- Mi a nanotechnológia?
- Nanotechnológia története
- Mire való a nanotechnológia?
- Nanotechnológiai alkalmazások
- Nanotechnológiai példák
- Nanotechnológia az orvostudományban
- Nanotechnológia és biotechnológia
Elmagyarázzuk, mi az a nanotechnológia, mire való, és példákat mutatunk be. Ezen kívül alkalmazásai az orvostudományban, a biotechnológiában és más területeken.
Mi a nanotechnológia?
Tágabb értelemben a nanotechnológia anyagok és műtermékek manipulálása és gyártása skála atomi vagy molekuláris, azaz nanometrikus. Ez egy nagyon széles terület kutatás és a még konszolidálás alatt álló alkalmazások.
A nanotechnológia magában foglalja ügy szubatomi, valamint a konkrét ismeretek diszciplínák tudományos mint szerves kémia, molekuláris biológia, félvezetők, mikrogyártás, és tudomány felületek, többek között.
Nagyon leegyszerűsítve, a nanotechnológia abból az ötletből indul ki, hogy olyan mikroszkopikus gépeket kell építeni, amelyekkel egyedi és különleges molekuláris konfigurációjú új anyagokat lehet előállítani.
Azonban sok ilyen „gép” jellege nem hasonlít azokhoz, amelyeket mindennapi életünkben használunk, de lehet, hogy vírus Genetikailag "újraprogramozott" és egyéb biotechnológiai eszközök. Következésképpen ez technológia a lehetőségek és természetesen a veszélyek végtelen forrása.
Emellett nanotechnológiával olyan nanoanyagokat építettek, amelyek nem létező elemek a természet és csodálatos tulajdonságokkal. módosításából jöttek létre a molekulák meglévő anyagokból.
Így egy gigantikus kutatási terület nyílt meg, gyakorlatilag végtelen számú alkalmazással, amelyek még meghatározás alatt állnak és kísérletezés. A nanotechnológia azt ígéri, hogy új ipari és tudományos-technológiai forradalmat hoz magával.
Nanotechnológia története
1959-ben került először szóba a nanotechnológia és a nanotudomány lehetősége. Elsőként egy fizikai Nobel-díjas, az amerikai Richard Feynman (1918-1988) hivatkozott rájuk a Caltech-nél (Kalifornia, USA) tartott beszédében, amelyben elméleteket fogalmazott meg a szintézisről a fizika közvetlen manipulálásával. atomok.
A "nanotechnológia" kifejezést azonban 1974-ben a japán Norio Taniguchi (1912-1999) alkotta meg. Azóta sokan álmodoztak vagy elméletben gondolkodnak az ilyen típusú fejlett gépek és anyagok lehetőségéről.
Például Kim Eric Drexler (1955-) amerikai mérnök részt vett a fogalom népszerűsítésében, és az ilyen típusú kutatások, amelyek nagyrészt felelősek a nanotechnológia kutatási területének formális megkezdéséért az 1980-as években, reagál a nanotechnológia fejlődésére. az idő be mikroszkópia és a fullerének felfedezése 1985-ben.
2000-től kezdték meg a nanoanyagok ipari felhasználását. Válaszul a kormányok a világ hatalmas összegeket kezdett befektetni a nanotechnológiai kutatásba és fejlesztésbe.
Alkalmazásai a biokémia, gyógyszer és génmanipuláció nem sokkal ezután nyilvánvalóvá váltak. Ma már az úgynevezett harmadik világ országaiban is az egyik legnagyobb érvényességű és igényű tudományterület.
Mire való a nanotechnológia?
Alapvetően a nanotechnológia az atomi vagy molekuláris léptékű anyagtervezés egy fajtája. Ez azt jelenti, hogy lehetővé teszi az anyag manipulálását végtelenül kis léptékben, 1 és 100 nanométer között, azaz körülbelül akkora, mint egy molekula DNS (2 nm) és a baktérium a Mycoplasma nemzetségből (200 nm).
Ezért a nanotechnológia előnyei gyakorlatilag végtelenek: attól, hogy beavatkozik a kémiai összetétel a élőlények, ami lehetővé teszi a DNS módosítását mikroszkopikus élőlények és "beprogramozzák" bizonyos biokémiai feladatok elvégzésére, egészen az egyedi tulajdonságokkal rendelkező új anyagok, az úgynevezett nanoanyagok előállításáig.
Nanotechnológiai alkalmazások
A nanotechnológia néhány jelenlegi alkalmazása a következőkhöz kapcsolódik:
- Textilipar. Intelligens szövetek létrehozása, amelyek előre beprogramozott viselkedésre képesek chipekben vagy más elektronikus eszközökben, így öntisztítóak, folttaszítóak vagy változtathatók színezés és a hőfok.
- Mezőgazdasági tervezés. Kidolgozása rovarirtók, ellenőrzött biokémiájú növényvédő szerek és műtrágyák, amelyek lehetővé teszik a talajok, valamint nanoszenzorok a talajvíz, tápanyagkoncentráció stb.
- Állattartás támogatása. Gyártás nanorészecskéken keresztül vakcinák és gyógyszerek, hogy vigyázzon a Egészség állatállomány, vagy nanoszenzorok, amelyek képesek figyelmeztetni a betegségek jelenlétére, parazitákstb.
- Élelmiszeripar. Ezen a területen élelmiszer-érzékelőket fejlesztenek, vagyis olyan elemeket, amelyek igazolni tudják az életképességet étel, a hozzá való nano-csomagoláshoz, amelyet kifejezetten az élelmiszer-lebomlás természetes folyamatának lassítására terveztek.
- Nanofarmakonok. Ez az első generáció Termékek Nanorendszerekkel tervezett farmakológiai termékek, amelyek képesek hatékonyan és specifikusan elosztani a gyógyszerek hatóanyagait, jobb és gyorsabb eredményt elérni, és minimalizálni a járulékos károkat.
Másrészt a ipar jövőbeli kutatási területként a következőket képzeli el:
- Nanoinformatika. Hatalmas teljesítményű és sebességű számítógépes rendszerek tervezése nanorendszereken keresztül.
- Nanotermológia. Nanogépek alkalmazása a helyi hőmérséklet hatékony és gyors szabályozására.
- Nanoenergiák. Hogy hatékonyak, biztonságosak és alacsonyak lehetnek környezeti hatás, az energiaválság megoldásaként, amellyel a XXI.
- Környezetvédelmi megoldások. Nanotechnológiai rendszerként veszélyes hulladékok ártalmatlanítására vagy szemétszállításra.
Nanotechnológiai példák
Néhány példa a jelenlegi nanotechnológiai alkalmazásra problémákat az emberek a következők:
- Baktericid hatású fekete szilícium. Ausztrál és spanyol tudósok bejelentették a "fekete szilícium" néven ismert anyag létrehozását, amelynek molekuláris összetétele megakadályozza, hogy hozzáadott termékek nélkül elterjedjen számos faj Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumok ellen, amellett, hogy csökkenti bizonyos típusú endospórák hatékonyságát.
- Nanosebészet robot segítségével. A svájci ETH Zürich laboratórium tesztelni készül első mágneses irányítású mikrorobotját, az OctoMag-ot, amellyel várhatóan a páciens kinyitása nélkül is képes lesz mikroműtétek elvégzésére, pusztán egy kis tűn keresztül a szervezetbe fecskendezve. A mikropumpák hasonló modelljeit az Egyesült Államokban is tesztelték, amikor szükség esetén gyógyszereket engednek a szembe.
Nanotechnológia az orvostudományban
A nanotechnológia ígéretei az orvostudomány fejlődésére enyhén szólva megdöbbentőek. Fentebb erre mutattunk néhány példát, de van még mit felfedezni, mint például:
- Nanokezelések gyógyíthatatlan betegségekre. A rák, a HIV/AIDS vagy az Alzheimer-kór nanotechnológiai megoldásai származhatnak az emberi szervezetbe fecskendezett biokémiai robotok kezéből.
- Az öregedés nanotechnológiai lelassítása. Egy napon a nanorészecskék révén molekuláris szinten küzdhetünk az öregedés ellen, és még tovább hosszabbíthatjuk élettartamunkat, késleltetve a szenilitást.
- Nanovakcinák. Nanorendszerek szervezetbe juttatására épülő betegségek elleni védelmi rendszerek, amelyek gondoskodnának a segítésről a immunrendszer mindenféle új betegség elleni küzdelemben.
- Genetikai átprogramozás. A nanorobotok segítségével módosulhatna DNS-ünk módosítása és a veleszületett betegségeket, hiányosságokat és egyéb bajokat hordozó gének fokozatos kiiktatása. Ez javítaná a életminőség a fajokról általában. Ehhez persze a tudomány erkölcsi törvényeinek bizonyos mértékig újragondolása is szükséges.
Nanotechnológia és biotechnológia
A biotechnológia technológiai megoldások alkalmazása problémákat biológiai jellegű. A nanotudományok bevezetésének köszönhetően teljesen új szintre lép.
Az élőlények programozásának vagy átprogramozásának lehetősége a DNS nanotechnológiai beavatkozása révén lehetővé tenné számunkra, hogy az életet kényelmesebb utak felé tereljük. A biotechnológia és a nanotechnológia kombinációja azonban jelentős etikai és biológiai kockázatokkal jár.
Az emberiség nagyon jól tudja, mi történik, amikor megpróbálja eljátszani Istent. Például a több tejelő tehén és több hús, a kártevőknek ellenálló termény stb. termelése mindig együtt kell, hogy járjon a világ természetes rendjében elfoglalt helyünkről való gondolkodással.