нанотехнологии

Технология

2022

Обясняваме какво представляват нанотехнологиите, за какво служат и примери. В допълнение, приложенията му в медицината, биотехнологиите и други области.

Нанотехнологиите създават "машини", които работят на молекулярно ниво.

Какво е нанотехнология?

Най-общо казано, нанотехнологиите са манипулирането и производството на материали и артефакти в мащаб атомна или молекулярна, тоест нанометрична. Това е много широко поле на изследвания и приложенията все още са в консолидация.

Нанотехнологиите включват материя субатомни, както и специфичните познания за дисциплини научен като органична химия, молекулярна биология, полупроводници, микропроизводство и наука повърхности, между другото.

Казано много просто, нанотехнологиите започват от идеята за изграждане на микроскопични машини, с които да се произвеждат нови материали с уникална и специфична молекулярна конфигурация.

Въпреки това, естеството на много от тези "машини" не е подобно на тези, които използваме в ежедневния си живот, но може да се състои от вирус Генетично "препрограмирани" и други биотехнологични средства. Следователно, това технология това е безкраен източник на възможности и, разбира се, на опасности.

Освен това чрез нанотехнологиите са изградени наноматериали, които са несъществуващи елементи в природата и невероятни свойства. Те са създадени от модификацията на молекули от съществуващите материали.

Така се отвори огромно поле на изследвания с практически безкрайни приложения, които все още са в процес на дефиниране и експериментиране. Нанотехнологиите обещават да донесат със себе си нова индустриална и научно-технологична революция.

История на нанотехнологиите

През 1959 г. за първи път се обсъжда възможността за нанотехнологиите и нанонауката. Първият, който се позовава на тях, е носителят на Нобелова награда по физика, американецът Ричард Файнман (1918-1988), по време на речта си в Калтех (Калифорния, САЩ), в която теоретизира за синтеза чрез директно манипулиране на атоми.

Терминът "нанотехнология" обаче е въведен през 1974 г. от японеца Норио Танигучи (1912-1999). Оттогава мнозина мечтаеха или теоретизираха за възможността за тези видове усъвършенствани машини и материали.

Например, американският инженер Ким Ерик Дрекслер (1955-) участва в популяризирането на термина и този вид изследвания, като до голяма степен е отговорен за формалното начало на областта на изучаване на нанотехнологиите през 80-те години, отговаря на напредъка на времето в микроскопия и откриването на фулерени през 1985г.

От 2000 г. наноматериалите започват да се използват индустриално. В отговор на правителства от света започна да инвестира огромни суми в изследвания и разработки в областта на нанотехнологиите.

Неговите приложения в областта на биохимия, медицина и генното инженерство те станаха очевидни малко след това. Днес тя е една от научните области с най-голяма валидност и търсене дори в страните от т. нар. Трети свят.

За какво са нанотехнологиите?

Най-общо казано, нанотехнологиите са вид инженерство на материали в атомен или молекулен мащаб. Това означава, че ви позволява да манипулирате материята в безкрайно малък мащаб, между 1 и 100 нанометра, тоест с размерите на една молекула на ДНК (2 nm) и a бактерия от рода Mycoplasma (200 nm).

Следователно ползите от нанотехнологиите са практически безкрайни: от намеса в химическия състав на живи същества, което позволява да се модифицира ДНК на микроскопични живи същества и ги „програмира“ да изпълняват определени биохимични задачи, до производството на нови материали с уникални свойства, наречени наноматериали.

Нанотехнологични приложения

Нанотехнологиите произвеждат пестициди или торове, които си сътрудничат със селското стопанство.

Някои от настоящите приложения на нанотехнологиите са свързани с:

  • Текстилна индустрия. Създаването на интелигентни тъкани, способни на предварително програмирано поведение в чипове или други електронни инструменти, като по този начин могат да бъдат самопочистващи се, отблъскващи петна или да могат да се променят оцветяване и на температура.
  • Селскостопански дизайн. Разработване на пестициди, пестициди и торове с контролирана биохимия, които позволяват подобряването на почви, както и наносензори за откриване на подпочвени води, концентрация на хранителни вещества и др.
  • Подкрепа за добитъка. Производство чрез наночастици на ваксини и лекарства за грижа за Здраве добитък или наносензори, способни да предупреждават за наличието на болести, паразити, и т.н.
  • Хранително-вкусовата промишленост. В тази област са разработени сензори за храна, тоест елементи, които могат да проверят жизнеспособността на храна, до нано опаковки за него, специално проектирани да забавят естествения процес на разлагане на храната.
  • Нанофармацевтични продукти. Това е първо поколение на продукти Фармакологични продукти, проектирани с наносистеми, способни ефективно и конкретно да разпределят активните съединения на лекарствата, да получат по-добри и по-бързи резултати и да минимизират страничните щети.

От друга страна, на индустрия предвижда като бъдещи области на изследване следното:

  • Наноинформатика. Проектирането на компютъризирани системи с огромна мощност и скорост чрез наносистеми.
  • Нанотермология. Приложение на наномашини за ефективно и бързо регулиране на местната температура.
  • Наноенергии. Че те биха могли да бъдат ефективни, безопасни и ниски влияние върху околната среда, като решение на енергийната криза, с която започва XXI век.
  • Екологични решения. Като нанотехнологични системи за изхвърляне на опасни отпадъци или сметоизвозване.

Примери за нанотехнологии

Няколко примера за настоящото приложение на нанотехнологиите към проблеми хората са както следва:

  • Бактерициден черен силиций. Австралийски и испански учени обявиха създаването на материал, известен като "черен силиций", чийто молекулен състав предотвратява, без нужда от добавени продукти, разпространението на многобройни видове на грам-положителни и грам-отрицателни бактерии, в допълнение към намаляването на ефективността на някои видове ендоспори.
  • Нанохирургия с помощта на робот. Швейцарската лаборатория ETH Zürich се готви да тества първия си магнитно направляван микроробот, известен като OctoMag, с който се очаква да може да извършва микрохирургични операции, без да отваря пациента, просто като го инжектира в тялото през малка игла. Подобни модели микропомпи също са тествани в САЩ, като при необходимост се отделят лекарства в окото.

Нанотехнологиите в медицината

Нановаксините могат да помогнат на имунната система да се бори с болестта.

Обещанията на нанотехнологиите за напредъка на медицината са меко казано зашеметяващи. По-горе дадохме няколко примера за това, но има още много за откриване, като например:

  • Нанолечение за нелечими заболявания. Нанотехнологичните решения за рак, ХИВ/СПИН или болестта на Алцхаймер могат да дойдат от ръката на биохимични роботи, инжектирани в човешкото тяло.
  • Нанотехнологично забавяне на стареенето. Един ден бихме могли чрез наночастици да се борим със стареенето на молекулярно ниво и да удължим живота си още повече, забавяйки сенилността.
  • Нановаксини. Системи за защита срещу заболявания, базирани на въвеждането на наносистеми в тялото, които биха се погрижили за подпомагане на имунна система в борбата с всякакви нови болести.
  • Генетично препрограмиране. С помощта на нанороботи би било възможно да модифицираме нашата ДНК и постепенно да елиминираме гените, които носят вродени заболявания, недостатъци и други злини. Това би подобрило качество на живот от вида като цяло. Това, разбира се, също изисква до известна степен да се преосмислят моралните закони на науката.

Нанотехнологии и биотехнологии

Биотехнологията е прилагането на технологични решения за проблеми биологичен характер. Той преминава на съвсем ново ниво благодарение на въвеждането на нанонауките.

Възможността за програмиране или препрограмиране на живи същества чрез нанотехнологичната намеса на ДНК може да ни позволи да водим живота към по-удобни пътища. Комбинацията от биотехнология и нанотехнология обаче ще включва значителни етични и биологични рискове.

Човечеството знае много добре какво се случва, когато се опита да изиграе Бог. Например производството на повече млечни крави и с повече месо, култури, устойчиви на вредители и т.н., винаги трябва да върви ръка за ръка с отразяването на нашето място в естествения ред на света.

!-- GDPR -->