Спробуйте згадати яке-небудь канонічне винахід. Ймовірно, хтось зараз уявив собі колесо, хтось літак, а хтось і «айпод». А чи багато хто з вас подумали про винахід зовсім нового покоління - нанотехнологіях? Цей світ маловивчений, але володіє неймовірним потенціалом, здатним подарувати нам дійсно фантастичні речі. Дивовижна річ: напрямок нанотехнологій не існувало до 1975 року, навіть незважаючи на те, що вчені почали працювати в цій сфері набагато раніше.
Неозброєний очей людини здатний розпізнати об'єкти розміром до 0,1 міліметра. Ми ж сьогодні поговоримо про десяти винаходи, які в 100 000 разів менше.
Електропровідність рідкий метал
За рахунок електрики можна змусити простий сплав рідкого металу, що складається з галію, іридію і олова, утворювати складні фігури або ж намотувати кола всередині чашки Петрі. Можна з деякою часткою ймовірності сказати, що це матеріал, з якого був створений знаменитий кіборг серії T-1000, якого ми могли бачити «Термінаторі 2».
«М'який сплав поводиться як розумна форма, здатна при необхідності самостійно деформуватися з урахуванням мінливого навколишнього простору, по якому він рухається. Прямо як міг робити кіборг з популярної науково-фантастичної кінострічки », - ділиться Джин Лі з університету Цінхуа, один з дослідників, що займалися даним проектом.
Цей метал біоміметичні, тобто він імітує біохімічні реакції, хоча сам не є біологічним речовиною.
Керувати цим металом можна за рахунок електричних розрядів. Однак він і сам здатний самостійно пересуватися, за рахунок з'являється дисбалансу навантаження, яке створюється різницею в тиску між фронтальною і тильною частиною кожної краплі цього металевого сплаву. І хоча вчені вважають, що цей процес може бути ключем до конвертації хімічної енергії в механічну, молекулярний матеріал в найближчому майбутньому не збираються використовувати для будівництва злих кіборгів. Весь процес «магії» може відбуватися тільки в розчині гідроксиду натрію або соляному розчині.
Нанопластирі
Тріпанофоби, радійте! У самому найближчому майбутньому вам, можливо, більше не доведеться боятися голок. Дослідники з Йоркського університету працюють над створенням спеціальних пластирів, які будуть призначатися для доставки всіх необхідних ліків всередину організму без будь-якого використання голок і шприців. Пластир цілком собі звичайного розміру приклеюються до руки, доставляють певну дозу наночастинок лікарського засобу (досить маленькі, щоб проникнути через волосяні фолікули) всередину вашого організму. Наночастки (кожна розміром менше 20 нанометрів) самі знайдуть шкідливі клітини, уб'ють їх і будуть виведені з організму разом з іншими клітинами в результаті природних процесів.
Залишається лише сподіватися, що Нанопластирі доведуть до пуття, випустять в продаж і не в якому разі не поєднають цю розробку з технологією рідкого металу, про яку ми писали вище.
Нанофільтр для води
Очищувач повітря для підводних човнів
Навряд чи хтось замислювався про те, яким повітрям доводиться дихати екіпажам підводних човнів, крім самих членів екіпажу. А тим часом очищення повітря від двоокису вуглецю повинна проводитися негайно, так як за одне плавання через легені команди підводного човна одному і тому ж повітрю доводиться проходити сотні разів. Для очищення повітря від вуглекислого газу використовують аміни, що володіють вельми неприємним запахом.
Для вирішення цього питання була створена технологія очищення, що отримала назву SAMMS (абревіатура від Self-Assembled Monolayers on Mesoporous Supports). Вона пропонує використання спеціальних наночасток, поміщених усередину керамічних гранул. Речовина має пористу структуру, завдяки якій воно поглинає надлишок вуглекислого газу. Різні типи очищення SAMMS взаємодіють з різними молекулами в повітрі, воді і землі, проте всі з цих варіантів очисток неймовірно ефективні. Усього однієї столової ложки таких пористих керамічних гранул вистачить для очищення площі, що дорівнює одному футбольному полю.
нанопровідники
Дослідники Північно-Західного університету (США) з'ясували, як створити електричний провідник на нанорівні. Цей провідник представляє собою тверду і міцну наночастинку, яка може бути налаштована на передачу електричного струму в різних протилежних напрямках. Дослідження показує, що кожна така наночастинок здатна емулювати роботу «випрямляча струму, перемикачів і діодів». Кожна частка товщиною 5 нанометрів покрита позитивно зарядженим хімічною речовиною і оточена негативно зарядженими атомами. Подача електричного розряду реконфигурируется негативно заряджені атоми навколо наночастинок.
Потенціал у технології, як повідомляють вчені, небувалий. На її основі можна створювати матеріали, «здатні самостійно змінюватися під певні комп'ютерні обчислювальні завдання». Використання цього наноматеріалу дозволить фактично «перепрограмувати» електроніку майбутнього. Апаратні поновлення стануть такими ж легкими, як і програмні.
Крім цього, нанопровідники має й інший потенціал використання і може стати своєрідним тривимірним мостом між різними технологіями. Завдяки тому, що його сумісність може бути запрограмована, він має дивну адаптивностью.
Нанотехнологічної зарядний пристрій
штучна сітківка
Майбутнє штучного зору бачиться настільки яскравим, що тут не обійтися без сонцезахисних окулярів ... або спеціальної наноплівки, що служить для імітації сітківки ваших очей. Ізраїльська компанія Nano Retina розробляє інтерфейс, який буде безпосередньо підключаться до нейронам очі і передавати результат нейронного моделювання в мозок, замінюючи сітківку і повертаючи людям зір.
Експеримент на сліпий курці показав надію на успішність проекту. Наноплівка дозволила курці побачити світло. Правда, до кінцевої стадії розробки штучної сітківки для повернення людям зору поки ще далеко, але наявність прогресу в цьому напрямку не може не радувати.
Nano Retina - не єдина компанія, яка займається подібними розробками, однак саме їх технологія на даний момент бачиться найбільш перспективною, ефективної і адаптивної. Останній пункт найбільш важливий, так як ми говоримо про продукт, який буде інтегруватися в чиїсь очі. Схожі розробки показали, що тверді матеріали непридатні для використання в подібних цілях.
І останнє. Так як технологія розробляється на нанотехнологічному рівні, вона дозволяє виключити використання металу і проводів, а також уникнути низького дозволу моделюється картинки.
світиться одяг
Шанхайські вчені розробили світловідбиваючі нитки, які можна використовувати при виробництві одягу. Основою кожної нитки є дуже тонка дріт з нержавіючої сталі, яку покривають спеціальними наночастинками, шаром електролюмінесцентн полімеру, а також захисною оболонкою з прозорих нанотрубок. В результаті виходять дуже легкі і гнучкі нитки, здатні світитися під впливом своєї власної електрохімічної енергії. При цьому працюють вони на набагато меншої потужності, в порівнянні зі звичайними світлодіодами.
Недолік технології полягає в тому, що «запасу світла» у ниток вистачає поки всього лише на декількох годин. Однак розробники матеріалу оптимістично вважають, що зможуть збільшити «ресурс» свого продукту як мінімум в тисячу разів. Навіть якщо у них все вийде, рішення іншого недоліку поки залишається під питанням. Прати одяг на основі таких наноніток, швидше за все, буде не можна.
Як би там не було, вчені вважають, що можна розглянути варіанти використання таких ниток в біомедицині. А що стосується миття, то з наноніток цілком можна буде створювати речі, які зазвичай не так часто піддаються пранню, начебто сигнальних жилетів і бейсболок.
Наноголки для відновлення внутрішніх органів
Нанопластирі, про які ми говорили вище, розроблені спеціально для заміни голок. А що, якщо самі голки були б розміром всього кілька нанометрів? В такому випадку вони могли б змінити наше уявлення про хірургію, або принаймні істотно її поліпшити.
Зовсім недавно вчені провели успішні лабораторні випробування на мишах. За допомогою крихітних голок дослідники змогли ввести в організми гризунів нуклеїнові кислоти, що сприяють регенерації органів і нервових клітин і тим самим відновлюють втрачену працездатність. Коли голки виконують свою функцію, вони залишаються в організмі і через кілька днів повністю в ньому розкладаються. При цьому ніяких побічних ефектів під час операцій по відновленню кровоносних судин м'язів спини гризунів з використанням цих спеціальних наноголки вчені не виявили.
Якщо брати в розрахунок людські випадки, то такі наноголки можуть використовуватися для доставки необхідних коштів в організм людини, наприклад, при трансплантації органів. Спеціальні речовини підготують навколишні тканини навколо трансплантованого органу до швидкого відновлення і виключать можливість відторгнення. Іншим способом застосування цих голок може стати «перепрограмування» пошкоджених під час опіків клітин на швидке самовідновлення і повернення їх функцій. При цьому без будь-яких шрамів.
Тривимірна хімічна друк
Потенціал синтезування речовин настільки величезний, що дозволить виробляти молекули, які використовуються в медицині, при створенні LED-діодів, осередків сонячних батарей і тих хімічних елементів, на синтезування яких навіть у найкращих хіміків планети йшли роки.
Можливості нинішнього прототипу тривимірного хімічного принтера поки обмежені. Він здатний створювати тільки нові лікарські засоби. Однак Берк сподівається, що одного разу він зможе створити споживчу версію свого дивного пристрою, яка буде володіти куди більшими можливостями. Цілком можливо, що в майбутньому такі принтери будуть виступати в ролі своєрідних домашніх фармацевтів.
10 нанотехнологій з дивним потенціалом Микола Хижняк