүгээрт, жижиг хэмжээтэй, эс хоорондын зайд нэвтэрдэг, хоёрдугаарт, липидээр "нөхөрсөг" гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн байдаг. Липосом нь усан цөм нь бүх талаараа битүү бөмбөрцөг формацаар хүрээлэгдсэн коллоид систем юм. Ийм байдлаар далдлагдсан усанд уусдаг нэгдэл нь липидийн саадыг саадгүй дамжуулдаг. Липосом дээр суурилсан гоо сайхны бүтээгдэхүүн нь арьсны хөгшрөлтийн анхны шинж тэмдгүүдтэй тэмцдэг - хуурайшилт, үрчлээсийг нэмэгдүүлдэг. Шим тэжээл нь липосомын нэгдлүүдийн системийн ачаар гүн гүнзгий нэвтэрч чаддаг. Гэвч харамсалтай нь арьсны нөхөн төлжих үйл явцад ихээхэн нөлөөлдөггүй. Мицеллууд нь уусмалд үүссэн, цөм, бүрхүүлээс бүрдэх бичил хэсгүүд юм. Уусмалын төлөв байдал, цөм, бүрхүүл нь юунаас бүтсэнээс хамааран мицеллүүд янз бүрийн гадаад хэлбэрийг авч болно. Липосом нь мицеллийн нэг төрөл юм.

Хөгшрөлтийн эсрэг гоо сайхны бүтээгдэхүүний хөгжлийн дараагийн үе шат нь тунадас үүсгэх явдал байв. Эдгээр тээврийн цогцолборууд нь липосомтой харьцуулахад жижиг хэмжээтэй бөгөөд витамин, микроэлемент эсвэл бусад ашигтай бодисоор дүүрсэн бөмбөрцөг хэлбэртэй бүтэц юм. Жижиг хэмжээтэй тул наносомууд нь арьсны гүн давхаргад нэвтэрч чаддаг. Гэхдээ бүх давуу талуудын хувьд наносомууд нь эсийн зохистой хооллолтод шаардлагатай био идэвхит цогцолборыг тээвэрлэх чадваргүй байдаг. Тэдний чадах бүх зүйл бол нэг бодисыг, жишээлбэл, витаминыг зөөвөрлөх явдал юм. Биотехнологийн салбарт гарсан сүүлийн үеийн дэвшилтүүд нь арьсны үр хөврөлийн давхаргын бүсэд нэвтэрч зогсохгүй лабораторид программчлагдсан процессуудыг яг тэнд үүсгэж чаддаг гоо сайхны бүтээгдэхүүнийг бий болгох боломжийг олгосон. Нано цогцолбор дээр суурилсан гоо сайхны бүтээгдэхүүн нь зөвхөн арьсны гүн давхаргад шим тэжээлийг дамжуулаад зогсохгүй, түүний арсенал нь чийгшүүлэх, цэвэрлэх, хорт бодисыг арилгах, сорви арилгах гэх мэт олон зүйлийг агуулдаг. Түүгээр ч зогсохгүй нано цогцолборууд нь биоидэвхтэй бодис ялгарах нь арьсны шаардлагатай хэсэгт яг тохиолддог байдлаар бүтээгдсэн байдаг. Ийм гоо сайхны бүтээгдэхүүний гол давуу тал нь хөгшрөлтөөс урьдчилан сэргийлэх явдал юм. Эцсийн эцэст, арьсанд тохиолддог үйл явцыг засах нь эдгээр үйл явцын үр дүнтэй тэмцэхээс хамаагүй илүү үр дүнтэй байдаг. В.