НАНОТЕХНОЛОГИИ В НАШИЯ ЖИВОТ, Наука и живот
Дневникът е добавен в кошницата.
НАНОТЕХНОЛОГИИ В НАШИЯ ЖИВОТ
Ю. Свидиненко, инженер-физик
Нанотехнологиите, които се появиха през последната четвърт на 20 век, се развиват бързо. Почти всеки месец има съобщения за нови проекти, които преди година-две изглеждаха като абсолютна фантазия. Според дефиницията, дадена от пионера в тази посока Ерик Дрекслер, нанотехнологиите са „очаквана производствена технология, фокусирана върху евтиното производство на устройства и вещества с предварително определена атомна структура“. Това означава, че той работи върху отделни атоми, за да получи структури с атомна точност. Това е основната разлика между нанотехнологиите и съвременните "обемни" насипни технологии, които манипулират макро-обекти.
Нека напомним на читателя, че nano е префикс, обозначаващ 10 -9. Осем кислородни атома могат да бъдат разположени на дължина от един нанометър.
Нанообектите (например металните наночастици) по правило имат физико-химични свойства, които се различават от свойствата на по-големите обекти от същия материал и от свойствата на отделните атоми. Да приемем, че температурата на топене на златните частици с размер 5-10 nm е стотици градуси по-ниска от температурата на топене на парче злато с обем 1 cm 3 .
Изследванията, проведени в наномащабния диапазон, се намират в пресечната точка на науките, често изследванията в областта на материалознанието засягат областите на биотехнологиите, физиката на твърдото тяло, електроника.
Водещият учен по наномедицина в света Робърт Фрейтас заяви: "Бъдещите наномашини трябва да се състоят от милиарди атоми, така че за тяхното проектиране и изграждане ще е необходим екип от експерти. Всеки дизайн на нанороботите ще изисква съвместни усилия на няколко изследователски екипа. Boeing 777 беше проектиран и построен от много екипи по целия свят. Наномедицинският робот на бъдещето, състоящ се от милион (или дори повече) работни части, няма да бъде толкова сложен като самолет от гледна точка на сложността на дизайна. ".
НАНОПРОДУКТИ ОКОЛО НАС
Наносветът е сложен и все още сравнително малко изучен и въпреки това не е толкова далеч от нас, колкото изглеждаше преди няколко години. Повечето от нас редовно използват някои или други постижения в нанотехнологиите, без дори да знаят. Например, съвременната микроелектроника вече не е микро, а нано: транзисторите, произведени днес - основата на всички чипове - лежат в диапазона до 90 nm. И вече се планира по-нататъшно миниатюризиране на електронните компоненти до 60, 45 и 30 nm.
Освен това наскоро Hewlett-Packard обяви, че традиционните транзистори ще бъдат заменени от наноструктури. Един такъв елемент е три проводника с ширина няколко нанометра: два от тях са успоредни, а третият е разположен под прав ъгъл спрямо тях. Проводниците не се докосват, а минават като мостове един над друг. В този случай молекулни вериги, образувани от материала на наножиците под въздействието на приложено към тях напрежение, се спускат от горните проводници към долните. Вериги, изградени с помощта на тази технология, вече демонстрираха способността да съхраняват данни и да извършват логически операции, тоест да заменят транзисторите.
С новата технология размерите на частите на микросхемите ще спаднат значително под нивото от 10-15 нанометра, до мащаб, при който традиционните полупроводникови транзистори просто физически не могат да работят. Вероятно още през първата половина на следващото десетилетие ще се появят серийни микросхеми (все още традиционни, силициеви), в които ще бъдат вградени определен брой наноелементи, създадени по нова технология.
През 2004 г. Kodak пусна мастиленоструйна хартия Ultima. Той има девет слоя. Най-горният слой се състои от керамични наночастици, които правят хартията по-плътна и блестяща. Вътрешните слоеве съдържат 10 nm пигментни наночастици, които подобряват качеството на печат. А бързото фиксиране на боята се улеснява от полимерните наночастици, включени в покритието.
Директорът на Американския институт по нанотехнологии Чад Миркин вярва, че "нанотехнологиите ще възстановят всички материали. Всички материали, получени чрез молекулярно производство, ще бъдат нови, тъй като досега човечеството не е имало възможност да разработва и произвежда наноструктури. Сега ние използваме само това в индустрията. Това, което ни дава природата. От дървета правим дъски, от проводящ метал - тел. Нанотехнологичният подход е, че ще преработим почти всички природни ресурси в така наречените "градивни елементи", които ще формират основата на бъдещата индустрия ".
Сега вече наблюдаваме началото на нанореволюцията: това са нови компютърни чипове, нови тъкани, които не оставят петна, и използването на наночастици в медицинската диагностика (вж. Също Наука и живот, No 2, 4, 2005). Дори козметичната индустрия се интересува от наноматериали. Те могат да създадат много нови нестандартни насоки в козметиката, които не са били там преди.
В диапазона от наномащаби практически всеки материал проявява уникални свойства. Например, известно е, че сребърните йони имат антисептична активност. Разтворът на сребърните наночастици има много по-висока активност. Ако лекувате превръзка с този разтвор и го прикрепите към гнойна рана, възпалението ще премине и раната ще заздравее по-бързо от използването на конвенционални антисептици.
Вътрешният концерн "Наноиндустрия" е разработил технология за производство на сребърни наночастици, които са стабилни в разтвори и в адсорбирано състояние. Получените лекарства имат широк спектър на антимикробно действие. По този начин стана възможно да се създаде цяла гама от продукти с антимикробни свойства с малка промяна в технологичния процес от производителите на съществуващи продукти.