Shihni se çfarë është "Nanoteknologjia" në fjalorë të tjerë. Nanoteknologjitë: kush i shpiku dhe kur?Cilat janë teknologjitë e nanoprodhimit

Nanoteknologjia është një fushë e shkencës dhe teknologjisë themelore dhe e aplikuar që merret me një kombinim të justifikimit teorik, metodave praktike të kërkimit, analizës dhe sintezës, si dhe metodave për prodhimin dhe përdorimin e produkteve me një strukturë të caktuar atomike përmes manipulimit të kontrolluar të individit. atomet dhe molekulat.

Histori

Shumë burime, kryesisht ato në gjuhën angleze, e lidhin përmendjen e parë të metodave që më vonë do të quheshin nanoteknologji me fjalimin e famshëm të Richard Feynman "Ka shumë hapësirë në fund", të bërë prej tij në vitin 1959 në Institutin e Teknologjisë në Kaliforni në konferencën vjetore. Takimi i Shoqatës Amerikane të Fizikës. Richard Feynman sugjeroi se ishte e mundur të lëvizeshin mekanikisht atome të vetme duke përdorur një manipulues të madhësisë së duhur, të paktën një proces i tillë nuk do të binte ndesh me ligjet e fizikës të njohura sot.

Ai sugjeroi ta bëni këtë manipulues në mënyrën e mëposhtme. Është e nevojshme të ndërtohet një mekanizëm që do të krijonte një kopje të vetvetes, vetëm një rend të madhësisë më të vogël. Mekanizmi më i vogël i krijuar duhet përsëri të krijojë një kopje të vetvetes, përsëri një rend të madhësisë më të vogël, e kështu me radhë derisa dimensionet e mekanizmit të jenë në përpjesëtim me dimensionet e rendit të një atomi. Në këtë rast, do të jetë e nevojshme të bëhen ndryshime në strukturën e këtij mekanizmi, pasi forcat gravitacionale që veprojnë në makrokozmos do të kenë gjithnjë e më pak ndikim, dhe forcat e ndërveprimeve ndërmolekulare dhe forcat van der Waals do të ndikojnë gjithnjë e më shumë në funksionimin e mekanizmi.

Faza e fundit - mekanizmi që rezulton do të mbledhë kopjen e tij nga atomet individuale. Në parim, numri i kopjeve të tilla është i pakufizuar; do të jetë e mundur të krijohet një numër arbitrar i makinave të tilla në një kohë të shkurtër. Këto makina do të jenë në gjendje të montojnë makro-gjëra në të njëjtën mënyrë, me montim atomik. Kjo do t'i bëjë gjërat shumë më të lira - robotëve të tillë (nanorobotëve) do t'ju duhet t'u jepet vetëm numri i nevojshëm i molekulave dhe energjisë, dhe të shkruajnë një program për të mbledhur artikujt e nevojshëm. Deri më tani, askush nuk ka mundur ta hedhë poshtë këtë mundësi, por askush nuk ka arritur ende të krijojë mekanizma të tillë. Gjatë studimit teorik të kësaj mundësie, u shfaqën skenarë hipotetikë të ditës së gjykimit, të cilët supozojnë se nanorobotët do të thithin të gjithë biomasën e Tokës, duke kryer programin e tyre të vetë-riprodhimit (të ashtuquajturat "goo gri" ose "slurry gri").

Supozimet e para në lidhje me mundësinë e studimit të objekteve në nivelin atomik mund të gjenden në librin "Opticks" nga Isaac Newton, botuar në 1704. Në libër, Njutoni shpreh shpresën se mikroskopët e ardhshëm një ditë do të jenë në gjendje të eksplorojnë "sekretet e trupave".

Termi "nanoteknologji" u përdor për herë të parë nga Norio Taniguchi në 1974. Ai e përdori këtë term për të përshkruar prodhimin e produkteve me përmasa disa nanometra. Në vitet 1980, termi u përdor nga Eric K. Drexler në librat e tij Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology dhe Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation.

Çfarë mund të bëjë nanoteknologjia?

Këtu janë vetëm disa nga fushat në të cilat nanoteknologjia premton përparime:

Bar

Nanosensorët do të ofrojnë përparim në diagnostikimin e hershëm të sëmundjeve. Kjo do të rrisë shanset për rikuperim. Ne mund ta mposhtim kancerin dhe sëmundjet e tjera. Ilaçet e vjetra të kancerit shkatërruan jo vetëm qelizat e sëmura, por edhe ato të shëndetshme. Me ndihmën e nanoteknologjisë, ilaçi do të dorëzohet drejtpërdrejt në qelizën e sëmurë.

Nanoteknologjia e ADN-së– përdorni baza specifike të ADN-së dhe molekulave të acidit nukleik për të krijuar struktura të përcaktuara qartë mbi bazën e tyre. Sinteza industriale e molekulave të barnave dhe e preparateve farmakologjike të një forme të përcaktuar qartë (bis-peptide).

Në fillim të vitit 2000, falë përparimit të shpejtë në teknologjinë e prodhimit të grimcave me madhësi nano, një shtysë iu dha zhvillimit të një fushe të re të nanoteknologjisë - nanoplazmonikë. Doli të ishte e mundur të transmetohej rrezatimi elektromagnetik përgjatë një zinxhiri nanogrimcash metalike duke përdorur ngacmimin e lëkundjeve të plazmonit.

Ndërtimi

Nanosensorët e strukturave të ndërtesave do të monitorojnë forcën e tyre dhe do të zbulojnë çdo kërcënim ndaj integritetit të tyre. Objektet e ndërtuara duke përdorur nanoteknologjinë mund të zgjasin pesë herë më shumë se strukturat moderne. Shtëpitë do të përshtaten me nevojat e banorëve, duke i mbajtur ata të freskët në verë dhe duke i mbajtur të ngrohtë në dimër.

Energjisë

Do të jemi më pak të varur nga nafta dhe gazi. Panelet moderne diellore kanë një efikasitet prej rreth 20%. Me përdorimin e nanoteknologjisë mund të rritet 2-3 herë. Nanofilma të hollë në çati dhe mure mund të sigurojnë energji për të gjithë shtëpinë (nëse, sigurisht, ka mjaft diell).

Inxhinieri mekanike

Të gjitha pajisjet e mëdha do të zëvendësohen nga robotë - pajisje lehtësisht të kontrollueshme. Ata do të jenë në gjendje të krijojnë çdo mekanizëm në nivelin e atomeve dhe molekulave. Për prodhimin e makinerive, do të përdoren nanomateriale të reja që mund të reduktojnë fërkimin, të mbrojnë pjesët nga dëmtimet dhe të kursejnë energji. Këto nuk janë të gjitha fushat në të cilat nanoteknologjia mund (dhe do të përdoret!). Shkencëtarët besojnë se shfaqja e nanoteknologjisë është fillimi i një Revolucioni të ri Shkencor dhe Teknik, i cili do të ndryshojë shumë botën në shekullin e 21-të. Megjithatë, vlen të theksohet se nanoteknologjia nuk hyn shumë shpejt në praktikën reale. Jo shumë pajisje (kryesisht elektronikë) punojnë "nano". Kjo është pjesërisht për shkak të çmimit të lartë të nanoteknologjisë dhe kthimit jo shumë të lartë të produkteve të nanoteknologjisë.

Ndoshta, në të ardhmen e afërt, me ndihmën e nanoteknologjisë, do të krijohen pajisje të teknologjisë së lartë, të lëvizshme, lehtësisht të kontrollueshme, të cilat do të zëvendësojnë me sukses pajisjet e automatizuara, por të vështira për t'u menaxhuar dhe të rënda të sotme. Për shembull, me kalimin e kohës, biorobotët e kontrolluar nga kompjuteri do të jenë në gjendje të kryejnë funksionet e stacioneve aktuale të pompimit të rëndë.

Kompjuter i ADN-së- Një sistem informatikë që përdor aftësitë informatike të molekulave të ADN -së. Llogaritja biomolekulare është një emër kolektiv për teknika të ndryshme që lidhen në një mënyrë ose në një tjetër me ADN ose ARN. Në llogaritjen e ADN-së, të dhënat përfaqësohen jo në formën e zeros dhe njëshit, por në formën e një strukture molekulare të ndërtuar mbi bazën e spirales së ADN-së. Roli i softuerit për leximin, kopjimin dhe menaxhimin e të dhënave kryhet nga enzima speciale.
Mikroskop i forcës atomike– një mikroskop sondë skanimi me rezolucion të lartë i bazuar në ndërveprimin e një gjilpëre konsolore (sondë) me sipërfaqen e kampionit në studim. Ndryshe nga një mikroskop tunelues skanues (STM), ai mund të ekzaminojë si sipërfaqet përçuese ashtu edhe ato jopërçuese edhe përmes një shtrese lëngu, gjë që bën të mundur punën me molekulat organike (ADN). Rezolucioni hapësinor i një mikroskopi të forcës atomike varet nga madhësia e konsolit dhe lakimi i majës së tij. Rezolucioni arrin atomike horizontalisht dhe dukshëm e tejkalon atë vertikalisht.
Antena-oshilator– Më 9 shkurt 2005, në laboratorin e Universitetit të Bostonit u mor një antenë-oscilator me përmasa rreth 1 mikron. Kjo pajisje ka 5000 milionë atome dhe është e aftë të lëkundet në një frekuencë prej 1.49 gigahertz, gjë që i lejon asaj të transmetojë sasi të mëdha informacioni.

10 nanoteknologji me potencial të jashtëzakonshëm

Mundohuni të mbani mend disa shpikje kanonike. Ndoshta, dikush tani imagjinoi një rrotë, dikush një aeroplan dhe dikush një iPod. Sa prej jush kanë menduar për shpikjen e një gjenerate krejtësisht të re - nanoteknologjisë? Kjo botë është pak e studiuar, por ka një potencial të jashtëzakonshëm që mund të na japë gjëra vërtet fantastike. Një gjë e mahnitshme: fusha e nanoteknologjisë nuk ekzistonte deri në vitin 1975, edhe pse shkencëtarët filluan të punonin në këtë fushë shumë më herët.

Syri i lirë i njeriut është në gjendje të njohë objekte deri në 0.1 milimetra në madhësi. Sot do të flasim për dhjetë shpikje që janë 100,000 herë më të vogla.

Metal i lëngshëm përçues elektrik

Duke përdorur energjinë elektrike, një aliazh i thjeshtë metalik i lëngshëm i galiumit, iridiumit dhe kallajit mund të bëhet për të formuar forma komplekse ose rrathë të erës brenda një pjate Petri. Mund të thuhet me një farë probabiliteti se ky është materiali nga i cili u krijua cyborg i famshëm i serisë T-1000, të cilin mund ta shihnim në Terminator 2.

"Lidhja e butë sillet si një formë e zgjuar, e aftë të deformohet kur është e nevojshme, duke marrë parasysh ndryshimin e hapësirës përreth përmes së cilës lëviz. Ashtu siç mund të bënte një kiborg nga një film fantastiko-shkencor popullor”, thotë Jin Li nga Universiteti Tsinghua, një nga studiuesit e përfshirë në këtë projekt.

Ky metal është biomimetik, që do të thotë se imiton reaksionet biokimike, megjithëse në vetvete nuk është një substancë biologjike.

Ky metal mund të kontrollohet nga shkarkimet elektrike. Sidoqoftë, ai vetë është i aftë të lëvizë në mënyrë të pavarur, për shkak të mosbalancimit të ngarkesës që shfaqet, i cili krijohet nga ndryshimi i presionit midis pjesës së përparme dhe të pasme të secilës pikë të kësaj aliazh metalik. Dhe megjithëse shkencëtarët besojnë se ky proces mund të jetë çelësi për shndërrimin e energjisë kimike në energji mekanike, materiali molekular nuk do të përdoret për të ndërtuar kiborgë të këqij së shpejti. I gjithë procesi "magjik" mund të ndodhë vetëm në një zgjidhje të hidroksidit të natriumit ose në një zgjidhje të kripur.

Nanoplastika

Studiuesit nga Universiteti i York-ut janë duke punuar në zhvillimin e arnave speciale që do të dizajnohen për të shpërndarë të gjitha barnat e nevojshme brenda trupit pa asnjë përdorim të gjilpërave dhe shiringave. Njollat, të cilat kanë përmasa mjaft normale, janë ngjitur në dorën tuaj dhe japin një dozë të caktuar të nanogrimcave të drogës (mjaft të vogla për të depërtuar në folikulat e flokëve) brenda trupit tuaj. Nanogrimcat (secila me madhësi më pak se 20 nanometra) do të gjejnë vetë qeliza të dëmshme, do t'i vrasin ato dhe do të eliminohen nga trupi së bashku me qelizat e tjera si rezultat i proceseve natyrore.

Shkencëtarët vërejnë se në të ardhmen nanopatch të tillë mund të përdoren në luftën kundër një prej sëmundjeve më të tmerrshme në Tokë - kancerit. Ndryshe nga kimioterapia, e cila shpesh është një pjesë integrale e trajtimit në raste të tilla, nanopatch-et do të jenë në gjendje të gjejnë dhe shkatërrojnë individualisht qelizat e kancerit duke lënë qelizat e shëndetshme të paprekura. Projekti Nanopatch quhet Nanject. Zhvillimi i tij po kryhet nga Atif Syed dhe Zakaria Hussain, të cilët në vitin 2013, ndërsa ishin ende studentë, morën sponsorizimin e nevojshëm si pjesë e një fushate për mbledhjen e fondeve.

Nanofiltër për ujë

Kur ky film përdoret në kombinim me një rrjetë të imët çeliku inox, vaji zmbrapset, duke e lënë ujin në atë zonë krejtësisht të pastër.

Është interesante se shkencëtarët u frymëzuan për të krijuar nanofilm nga vetë natyra. Gjethet e lotusit, të njohura edhe si zambakë uji, kanë vetitë e kundërta të nanofilmit: në vend të vajit, ato largojnë ujin. Kjo nuk është hera e parë që shkencëtarët kanë spiunuar këto bimë të mahnitshme për vetitë e tyre po aq të mahnitshme. Kjo rezultoi, për shembull, në krijimin e materialeve superhidrofobike në 2003. Sa i përket nanofilmit, studiuesit po përpiqen të krijojnë një material që imiton sipërfaqen e zambakëve të ujit dhe ta pasurojë atë me molekula të një agjenti të veçantë pastrimi. Vetë veshja është e padukshme për syrin e njeriut. Do të jetë e lirë për t'u prodhuar: rreth 1 dollarë për këmbë katrore.

Pastrues ajri për nëndetëset

Nuk ka gjasa që dikush të ketë menduar se çfarë lloj ekuipazhi të nëndetëseve ajrore duhet të marrin frymë, përveç vetë anëtarëve të ekuipazhit. Ndërkohë pastrimi i ajrit nga dioksidi i karbonit duhet bërë menjëherë, pasi gjatë një lundrimi i njëjti ajër duhet të kalojë qindra herë përmes ekuipazheve të lehta të nëndetëses. Për të pastruar ajrin nga dioksidi i karbonit, përdoren aminat, të cilat kanë një erë shumë të pakëndshme. Për të adresuar këtë çështje, u krijua një teknologji pastrimi e quajtur SAMMS (një akronim për Shtresat e Vetë-Mbledhura në Mbështetësit Mesoporous). Ajo propozon përdorimin e nanogrimcave speciale të vendosura brenda kokrrizave qeramike. Substanca ka një strukturë poroze, për shkak të së cilës thith dioksidin e tepërt të karbonit. Llojet e ndryshme të pastrimit SAMMS ndërveprojnë me molekula të ndryshme në ajër, ujë dhe tokë, por të gjitha këto opsione pastrimi janë tepër efektive. Mjafton vetëm një lugë gjelle nga këto granula poroze qeramike për të pastruar një zonë të barabartë me një fushë futbolli.

Nanopërçuesit

Studiuesit në Universitetin Northwestern (SHBA) kanë kuptuar se si të krijojnë një përcjellës elektrik në shkallë nano. Ky përcjellës është një nanogrimcë e fortë dhe e qëndrueshme që mund të konfigurohet për të transmetuar rrymë elektrike në drejtime të ndryshme të kundërta. Studimi tregon se çdo nanogrimcë e tillë është në gjendje të imitojë funksionimin e "ndreqësve, çelsave dhe diodave". Çdo grimcë 5 nanometra e trashë është e veshur me një kimikat të ngarkuar pozitivisht dhe e rrethuar nga atome të ngarkuar negativisht. Aplikimi i një shkarkimi elektrik rikonfiguron atomet e ngarkuar negativisht rreth nanogrimcave.

Potenciali i teknologjisë, siç raportojnë shkencëtarët, është i paprecedentë. Bazuar në të, është e mundur të krijohen materiale "të afta të ndryshojnë në mënyrë të pavarur për t'iu përshtatur detyrave specifike kompjuterike". Përdorimi i këtij nanomateriali në fakt do të "riprogramojë" elektronikën e së ardhmes. Përmirësimet e harduerit do të bëhen po aq të lehta sa përmirësimet e softuerit.

Karikues Nanoteknologjik

Kur krijohet kjo gjë, nuk do të keni më nevojë të përdorni asnjë karikues me tela. Nanoteknologjia e re funksionon si një sfungjer, por nuk thith lëngje. Ai thith energji kinetike nga mjedisi dhe e drejton atë drejtpërdrejt në telefonin tuaj inteligjent. Teknologjia bazohet në përdorimin e një materiali piezoelektrik që gjeneron energji elektrike gjatë stresit mekanik. Materiali është i pajisur me pore nanoskopike që e kthejnë atë në një sfungjer fleksibël.

Emri zyrtar i kësaj pajisjeje është "nanogjenerator". Nanogjeneratorë të tillë një ditë mund të bëhen pjesë e çdo telefoni inteligjent në planet, ose pjesë e panelit të kontrollit të çdo makine, dhe ndoshta pjesë e çdo xhepi të veshjeve - pajisjet do të ngarkohen drejtpërdrejt në të. Përveç kësaj, teknologjia ka potencialin për t'u përdorur në një shkallë më të madhe, si për shembull në pajisjet industriale. Të paktën kështu mendojnë studiuesit nga Universiteti i Wisconsin-Madison, të cilët krijuan këtë nanosfungjer të mahnitshëm.

Retina artificiale

Kompania izraelite Nano Retina po zhvillon një ndërfaqe që do të lidhet drejtpërdrejt me neuronet e syrit dhe do të transmetojë rezultatin e modelimit nervor në tru, duke zëvendësuar retinën dhe duke rikthyer shikimin te njerëzit.

Një eksperiment mbi një pulë të verbër tregoi shpresë për suksesin e projektit. Nanofilmi lejoi që pula të shihte dritën. Vërtetë, faza përfundimtare e zhvillimit të një retinë artificiale për të rivendosur vizionin e njerëzve është ende larg, por përparimi në këtë drejtim nuk mund të mos gëzohet. Nano Retina nuk është e vetmja kompani që është e angazhuar në zhvillime të tilla, por është teknologjia e tyre ajo që aktualisht duket të jetë më premtuese, efektive dhe më përshtatëse. Pika e fundit është më e rëndësishmja pasi po flasim për një produkt që do të integrohet në sytë e dikujt. Zhvillime të ngjashme kanë treguar se materialet e ngurta janë të papërshtatshme për qëllime të tilla.

Meqenëse teknologjia po zhvillohet në nivelin nanoteknologjik, ajo eliminon përdorimin e metalit dhe telave, si dhe shmang rezolucionin e ulët të imazhit të simuluar.

Rroba me shkëlqim

Shkencëtarët e Shanghai kanë zhvilluar fije reflektuese që mund të përdoren në prodhimin e veshjeve. Baza e çdo filli është një tel shumë i hollë çeliku inox, i cili është i veshur me nanogrimca të veçanta, një shtresë polimeri elektrolumineshent dhe një guaskë mbrojtëse prej nanotubash transparentë. Rezultati është fijet shumë të lehta dhe fleksibël që mund të shkëlqejnë nën ndikimin e energjisë së tyre elektrokimike. Në të njëjtën kohë, ata veprojnë me fuqi shumë më të ulët në krahasim me LED konvencionale.

Disavantazhi i teknologjisë është se "rezerva e dritës" e temave është akoma e mjaftueshme për disa orë. Sidoqoftë, zhvilluesit e materialit besojnë me optimizëm se do të jenë në gjendje të rrisin "burimin" e produktit të tyre me të paktën një mijë herë. Edhe nëse ata kanë sukses, zgjidhja për një mangësi tjetër mbetet në fjalë. Me shumë mundësi do të jetë e pamundur të lani rrobat bazuar në nanfije të tilla.

Nanogjilpëra për restaurimin e organeve të brendshme

Nanoplastet për të cilat folëm më sipër janë krijuar posaçërisht për të zëvendësuar gjilpërat. Po sikur vetë gjilpërat të ishin vetëm disa nanometra në madhësi? Nëse po, ata mund të ndryshojnë të kuptuarit tonë për kirurgjinë, ose të paktën ta përmirësojnë ndjeshëm atë.

Kohët e fundit, shkencëtarët kryen teste të suksesshme laboratorike tek minjtë. Duke përdorur gjilpëra të vogla, studiuesit ishin në gjendje të futnin acide nukleike në trupat e brejtësve, duke nxitur rigjenerimin e organeve dhe qelizave nervore dhe duke rivendosur performancën e humbur. Kur gjilpërat kryejnë funksionin e tyre, ato mbeten në trup dhe pas disa ditësh dekompozohen plotësisht në të. Në të njëjtën kohë, shkencëtarët nuk gjetën asnjë efekt anësor gjatë operacioneve për të rivendosur enët e gjakut në muskujt e pasmë të brejtësve duke përdorur këto nanogjilpëra speciale.

Nëse marrim parasysh rastet njerëzore, nanogjilpëra të tilla mund të përdoren për të shpërndarë barnat e nevojshme në trupin e njeriut, për shembull, në transplantimin e organeve. Substancat speciale do të përgatisin indet përreth rreth organit të transplantuar për rikuperim të shpejtë dhe do të eliminojnë mundësinë e refuzimit.

Printimi kimik 3D

Kimisti i Universitetit të Illinois Martin Burke është Willy Wonka i kimisë. Duke përdorur një koleksion të molekulave të "materialit ndërtimor" për qëllime të ndryshme, ai mund të krijojë një numër të madh kimikatesh të ndryshme të pajisura me të gjitha llojet e "vetive të mahnitshme dhe në të njëjtën kohë natyrore". Për shembull, një substancë e tillë është ratanina, e cila mund të gjendet vetëm në një lule shumë të rrallë peruane.

Potenciali për sintetizimin e substancave është aq i madh sa do të bëjë të mundur prodhimin e molekulave të përdorura në mjekësi, në krijimin e diodave LED, qelizave të baterive diellore dhe atyre elementeve kimike që edhe kimistëve më të mirë në planet iu deshën vite për t'i sintetizuar.

Aftësitë e prototipit aktual të printerit kimik 3D janë ende të kufizuara. Ai është i aftë vetëm të krijojë barna të reja. Sidoqoftë, Burke shpreson që një ditë ai do të jetë në gjendje të krijojë një version të konsumatorit të pajisjes së tij të mahnitshme, i cili do të ketë aftësi shumë më të mëdha. Shtë mjaft e mundur që në të ardhmen printera të tillë të veprojnë si një lloj farmacistesh në shtëpi.

A paraqet nanoteknologjia një kërcënim për shëndetin e njeriut apo mjedisin?

Nuk ka shumë informacion në lidhje me efektet negative të nanopartikujve. Në vitin 2003, një studim tregoi se nanotubat e karbonit mund të dëmtojnë mushkëritë e minjve dhe minjtë. Një studim i vitit 2004 zbuloi se Fullerenes mund të grumbullohen dhe të shkaktojnë dëmtim të trurit në peshq. Por të dy studimet përdorën sasi të mëdha të substancës në kushte të pazakonta. Sipas një prej ekspertëve, kimisti Kristen Kulinowski (SHBA), "do të ishte e këshillueshme që të kufizohej ekspozimi ndaj këtyre nanogrimcave, pavarësisht se aktualisht nuk ka asnjë informacion në lidhje me kërcënimin e tyre për shëndetin e njeriut".

Disa komentues kanë sugjeruar gjithashtu se përdorimi i gjerë i nanoteknologjisë mund të çojë në rreziqe sociale dhe etike. Kështu, për shembull, nëse përdorimi i nanoteknologjisë fillon një revolucion të ri industrial, kjo do të çojë në humbje të vendeve të punës. Për më tepër, nanoteknologjia mund të ndryshojë konceptin e një personi, pasi përdorimi i saj do të ndihmojë në zgjatjen e jetës dhe rritjen e ndjeshme të elasticitetit të trupit. “Askush nuk mund ta mohojë se adoptimi i gjerë i telefonave celularë dhe internetit ka sjellë ndryshime të mëdha në shoqëri,” thotë Kristen Kulinowski. "Kush do të guxonte të thoshte se nanoteknologjia nuk do të ketë një ndikim më të madh në shoqëri në vitet e ardhshme?"

Vendi i Rusisë në mesin e vendeve që zhvillojnë dhe prodhojnë nanoteknologji

Liderët botërorë për sa i përket investimeve totale në nanoteknologji janë vendet e BE-së, Japonia dhe SHBA. Kohët e fundit, Rusia, Kina, Brazili dhe India kanë rritur ndjeshëm investimet në këtë industri. Në Rusi, shuma e financimit në kuadër të programit "Zhvillimi i infrastrukturës së nanoindustrisë në Federatën Ruse për 2008-2010" do të arrijë në 27.7 miliardë rubla.

Raporti i fundit (2008) nga firma kërkimore me bazë në Londër, Cientifica, i quajtur Raporti i Perspektivës së Nanoteknologjisë, përshkruan fjalë për fjalë investimet ruse si më poshtë: “Megjithëse BE-ja ende renditet e para për sa i përket investimeve, Kina dhe Rusia kanë kaluar tashmë Shtetet e Bashkuara. ”

Ka fusha në nanoteknologji ku shkencëtarët rusë u bënë të parët në botë, pasi morën rezultate që hodhën themelet për zhvillimin e tendencave të reja shkencore.

Midis tyre janë prodhimi i nanomaterialeve ultradisperse, dizajnimi i pajisjeve me një elektron, si dhe puna në fushën e forcës atomike dhe mikroskopisë së sondës skanuese. Vetëm në një ekspozitë të veçantë të mbajtur në kuadër të Forumit XII Ekonomik të Shën Petersburgut (2008), u prezantuan 80 zhvillime specifike njëherësh. Rusia tashmë prodhon një sërë nanoproduktesh që janë të kërkuara në treg: nanomembrana, nanopluhura, nanotuba. Megjithatë, sipas ekspertëve, në komercializimin e zhvillimeve nanoteknologjike Rusia mbetet pas Shteteve të Bashkuara dhe vendeve të tjera të zhvilluara me dhjetë vjet.

Nanoteknologjia në art

Një sërë veprash të artistes amerikane Natasha Vita-Mor trajtojnë tema të nanoteknologjisë.

Në artin modern, është shfaqur një drejtim i ri: "nanoart" (nanoart) - një lloj arti që lidhet me krijimin e skulpturave (kompozimeve) të artistit me madhësi mikro dhe nano (përkatësisht 10 -6 dhe 10 -9 m). nën ndikimin e proceseve kimike ose fizike të materialeve të përpunimit, fotografimi i nano-imazheve që rezultojnë duke përdorur një mikroskop elektronik dhe përpunimi i fotografive bardh e zi në një redaktues grafik.

Në veprën e njohur të shkrimtarit rus N. Leskov "Lefty" (1881) ka një fragment interesant: "Nëse," thotë ai, "do të kishte një mikroskop më të mirë, që zmadhonte pesë milionë, atëherë do të denjoje". Ai thotë, "për të parë se në çdo patkua shfaqet emri i mjeshtrit: cili mjeshtër rus e bëri atë patkua". Zmadhimi prej 5,000,000 herë sigurohet nga mikroskopët modernë elektronikë dhe atomike, të cilët konsiderohen si mjetet kryesore të nanoteknologjisë. Kështu, heroi letrar Lefty mund të konsiderohet "nanoteknologu" i parë në histori.

Idetë e paraqitura nga Feynman në leksionin e tij të vitit 1959 "Ka shumë dhomë atje poshtë" për mënyrën e krijimit dhe përdorimit të nanomanipuluesve përkojnë pothuajse tekstualisht me tregimin fantastiko-shkencor "Mikrorukki" nga shkrimtari i famshëm sovjetik Boris Zhitkov, botuar në 1931. Disa pasoja negative të zhvillimit të pakontrolluar të nanoteknologjisë përshkruhen në veprat e M. Crichton ("The Swarm"), S. Lem ("Inspektimi në vend" dhe "Paqja në tokë"), S. Lukyanenko ("Asgjë për të Ndani”).

Personazhi kryesor i romanit "Transman" nga Yu. Nikitina është kreu i një korporate të nanoteknologjisë dhe personi i parë që përjetoi efektet e nanorobotëve mjekësorë.

Në seritë fantastiko-shkencore Stargate SG-1 dhe Stargate Atlantis, disa nga garat më të avancuara teknologjikisht janë dy racat e "replikuesve", të cilat u ngritën si rezultat i eksperimenteve të pasuksesshme duke përdorur dhe përshkruar aplikime të ndryshme të nanoteknologjisë. Në The Day the Earth Stood Still, me protagonist Keanu Reeves, një qytetërim alien dënon njerëzimin me vdekje dhe pothuajse shkatërron gjithçka në planet me ndihmën e insekteve nanoreplikuese vetë-përsëritëse që gllabërojnë gjithçka në rrugën e tyre.

Kohët e fundit mund të dëgjoni shpesh fjalën "nanoteknologji". Nëse pyesni ndonjë shkencëtar se çfarë është dhe pse nevojitet nanoteknologjia, përgjigja do të jetë e shkurtër: “Nanoteknologjia ndryshon vetitë e zakonshme të materies. Ata e transformojnë botën dhe e bëjnë atë një vend më të mirë.”

Shkencëtarët pohojnë se nanoteknologjia do të gjejë zbatim në shumë fusha të veprimtarisë: në industri, në energji, në eksplorimin e hapësirës, në mjekësi dhe shumë më tepër. Për shembull, nanorobotët e vegjël që mund të depërtojnë në çdo qelizë të trupit të njeriut do të jenë në gjendje të trajtojnë shpejt disa sëmundje dhe të kryejnë operacione që as kirurgu më me përvojë nuk mund t'i bëjë.

Falë nanoteknologjisë do të shfaqen “shtëpitë e zgjuara”. Në to, një person praktikisht nuk do të duhet të merret me punët e mërzitshme shtëpiake. “Gjërat e zgjuara” dhe “pluhuri i zgjuar” do të marrin përsipër këto përgjegjësi. Njerëzit do të veshin rroba që nuk ndoten, për më tepër, do t'i thonë pronarit se, për shembull, është koha për të ngrënë drekë ose për të bërë dush.

Nanoteknologjia do të bëjë të mundur shpikjen e pajisjeve kompjuterike dhe telefonave celularë që mund të palosen si një shami dhe të mbahen në xhep.

Me pak fjalë, nanoteknologët synojnë të transformojnë ndjeshëm jetën e njeriut.

Çfarë është nanoteknologjia

Çfarë është nanoteknologjia? Dhe si ju lejojnë saktësisht të ndryshoni vetitë e gjërave?

Fjala "nanoteknologji" përbëhet nga dy fjalë - "nano" dhe "teknologji".

"Nano" është një fjalë greke që do të thotë një e miliarda e diçkaje, si për shembull një metër. Madhësia e një atomi është pak më e vogël se një nanometër. Dhe një nanometër është po aq më i vogël se një metër sa një bizele e zakonshme është më e vogël se globi. Nëse lartësia e një personi do të ishte një nanometër, atëherë trashësia e një fletë letre një personi do t'i dukej e barabartë me distancën nga Moska në qytetin e Tula, dhe kjo është sa 170 kilometra!

Fjala "teknologji" do të thotë të krijosh nga materialet e disponueshme atë që i nevojitet një personi.

Dhe nanoteknologjia është krijimi i asaj që i nevojitet një personi nga atomet dhe grupet e atomeve (ato quhen nanogrimca) duke përdorur pajisje speciale.

Ka dy mënyra për të marrë nanogrimca.

Metoda e parë, më e thjeshtë, është "nga lart-poshtë". Materiali fillestar bluhet në mënyra të ndryshme derisa grimca të bëhet nanoz.

E dyta është prodhimi i nanogrimcave duke kombinuar atome individuale, "nga poshtë lart". Kjo është një metodë më komplekse, por kjo është ajo që shkencëtarët e shohin si të ardhmen e nanoteknologjisë.

Mënyra e parë për të marrë nanogrimca është bluarja e materialit derisa grimca të bëhet nanoz. Mënyra e dytë për të marrë nanogrimca është kombinimi i atomeve në një nanogrimcë në mënyra të ndryshme.

Marrja e nanogrimcave duke përdorur këtë metodë të kujton punën me një komplet ndërtimi. Si pjesë përdoren vetëm atomet dhe molekulat, nga të cilat shkencëtarët krijojnë nanomateriale dhe nanopajisje të reja.

Fjala për nanoteknologjinë është tashmë në buzët e çdo shkencëtari. Por si dhe pse u shfaqën? Kush i shpiku ato? Le t'i drejtohemi burimeve autoritare.

Në fakt, nuk ka ende një përkufizim të fjalës "nanoteknologji", por kjo fjalë përdoret me sukses kur flitet për diçka miniaturë. Më saktësisht, nënminiaturë: për makineritë që përbëhen nga atome individuale, për nanotubat e grafenit, singularitetin dhe prodhimin e robotëve antropomorfikë të bazuar në nanomateriale...

Tani është përgjithësisht e pranuar se termi dhe përcaktimi i fokusit të nanoteknologjisë e ka origjinën në raportin e Richard Feyman "Ka shumë hapësirë në fund". Pastaj Feynman e befasoi audiencën me diskutime të përgjithshme se çfarë do të ndodhte nëse miniaturizimi i elektronikës që sapo kishte filluar të arrinte kufirin e tij logjik, "fundin".

Per referim: " termi anglisht "Nanoteknologjia"u propozua nga profesori japonez Norio Taniguchi në mesin e viteve '70. shekullit të kaluar dhe u përdor në raportin "Mbi Parimet Bazë të Nanoteknologjisë" (AktivbazëKonceptieNanoteknologjia) në një konferencë ndërkombëtare në vitin 1974, pra shumë kohë përpara fillimit të punës në shkallë të gjerë në këtë fushë. Në kuptimin e tij, është dukshëm më i gjerë se përkthimi fjalë për fjalë rusisht i "nanoteknologjisë", pasi nënkupton një sasi të madhe njohurish, qasjesh, teknikash, procedurash specifike dhe rezultateve të tyre të materializuara - nanoprodukte.

Gjatë gjysmës së dytë të shekullit të 20-të, u zhvilluan teknologjitë e miniaturizimit (në mikroelektronikë) dhe mjetet e vëzhgimit të atomeve. Pikat kryesore të mikroelektronikës janë:

1947 - shpikja e tranzistorit;
1958 - pamja e mikroqarkut;
1960 - teknologjia e fotolitografisë, prodhimi industrial i mikroqarqeve;
1971 - mikroprocesori i parë nga Intel (2250 transistorë në një substrat);
1960-2008 - efekti i "ligjit të Moore" - numri i përbërësve për njësi sipërfaqe të substratit dyfishohej çdo 2 vjet.

Miniaturizimi i mëtejshëm doli kundër kufijve të vendosur nga mekanika kuantike. Sa i përket mikroskopëve, interesimi për to është i kuptueshëm. Megjithëse imazhet me rreze X ndihmuan për të "shikuar" shumë gjëra interesante - për shembull, spiralen e dyfishtë të ADN-së - unë doja të shihja më mirë mikro-objektet.

Le të ndjekim kronologjinë këtu:

1932 - E. Ruska shpiku mikroskopin elektronik transmetues. Sipas parimit të funksionimit, është i ngjashëm me një optik të rregullt, vetëm në vend të fotoneve ka elektrone, dhe në vend të lenteve ka një spirale magnetike. Mikroskopi siguroi një zmadhim prej 14 herë.
1936 - E. Muller propozoi projektimin e një mikroskopi elektronik të fushës me një zmadhim prej më shumë se një milion herë. Sipas parimit të funksionimit, është i ngjashëm me një teatër hije: imazhet e mikro-objekteve të vendosura në majën e një gjilpëre që lëshojnë elektrone shfaqen në ekran. Megjithatë, defektet e gjilpërës dhe reaksionet kimike e bënë të pamundur marrjen e një imazhi.
1939 - Mikroskopi elektronik transmetues i Ruskës filloi të zmadhohej 30 mijë herë.
1951 - Müller shpiku mikroskopin jonik të fushës dhe imazhoi atomet në majë të një gjilpëre.
1955 - Imazhi i parë në botë i një atomi të vetëm u mor me një mikroskop jonik të fushës.
1957 - Imazhi i parë në botë i një molekule të vetme, i marrë me një mikroskop elektronik në terren.
1970 - Imazhi i mikroskopit elektronik të transmetimit të një atomi të vetëm.
1979 - Binnig dhe Rohrer (Zurich, IBM) shpikën një mikroskop tunelimi skanues me një rezolucion jo më të keq se sa më sipër.

Por gjëja kryesore është e ndryshme - "në botën" e grimcave më të thjeshta, mekanika kuantike hyn në lojë, që do të thotë se vëzhgimi nuk mund të ndahet nga ndërveprimi. E thënë thjesht, shpejt doli se me një mikroskop mund të kapni dhe lëvizni molekulat, ose të ndryshoni rezistencën e tyre elektrike me presion të thjeshtë.

Në fund të vitit 1989, një ndjesi u përhap në të gjithë botën shkencore: njeriu kishte mësuar të manipulonte atomet individuale. Punonjësi i IBM Donald Eigler, i cili punonte në Kaliforni, shkroi emrin e kompanisë së tij në sipërfaqen e metalit me 35 atome ksenon. Kjo foto, e cila u qarkullua më pas në mediat botërore dhe tashmë është shfaqur në faqet e teksteve shkollore, shënoi lindjen e nanoteknologjisë.

Përsëritja e suksesit u raportua menjëherë (në 1991) nga shkencëtarët japonezë të cilët krijuan mbishkrimin "PEACE "91 HCRL" (Bota në 1991 Laboratori Qendror i Kërkimit HITACHI). Vërtetë, ata e bënë këtë mbishkrim për një vit të tërë dhe aspak duke vendosur atome në sipërfaqe, por përkundrazi - ata zgjodhën atome të panevojshme nga nënshtresa e arit.

Arritja e Eigler-it mund të përsëritej në të vërtetë vetëm në 1996 - në laboratorin e Cyrihut të IBM. Që nga viti 1995, në botë kishte vetëm pesë laboratorë të angazhuar në manipulimin e atomeve. Tre në SHBA, një në Japoni dhe një në Evropë. Në të njëjtën kohë, laboratorët evropianë dhe japonezë i përkisnin IBM-së, domethënë në fakt ishin edhe amerikanë.

Çfarë mund të bënin politikanët dhe burokratët evropianë në një situatë të tillë? Thjesht bërtisni për natyrën e dëmshme të progresit për mjedisin dhe rrezikun e teknologjive të reja në duart e amerikanëve.

Ku përdoret nanoteknologjia? Nanoteknologjia në botën moderne përdoret në shumë industri dhe cilat prej tyre do t'i mësoni në këtë artikull. Raporti i Nanoteknologjisë përmban shumë informacione të dobishme.

Ku përdoren nanoteknologjitë?

Arritjet e nanoteknologjisë përdoren në industritë e mëposhtme:

Aplikimi i nanoteknologjisë në mjekësi: të sigurojë përshpejtimin e zhvillimit të barnave të reja, të krijojë forma dhe metoda shumë efektive të dërgimit të barnave në vendin e sëmundjes, të ofrojë mjete të reja diagnostikuese dhe të lejojë operacione jo-traumatike

Nanoteknologjia filloi të përdoret në prodhimin e veshjeve në modë kohët e fundit. Disa prej stilistëve filluan të bashkëpunojnë me shkencëtarët për të prodhuar modele të të ashtuquajturave "veshje funksionale". Do të ndryshojë nga ai me të cilin jemi mësuar jo vetëm në pamje, por edhe në vetitë e pëlhurës nga e cila është bërë.
Rrobat e bëra nga nanotuba karboni nuk kërkojnë larje, është e pamundur të sëmuresh në to, ato nuk lejojnë që gazrat e dëmshëm të kalojnë dhe mbrojnë nga ekologjia moderne. 1 sq. Një metër pëlhurë kushton afërsisht 10 mijë. $

Aplikimi i nanoteknologjisë në ndërtim. Nanomateriale për ndërtim, burime autonome energjie të bazuara në panele të fuqishme diellore, nanofiltra për pastrimin e ujit dhe ajrit - këto arritje të nanoteknologjisë duhet të bëhen - dhe tashmë po bëhen! — shtëpitë tona janë bërë më të rehatshme, më të besueshme, më të sigurta. Shtimi i nanogrimcave (përfshirë nanotubat e karbonit) në beton e bën atë disa herë më të fortë. Nanoveshjet janë duke u zhvilluar për të mbrojtur strukturat e betonit nga uji. Çeliku, një material thelbësor ndërtimi, gjithashtu bëhet shumë më i fortë kur shtohen nanogrimcat e vanadiumit dhe molibdenit. Xhami vetëpastrues me nanogrimca të dioksidit të titanit po prodhohet tashmë nga industria. Në të ardhmen, veshjet e xhamit me nanofilm do të rregullojnë në mënyrë optimale rrjedhën e dritës dhe nxehtësisë nëpër dritare. Për të mbrojtur ndërtesat nga zjarri, nanoteknologjitë ofrojnë materiale të reja jo të ndezshme (për shembull, izolim kabllor që përmban nanogrimca balte) dhe rrjete "të zgjuara" të sensorëve ultra të ndjeshëm të nanozjarrit. Letër-muri i veshur me nanogrimca të oksidit të zinkut do të ndihmojë në pastrimin e dhomës nga bakteret. Sa i përket pajisjeve shtëpiake - frigoriferë, televizorë, pajisje hidraulike, pajisje ndriçimi, pajisje kuzhine - fusha e aplikimeve për nanoteknologjinë është e pashtershme.

Nanomaterialet në industri Për momentin, nanomaterialet janë më pak toksike dhe më biokompatibile me një qelizë të gjallë (njerëz, bimë, kafshë). Nanomaterialet e prodhuara gjejnë aplikim me cilësi të lartë në pothuajse çdo industri:

karburanti (katalizatorët e karburantit, rritja e numrit të oktaneve, minimizimi i emetimeve);
kozmetike (pasurimi me mikroelemente, veti baktericid);
tekstile, këpucë (veti baktericid dhe shëruese të veshjeve dhe këpucëve);
bojë dhe llak (llaqe dhe bojëra baktericid, veshje speciale);
lëkurë (trajtim antifungal i lëkurës);
mjekësore (medikamente të gjeneratës së re, komplekse nanovitamine të mikroelementeve);
në kompleksin agro-industrial (nanoplehra, aditivë për ushqimin e kafshëve, magazinimi i produkteve);
industria ushqimore (suplemente dietike, komplekse vitaminash);
dhe gjithashtu: pulpë dhe letra, kimike, komunale, elektronikë, energji, inxhinieri mekanike si një përbërës shtesë i lëndës së parë që u jep produkteve veti shtesë.

Aplikimi i nanoteknologjisë në inxhinierinë mekanike
Industria e automobilave është një prej tyre. se ata janë të parët që perceptojnë risitë, përfshirë ato nanoteknologjike. Tashmë sot, qarkullimi global i produkteve që përdorin nanoteknologjinë në këtë industri vlerësohet në më shumë se 8 miliardë dollarë. Këtu janë vetëm disa shembuj se si nanonovacionet po transformojnë elementët e njohur të një makine. Materialet e përbëra bëjnë të mundur bërjen e pjesëve të trupit të forta dhe të lehta. Shtimi i nanogrimcave në karburant rrit efikasitetin e djegies së tij, duke reduktuar në të njëjtën kohë sasinë e substancave të dëmshme të emetuara në atmosferë. Nanogrimcat që gjenden në vaj ndihmojnë në rritjen e jetëgjatësisë së motorit: sipas disa të dhënave, përdorimi i aditivëve të tillë redukton konsumimin e pjesëve me 1,5-2 herë. Nanogrimcat e karbonit (i ashtuquajturi karboni i zi) i shtohen gomës së gomave dhe forca e saj rritet ndjeshëm. Lëngjet e ngopura me nanogrimca magnetike po testohen për përdorim në amortizues me ngurtësi të rregullueshme. Nanoteknologjia mund ta bëjë një makinë krejtësisht të ndryshme edhe në pamje.

Nanomaterialet në qelizat diellore– burime të reja alternative të energjisë premtuese Furnizimi shterues i energjisë për nevojat e njerëzimit duke ruajtur ekuilibrin e plotë ekologjik, në të cilin është i mundur zhvillimi afatgjatë i qëndrueshëm i shoqërisë njerëzore në harmoni me mjedisin, mund të arrihet vetëm duke përdorur energjinë e pashtershme të Mjedisi. Para së gjithash, burime të tilla janë: Energjia e rrezatimit diellor Energjia termike e brendësisë së Tokës Graviteti

Nanomaterialet në prodhimin bërthamor Puna e synuar në fushën e krijimit të nanomaterialeve dhe nanoteknologjive në industrinë bërthamore filloi në mesin e shekullit të kaluar, pothuajse njëkohësisht me testimin e armës së parë bërthamore në 1949. Aktualisht, VNIINM po zhvillon teknologji për prodhimin e substancave dhe produkteve funksionale duke përdorur nanoteknologji dhe nanomateriale për energjinë bërthamore, termonukleare, hidrogjenin dhe energjinë konvencionale, preparate mjekësore, materiale dhe produkte për ekonominë kombëtare.Një nga kushtet për zhvillimin e energjisë bërthamore është për të reduktuar konsumin specifik të uraniumit natyror në prodhimin e energjisë, i cili arrihet kryesisht duke rritur djegien e karburantit bërthamor. Aktivizimi i procesit të sinterimit përmes nanoaditivëve mund të jetë një nga drejtimet për krijimin e teknologjive për lloje të reja të oksideve të uranium-plutoniumit dhe nitrideve për karburant bërthamor me energji të shpejtë.

Nanomjekësia dhe industria kimike Një drejtim në mjekësinë moderne bazuar në përdorimin e vetive unike të nanomaterialeve dhe nanoobjekteve për të gjurmuar, projektuar dhe modifikuar sistemet biologjike njerëzore në nivelin nanomolekular. Nanoteknologjia e ADN-së - përdor bazat specifike të molekulave të ADN-së dhe acideve nukleike për të krijuar struktura të përcaktuara qartë mbi bazën e tyre. Sinteza industriale e molekulave të barnave dhe e preparateve farmakologjike të një forme të mirëpërcaktuar (bis-peptide).

Robotika Nanobotët janë makina që mund të ndërveprojnë me saktësi me objekte në shkallë nano ose mund të manipulojnë objekte në shkallë nano. Si rezultat, edhe pajisjet e mëdha si mikroskopi i forcës atomike mund të konsiderohen nanorobot, pasi ato manipulojnë objektet në shkallë nano. Për më tepër, edhe robotët konvencionalë që mund të lëvizin me saktësi në shkallë nano mund të konsiderohen si nanorobot. Çdo ditë numri i tyre në botë rritet. Ndoshta në të ardhmen e afërt ata do të jenë në gjendje të zëvendësojnë plotësisht ose pjesërisht pothuajse të gjithë veprimtarinë njerëzore.

Në vendin tonë, qeveria ka miratuar një program për zhvillimin e nanoindustrisë. Fjala "nanoteknologji" është bërë modë brenda natës; mediat po diskutojnë në mënyrë aktive perspektivat e vendit në dritën e zhvillimit të kësaj fushe shkencore premtuese. Çfarë është nanoteknologjia dhe si mund të jetë e dobishme?

Ne e dimë mirë se një centimetër është një e qindta e një metri, një milimetër është një e mijtë dhe një nanometër është një e miliarda e një metri. Nano- do të thotë një e miliarda e diçkaje.

Nanoteknologjia – këto janë metoda të krijimit të strukturave me përmasa nano që u japin materialeve dhe pajisjeve të dobishme dhe ndonjëherë thjesht veti të jashtëzakonshme, teknologji për prodhimin e strukturave supermikroskopike nga grimcat më të vogla të materies Nanoteknologjia është aftësia për të krijuar materiale të reja me veti të specifikuara nga elementët më të vegjël - atomet, dhe me kalimin e kohës ata do të ndryshojnë rrënjësisht jetën tonë për mirë.

Nanoteknologjia në mjekësi

Nga zhvillimet nanoteknologjike në mjekësi Ata janë në pritje të arritjeve revolucionare në luftën kundër kancerit, veçanërisht infeksioneve të rrezikshme, në diagnostikimin e hershëm dhe në protetikë. Në të gjitha këto fusha po kryhen kërkime intensive. Disa nga rezultatet e tyre tashmë kanë hyrë në praktikën mjekësore. Këtu janë vetëm dy shembuj të mrekullueshëm:

Duke vrarë mikrobet dhe duke shkatërruar tumoret, ilaçet zakonisht sulmojnë organet dhe qelizat e shëndetshme të trupit. Për shkak të kësaj, disa sëmundje serioze ende nuk mund të kurohen me siguri - medikamentet duhet të përdoren në doza shumë të vogla. Zgjidhja është dërgimi i substancës së dëshiruar drejtpërdrejt në qelizën e prekur pa ndikuar në pjesën tjetër.

Për këtë qëllim krijohen nanokapsula, më së shpeshti grimca biologjike (për shembull, liposome), brenda të cilave vendoset nanodoza e barit. Shkencëtarët po përpiqen të "akordojnë" kapsulat me lloje specifike qelizash që ata supozohet t'i shkatërrojnë duke depërtuar në membranat. Kohët e fundit, ilaçet e para industriale të këtij lloji u shfaqën për të luftuar disa lloje kanceri dhe sëmundje të tjera.

Nanopartikulat ndihmojnë në zgjidhjen e problemeve të tjera me shpërndarjen e drogës në trup. Kështu, truri i njeriut mbrohet seriozisht nga natyra nga depërtimi i substancave të panevojshme përmes enëve të gjakut. Megjithatë, kjo mbrojtje nuk është e përsosur. Kapërcehet lehtësisht nga molekulat e alkoolit, kafeinës, nikotinës dhe antidepresantëve, por bllokon mjekimet për sëmundjet e rënda të vetë trurit. Për t'i prezantuar ato, ju duhet të bëni operacione komplekse. Një metodë e re për shpërndarjen e ilaçeve në tru duke përdorur nanopartikuj tani po testohet. Një proteinë që kalon lirshëm "barrierën e trurit" luan rolin e "kalit të Trojës": një pikë kuantike (nanokristal gjysmëpërçues) është "ngjitur" me molekulat e kësaj proteine dhe së bashku me të depërton në qelizat e trurit. Për momentin, pikat kuantike sinjalizojnë vetëm se një pengesë është kapërcyer; në të ardhmen, është planifikuar të përdoren ato dhe nanogrimca të tjera për diagnostikim dhe trajtim.

Projekti mbarëbotëror i deshifrimit të gjenomit njerëzor ka përfunduar prej kohësh - një përcaktim i plotë i strukturës së molekulave të ADN-së që gjenden në të gjitha qelizat e trupit tonë dhe kontrollojnë vazhdimisht zhvillimin, ndarjen dhe rinovimin e tyre. Megjithatë, për përshkrimin individual të barnave, për diagnostikimin dhe prognozën e sëmundjeve trashëgimore, është e nevojshme të deshifrohet jo gjenomi në përgjithësi, por gjenomi i pacientit të caktuar. Por procesi i deshifrimit është ende shumë i gjatë dhe i shtrenjtë.

Nanoteknologjia ofron mënyra interesante për të zgjidhur këtë problem. Për shembull, përdorimi i nanoporeve - kur një molekulë kalon përmes një pore të tillë të vendosur në një tretësirë, sensori e regjistron atë nga një ndryshim në rezistencën elektrike. Sidoqoftë, shumë mund të bëhen pa pritur një zgjidhje të plotë për një problem kaq të ndërlikuar. Tashmë ka bioçipa që mund të njohin më shumë se dyqind "sindroma gjenetike" përgjegjëse për sëmundje të ndryshme në një pacient në një analizë.

Diagnostifikimi i gjendjes së qelizave individuale të gjalla drejtpërdrejt në trup është një fushë tjetër e aplikimit të nanoteknologjisë. Sondat e përbërë nga një fibër optike dhjetëra nanometra e trashë, në të cilën është ngjitur një nanoelement kimikisht i ndjeshëm, janë aktualisht duke u testuar. Sonda futet në qelizë dhe transmeton informacion në lidhje me reagimin e elementit të ndjeshëm nëpërmjet një fije optike. Në këtë mënyrë, është e mundur të studiohet në kohë reale gjendja e zonave të ndryshme brenda qelizës dhe të merret informacion shumë i rëndësishëm në lidhje me shkeljet e biokimisë së saj fine. Dhe ky është çelësi për diagnostikimin e sëmundjeve serioze në një fazë kur nuk ka ende manifestime të jashtme - dhe kur është shumë më e lehtë për të kuruar sëmundjen.

Një shembull interesant është krijimi i teknologjive të reja për sekuencën (përcaktimin e sekuencës nukleotide) të molekulave të ADN-së. Një nga këto teknika është sekuenca e nanoporeve, një teknologji që përdor poret për të numëruar grimcat me madhësi nën mikron në milimetër të pezulluara në një zgjidhje elektrolite. Kur një molekulë kalon nëpër një pore, rezistenca elektrike në qarkun e sensorit ndryshon. Dhe çdo molekulë e re regjistrohet nga ndryshimi i rrymës. Qëllimi kryesor që shkencëtarët që zhvillojnë këtë metodë po përpiqen të arrijnë është të mësojnë të njohin nukleotidet individuale në ARN dhe ADN.

Bukuria dhe nanoteknologjia

Industria e bukurisë është një nga fushat ku teknologjitë më të fundit po aplikohen më shpejt. Nanoteknologjitë, të cilat relativisht kohët e fundit pushuan së përdoruri ekskluzivisht në pajisjet teknike, tani mund të gjenden gjithnjë e më shumë në produktet kozmetike. Është vërtetuar se 80 për qind e të gjitha substancave kozmetike të aplikuara në lëkurë mbeten në të, pavarësisht kostos. Kjo do të thotë se efekti i përdorimit të tyre ndikon kryesisht vetëm në gjendjen e pjesës së sipërme të lëkurës. Prandaj, suksesi i industrisë së kozmetikës varet gjithnjë e më shumë nga zhvillimi i sistemeve për dërgimin e përbërësve aktivë në shtresat e thella të lëkurës. Nanoteknologjia ka ardhur në ndihmë në zgjidhjen e këtij problemi, me të cilin kanë kohë që përballen kozmetologët. Plakja e lëkurës është për shkak të faktit se rinovimi i qelizave ngadalësohet me kalimin e moshës. Për të stimuluar rritjen e qelizave të reja, numri i të cilave përcakton elasticitetin e lëkurës, ngjyrën e saj dhe mungesën e rrudhave, është e nevojshme të veprohet në shtresën më të thellë, germinale të dermës. Ajo është e ndarë nga sipërfaqja e lëkurës nga një pengesë luspash me brirë, të mbajtur së bashku nga një shtresë lipidike. Kjo mund të bëhet vetëm përmes hapësirave ndërqelizore, diametri i të cilave është i papërfillshëm - jo më shumë se 100 nm. Por "porta" mikroskopike nuk është e vetmja pengesë. Ekziston edhe një vështirësi tjetër: substancat që mbushin këto boshllëqe nuk lejojnë që komponimet e tretshme në ujë të kalojnë. Por këto substanca, të quajtura lipide, mund të mashtrohen duke përdorur nanoteknologjinë. Një nga zgjidhjet e problemit të shpërndarjes së substancave biologjikisht aktive ishte krijimi i "kontejnerëve" artificialë, liposomeve, të cilat, së pari, janë me përmasa të vogla, që depërtojnë në hapësirat ndërqelizore dhe, së dyti, njihen nga lipidet si "miqësore". Një liposom është një sistem koloidal në të cilin një bërthamë ujore është e rrethuar nga të gjitha anët nga një formacion i mbyllur sferik. Përbërësi i tretshëm në ujë i maskuar në këtë mënyrë kalon pa pengesa nëpër barrierën lipidike. Kozmetikët me bazë liposome luftojnë shenjat e para të plakjes së lëkurës - rritjen e thatësisë dhe rrudhave. Lëndët ushqyese, falë sistemit të komplekseve liposomike, janë në gjendje të depërtojnë mjaft thellë. Por, për fat të keq, nuk mjafton për të ndikuar ndjeshëm në proceset rigjeneruese në lëkurë. Micelat janë grimca mikroskopike të formuara në tretësirë dhe të përbëra nga një bërthamë dhe një guaskë. Në varësi të gjendjes së tretësirës dhe asaj nga e cila përbëhet bërthama dhe guaska, micelat mund të marrin forma të ndryshme të jashtme. Liposomet janë një lloj micelash.

Faza tjetër në zhvillimin e kozmetikës kundër plakjes ishte krijimi i sedimentit. Këto komplekse transporti janë edhe më të vogla në përmasa në krahasim me liposomet dhe janë struktura sferike të mbushura me vitamina, mikroelemente ose substanca të tjera të dobishme. Për shkak të madhësisë së tyre të vogël, nanozomet janë në gjendje të depërtojnë në shtresat e thella të lëkurës. Por me të gjitha avantazhet e tyre, nanozomet nuk janë në gjendje të transportojnë komplekse bioaktive të nevojshme për ushqimin e duhur të qelizave. Gjithçka që ata janë në gjendje është të transportojnë një substancë, për shembull, një vitaminë. Zhvillimet e fundit në fushën e bioteknologjisë kanë bërë të mundur krijimin e kozmetikës që jo vetëm mund të depërtojnë në zonën e shtresës germinale të dermës, por edhe të shkaktojnë në të pikërisht ato procese që janë programuar në laborator. Kozmetika e synuar e bazuar në nanokomplekse jo vetëm që transferon lëndë ushqyese në shtresat e thella të lëkurës - në varësi të detyrës në fjalë, arsenali i saj përfshin hidratimin, pastrimin, heqjen e toksinave, zbutjen e plagëve dhe shumë më tepër. Për më tepër, nanokomplekset krijohen në atë mënyrë që çlirimi i substancave bioaktive të ndodhë pikërisht në zonën e lëkurës ku ato nevojiten. Avantazhi kryesor i kozmetikës së tillë është parandalimi i synuar i plakjes. Në fund të fundit, korrigjimi i proceseve që ndodhin në lëkurë është shumë më efektiv sesa luftimi i rezultateve të këtyre proceseve. V.