Hayatta kullandığımız nanoteknoloji. "Modern dünyada nanoteknoloji

Markin Kirill Petrovich

Nanoteknoloji adı verilen bilim ve teknoloji alanı nispeten yakın zamanda ortaya çıktı. Bu bilim için beklentiler çok büyük. Parçacığın kendisi "nano", herhangi bir değerin milyarda biri anlamına gelir. Örneğin, bir nanometre, bir metrenin milyarda biridir. Bu boyutlar moleküllerin ve atomların boyutlarına benzer. Nanoteknolojinin kesin tanımı şu şekildedir: nanoteknoloji, maddeyi atomlar ve moleküller düzeyinde manipüle eden teknolojilerdir (bu nedenle nanoteknolojiye moleküler teknoloji de denir). Nanoteknolojinin gelişiminin itici gücü, Richard Feynman'ın fizik açısından doğrudan atomlardan şeyler yaratmanın önünde hiçbir engel olmadığını bilimsel olarak kanıtladığı bir konferanstı. Atomları verimli bir şekilde manipüle etmenin bir yolunu belirtmek için, herhangi bir moleküler yapı oluşturabilen moleküler bir nanomakine olan bir montajcı kavramı tanıtıldı. Doğal toplayıcıya bir örnek, canlı organizmalarda protein sentezleyen ribozomdur. Açıkçası, nanoteknoloji sadece ayrı bir bilgi parçası değil; temel bilimlerle ilgili geniş ölçekli, kapsamlı bir araştırma alanıdır. Okulda okutulan hemen hemen her konunun şu ya da bu şekilde geleceğin teknolojileri ile ilişkilendirileceğini söyleyebiliriz. En belirgin olanı “nano”nun fizik, kimya ve biyoloji ile bağlantısıdır. Görünüşe göre, yaklaşan nanoteknik devrimle bağlantılı olarak gelişme için en büyük ivmeyi bu bilimler alacak.

İndirmek:

Ön izleme:

Belediye bütçe eğitim kurumu

“Ortaokul №2 adını taşıyan AA Arakantsev, Semikarakorsk "

Tanıtım ……………………………………………………………… ..
1. Nanoteknoloji modern dünya………………………………...
1.1 Nanoteknolojinin ortaya çıkış tarihi …………………………… ...
1.2 İnsan yaşamının farklı alanlarında nanoteknoloji….
1.2.1 Uzayda Nanoteknoloji ……………………………………………
1.2.2 Tıpta Nanoteknoloji ………………………………………….
1.2.3 Gıda endüstrisinde nanoteknoloji ………………… ...
1.2.4 Askeri işlerde nanoteknoloji …………………………………… ..
Çözüm………………………………………………………………..
Bibliyografya……………………………................................................................ . ...

Tanıtım.

Bu bilimin arkasında gelecek yatmasına rağmen, şu anda çok az insan nanoteknolojinin ne olduğunu biliyor.

İşin amacı:

Nanoteknolojinin ne olduğunu öğrenin;

Bu bilimin çeşitli alanlardaki uygulamalarını öğrenin;

Nanoteknolojinin insanlar için tehlikeli olup olmadığını öğrenin.

Bugün avantajlardan ve yeni fırsatlardan yararlanabiliriznano teknolojiler:

havacılık dahil tıp;
farmakoloji;
geriatri;
büyüyen çevresel kriz ve insan kaynaklı felaketler karşısında ulusun sağlığını korumak;
yeni fiziksel ilkelere dayalı küresel bilgisayar ağları ve bilgi iletişimi;
ultra uzun mesafeli iletişim sistemleri;
otomobil, traktör ve havacılık ekipmanları;
yol güvenliği;
bilgi güvenliği sistemleri;
megalopolislerin çevre sorunlarının çözümü;
Tarım;
içme suyu temini ve atık su arıtma sorunlarının çözülmesi;
temelde yeni navigasyon sistemleri;
doğal mineral ve hidrokarbon hammaddelerinin yenilenmesi.

Bu alanlar bizde ilgi uyandırdığı için nanoteknolojinin tıpta, gıda endüstrisinde, askeri ilişkilerde ve uzayda uygulanmasına odaklanmaya karar verdik.

1. Modern dünyada nanoteknoloji.

1.1 Nanoteknolojinin ortaya çıkış tarihi.

Bilim "Nanoteknoloji NS" bilgisayar bilimindeki devrim niteliğindeki değişiklikler nedeniyle ortaya çıktı!

1947'de transistör icat edildi, bundan sonra oluşturulan silikon cihazların boyutunun sürekli azaldığı yarı iletken teknolojisinin en parlak dönemi başladı."Nanoteknoloji" terimi1974'te Japon Noryo Taniguchi tarafından tek tek atomları manipüle ederek yeni nesneler ve malzemeler oluşturma sürecini tanımlamak için önerildi. Adı "nanometre" kelimesinden geliyor - bir metrenin milyarda biri (10-9m).

Modern anlamda nanoteknoloji, maddenin en küçük parçacıklarından, atomlar ve moleküllerle doğrudan ilgili tüm teknik süreçleri birleştirerek süper mikroskobik yapılar üretme teknolojisidir.

Modern nanoteknoloji oldukça derin bir tarihsel ayak izine sahiptir. Arkeolojik buluntular, antik dünyada kolloidal formülasyonların varlığına, örneğin Eski Mısır'daki "Çin mürekkebi" olduğuna tanıklık ediyor. Ünlü Şam çeliği, içindeki nanotüplerin varlığı sayesinde yapılmıştır.

Nanoteknoloji fikrinin babası şartlı olarak MÖ 400 civarında Yunan filozof Demokritos olarak kabul edilebilir. Maddenin en küçük parçacığını tanımlamak için ilk olarak Yunancadan çevrilen "kırılmaz" anlamına gelen "atom" kelimesini kullandı.

İşte kaba bir geliştirme yolu:

1905 yılı. İsviçreli fizikçi Albert Einstein, bir şeker molekülünün boyutunun yaklaşık 1 nanometre olduğunu savunduğu bir makale yayınladı.
1931 yılı. Alman fizikçiler Max Knoll ve Ernst Ruska, ilk kez nano nesneleri incelemeyi mümkün kılan bir elektron mikroskobu yarattı.
1934 yılı. Amerikalı teorik fizikçi, Nobel Ödülü sahibi Eugene Wigner, yeterince az sayıda iletim elektronu ile ultra dağılmış bir metal yaratma olasılığını teorik olarak doğruladı.
1951 yılı. John von Neumann, kendi kendini kopyalayan makinelerin ilkelerini belirledi, bilim adamları genellikle olasılıklarını doğruladı.
1953'te Watson ve Crick, canlı nesnelerin yapılarına rehberlik eden talimatları nasıl ilettiklerini gösteren DNA'nın yapısını tanımladılar.
1959 yılı. Amerikalı fizikçi Richard Feynman ilk olarak minyatürleşme olasılıklarını değerlendiren bir makale yayınladı. Nobel ödüllü R. Feynman, artık bir kehanet olarak algılanan bir cümle yazdı: "Gördüğüm kadarıyla, fizik ilkeleri tek tek atomların manipülasyonunu yasaklamıyor." Bu düşünce, post-endüstriyel dönemin başlangıcı henüz gerçekleşmemişken dile getirildi; o yıllarda entegre devreler, mikroişlemciler, kişisel bilgisayarlar yoktu.
1974 yılı. Japon fizikçi Norio Taniguchi, "nanoteknoloji" kelimesini bilimsel dolaşıma soktu ve bir mikrondan daha küçük olan mekanizmalara isim vermeyi önerdi. Yunanca "sürüklenme" kelimesi kabaca "yaşlı adam" anlamına gelir.
1981 yılı. Glater, yapısı nano ölçekli aralığın kristalitleri ile temsil edilen benzersiz özelliklere sahip malzemeler yaratma olasılığına dikkat çeken ilk kişi oldu.

27 Mart 1981'de CBS radyo haberinde bir NASA bilim adamının mühendislerin uzayda veya Dünya'da kullanılmak üzere yirmi yıl içinde kendi kendini kopyalayan robotlar inşa edebileceklerini söylediğini aktardı. Bu makineler kendilerinin kopyalarını oluşturacak ve kopyalara faydalı ürünler yaratmaları talimatı verilebilir.
1982 G. Bining ve G. Rohrer ilk taramalı tünelleme mikroskobunu yarattı.
1985 yılı. Amerikalı fizikçiler Robert Curl, Harold Kroto ve Richard Smaley, bir nanometre çapındaki nesneleri doğru bir şekilde ölçebilen teknoloji yarattılar.
1986 yılı. Nanoteknoloji halk tarafından bilinir hale geldi. Amerikalı bilim adamı Eric Drexler, nanoteknolojinin yakında aktif olarak gelişmeye başlayacağını öngördüğü "Yaratılış Makineleri: Nanoteknoloji Çağının Gelişi" kitabını yayınladı.
1991, Houston (ABD), Kimya Bölümü, Rais Üniversitesi. Laboratuvarında, Dr. R. Smoly (1996 Nobel ödüllü), gaz fazı her biri 60 karbon atomu içeren oldukça büyük kabuklayıcılardan oluşan vakum altında lazerle buharlaştırılmış bir grafit yardımıyla. 60 atomluk bir küme, artan miktarda serbest enerjiye sahip olduğundan daha kararlıdır. Bu küme, bir futbol topuna benzer yapısal bir oluşumdur ve bu moleküle fulleren adını vermeyi önermiştir.
1991, Japonya'daki NEC laboratuvarının bir çalışanı olan Sumio Ijima, ilk kez keşfetti karbon nanotüpler daha önce Rus fizikçi L. Chernozatonsky ve Amerikalı J. Mintmere tarafından birkaç ay önce tahmin edilmişti.
1995 yılı. L.Ya'da. Karpov, atmosferdeki çeşitli maddeleri (amonyak, alkol, su buharı) algılayan bir film nanokompozitine dayalı bir sensör geliştirdi.
1997 yılı. 1996 Nobel Kimya Ödülü ve Kimya ve Fizik Profesörü Richard E. Smoley, 2000 yılına kadar atomların birleşmesini öngördü ve o zamana kadar ilk ticari nanoürünlerin ortaya çıkışını öngördü. Bu tahmin öngörülen tarihte gerçekleşti.
1998 yılı. nanotüplerin elektriksel özelliklerinin geometrik parametrelere bağımlılığı deneysel olarak doğrulandı.
1998 yılı. Hollandalı fizikçi Sees Dekker, nano teknolojiye dayalı bir transistör yarattı.
1998 yılı. Nanoteknolojinin gelişme hızı keskin bir şekilde artmaya başladı. Japonya, nanoteknolojiyi 21. yüzyıl için olası bir teknoloji kategorisi olarak tanımladı.
1999 yılı. Amerikalı fizikçiler James Tour ve Mark Reed, tek bir molekülün moleküler zincirlerle aynı şekilde davranabileceğini belirlediler.
2000 yılı. Hewlett-Packard'ın araştırma grubu, en son nanoteknolojik kendi kendine montaj yöntemlerini kullanarak bir anahtar molekülü veya minimikrodiyot yarattı.

2000 yılı. Hibrit nanoelektronik çağının başlangıcı.
2002 yılı. S. Decker, bir nanotüpü DNA ile birleştirerek tek bir nanomekanizma elde etti.
2003 yılı. Japon bilim adamları, bir kuantum bilgisayar oluşturmak için gereken iki temel unsurdan birini uygulayan bir katı hal cihazı yaratan dünyada ilk kişilerdi. 2004 yılı. "Dünyanın ilk" kuantum bilgisayarı sunuldu

7 Eylül 2006'da, Rusya Federasyonu Hükümeti, 2007-2010 için Nanoteknolojilerin Geliştirilmesi için Federal Hedef Programı kavramını onayladı.

Böylece Tarihsel olarak, bugüne kadar, halk bilincinin teorik alanını fetheden nanoteknoloji, günlük katmanına nüfuz etmeye devam ediyor.

Ancak nanoteknoloji sadece bu alanlarda (elektronik, bilgi teknolojisi) yerel bir devrim niteliğinde atılıma indirgenmemelidir. Nanoteknolojide, diğer birçok bilim ve teknolojinin (tıp ve biyoloji, kimya, ekoloji, enerji, mekanik, vb.) Örneğin, nanometre aralığına (yani, karakteristik uzunlukları yaklaşık 10 nm olan nesnelere) gidildiğinde, maddelerin ve malzemelerin en önemli özelliklerinin çoğu önemli ölçüde değişir. Elektriksel iletkenlik, optik kırılma indisi gibi önemli özelliklerden bahsediyoruz, manyetik özellikler, mukavemet, ısı direnci vb. malzemelere göre ile birlikte yeni özelliklerle yeni tip güneş pilleri, enerji dönüştürücüler, çevre dostu ürünler vb. şimdiden oluşturulmaktadır.Nanoteknolojinin devreye girmesinin en önemli sonucu haline gelecek olanın ucuz, enerji tasarruflu ve çevre dostu malzemelerin üretilmesi olması muhtemeldir.Yeni bir nanobiyoteknoloji biliminin ortaya çıkmasından bahsetmeyi mümkün kılan ve pratik uygulama için büyük umutları olan son derece hassas biyolojik sensörler (sensörler) ve diğer cihazlar zaten yaratılmıştır. Nanoteknoloji, malzemelerin mikro işlemesi ve bu temelde gelecek nesillerin ekonomik ve sosyal yaşamı üzerinde devrim niteliğinde bir etkiye sahip olması gereken yeni üretim süreçleri ve yeni ürünler yaratmak için yeni olanaklar sunmaktadır.

1.2. İnsan yaşamının farklı alanlarında nanoteknoloji

Nanoteknolojinin insan faaliyet alanına girmesi, bir nanoteknoloji ağacı olarak temsil edilebilir. Uygulama, dalları ana uygulama alanlarını temsil eden bir ağaç şeklindedir ve büyük dallardan gelen dallar, belirli bir zaman noktasında ana uygulama alanları içinde farklılaşmayı temsil eder.

Bugün (2000 - 2010) aşağıdaki resim var:

biyolojik bilimler, gen etiketleme teknolojisinin, implant yüzeylerinin, antimikrobiyal yüzeylerin, hedefe yönelik ilaçların, doku mühendisliğinin ve onkolojik terapinin geliştirilmesini içerir.
basit lifler, kağıt teknolojisinin, ucuz yapı malzemelerinin, hafif tahtaların, otomobil parçalarının ve ağır hizmet malzemelerinin gelişimini ifade eder.
nanoklipsler yeni kumaşların, cam kaplamaların, akıllı kumların, kağıdın, karbon fiberlerin üretimini içerir.
bakır, alüminyum, magnezyum, çeliğe nano katkılar yoluyla korozyona karşı koruma.
katalizörlerin tarımda, koku gidermede ve gıda üretiminde kullanılması amaçlanmıştır.
Günlük yaşamda, mimaride, süt ve gıda endüstrilerinde, ulaşım endüstrisinde ve sanitasyonda temizlemesi kolay malzemeler kullanılmaktadır. Kendi kendini temizleyen camlar, hastane ekipman ve aletleri, küf önleyici kaplama, kolay temizlenebilir seramik üretimidir.
Biyokaplamalar spor malzemeleri ve yataklarında kullanılmaktadır.
Nanoteknolojinin bir uygulama alanı olarak optik, elektrokromik, optik lenslerin üretimi gibi alanları içerir. Bunlar yeni fotokromik optikler, temizlemesi kolay optikler ve kaplamalı optiklerdir.
Nanoteknoloji uygulama alanındaki seramikler, elektrolüminesans ve fotolüminesans, baskı patları, pigmentler, nanotozlar, mikropartiküller, membranlar elde etmeyi mümkün kılar.
Nanoteknolojinin bir uygulama alanı olarak bilgisayar teknolojisi ve elektronik, elektronik, nanosensörler, ev tipi (gömülü) mikrobilgisayarlar, görselleştirme ve enerji dönüştürücülerinin gelişimini sağlayacaktır. Ayrıca, bu küresel ağların, kablosuz iletişimin, kuantum ve DNA bilgisayarlarının gelişimidir.
Nanotıp, nanoteknolojinin bir uygulama alanı olarak, protezler, "akıllı" protezler, nanokapsüller, tanısal nanoproblar, implantlar, DNA rekonstrüktörleri ve analizörleri, "akıllı" ve hassas aletler, yönlendirilmiş eylem ilaçları için nanomalzemelerdir.
Nanoteknolojinin bir uygulama alanı olarak uzay, güneş enerjisinin mekanoelektrik dönüştürücüleri, uzay uygulamaları için nanomalzemeler için umutlar açacaktır.
Nanoteknolojinin bir uygulama alanı olarak ekoloji, ozon tabakasının restorasyonu, hava kontrolüdür.

1.2.1 Uzayda Nanoteknoloji

Uzayda bir devrim yaşanıyor. 20 kilograma kadar uydular ve nano cihazlar yaratmaya başladılar.

Bir mikro uydu sistemi oluşturuldu; onu yok etme girişimlerine karşı daha az savunmasız. Birkaç yüz kilogram, hatta tonlarca ağırlığındaki bir devasa heykeli yörüngede vurarak, tüm uzay iletişimlerini veya keşiflerini anında devre dışı bırakmak ve yörüngede bir mikro uydu sürüsü olduğunda başka bir şeydir. Bu durumda bunlardan birinin devre dışı bırakılması, sistemin bir bütün olarak çalışmasını bozmaz. Buna göre, her uydunun operasyonel güvenilirliği için gereksinimler azaltılabilir.

Genç bilim adamları, diğer şeylerin yanı sıra, optik, iletişim sistemleri, iletim yöntemleri, büyük miktarda bilginin alınması ve işlenmesi alanında yeni teknolojilerin yaratılmasının, uyduların mikro minyatürleştirilmesinin temel sorunlarına atfedilmesi gerektiğine inanıyor. Uzaya fırlatılan cihazların ağırlığını ve boyutlarını iki kat azaltabilen nanoteknoloji ve nanomalzemelerden bahsediyoruz. Örneğin, nanonikelin gücü sıradan nikelden 6 kat daha yüksektir, bu da roket motorlarında kullanıldığında memenin kütlesini %20-30 oranında azaltmayı mümkün kılar.Uzay teknolojisinin kütlesini azaltmak birçok sorunu çözer: uzay aracının uzaydaki varlığının süresini uzatır, daha uzaklara uçmasına ve araştırma yapmak için daha kullanışlı ekipman taşımasına izin verir. Aynı zamanda, enerji arzı sorunu çözülüyor. Minyatür cihazlar yakında birçok fenomeni incelemek için kullanılacak, örneğin güneş ışığının Dünya üzerindeki ve Dünya'ya yakın uzaydaki süreçler üzerindeki etkisi.

Bugün uzay egzotik değil ve keşfi sadece bir prestij meselesi değil. Öncelikle bu soru Ulusal Güvenlik ve devletimizin ulusal rekabet gücü. Ülkenin ulusal bir avantajı haline gelebilecek süper karmaşık nanosistemlerin geliştirilmesidir. Nanoteknoloji gibi, nanomalzemeler de bize güneş sistemindeki çeşitli gezegenlere insanlı uçuşlar hakkında ciddi şekilde konuşma fırsatı verecek. Mars'a insanlı uçuşlar ve ay yüzeyinin keşfini gerçeğe dönüştürebilen nanomalzemelerin ve nanomekanizmaların kullanılmasıdır.Mikro uyduların geliştirilmesinde oldukça talep edilen bir diğer yön, Dünya'nın uzaktan algılanmasının (ERS) oluşturulmasıdır. Radar aralığında 1 m ve optik aralıkta 1 m'den az uzay görüntülerinin çözünürlüğüne sahip bilgi tüketicileri için bir pazar oluşmaya başladı (bu tür veriler öncelikle haritacılıkta kullanılır).

1.2.2 Tıpta Nanoteknoloji

Bilim adamları, nanoteknolojideki son gelişmelerin kansere karşı mücadelede çok yardımcı olabileceğini söylüyor. Doğrudan hedefe yönelik bir anti-kanser ilacı geliştirildi - kötü huylu bir tümörden etkilenen hücrelere. Biyosilikon olarak bilinen bir malzemeye dayalı yeni bir sistem. Nanosilikon, ilaçların, proteinlerin ve radyonüklidlerin dahil edilmesinin uygun olduğu gözenekli bir yapıya (çapı on atom) sahiptir. Amaca ulaştıktan sonra biyosilikon parçalanmaya başlar ve kendisine verilen ilaçlar işe alınır. Üstelik geliştiricilere göre, yeni sistem ilacın dozajını düzenlemenize izin veriyor.

Boyunca son yıllar Biyolojik Nanoteknoloji Merkezi çalışanları, vücuttaki kanser hücrelerini tespit etmek ve bu korkunç hastalıkla savaşmak için kullanılacak mikrosensörlerin oluşturulması üzerinde çalışıyor.

Kanser hücrelerini tanımak için yeni bir teknik, dendrimerler (Yunanca dendron - ağacından) adı verilen sentetik polimerlerden yapılmış küçük küresel rezervuarların insan vücuduna implante edilmesine dayanmaktadır. Bu polimerler son on yılda sentezlendi ve mercan veya ahşabın yapısına benzeyen, temelde yeni, bütünleşik olmayan bir yapıya sahip. Bu tür polimerlere aşırı dallanmış veya basamaklı denir. Dallanmanın düzenli olduğu olanlara dendrimer denir. Çap olarak, bu tür her bir küre veya nanosensör, yalnızca 5 nanometreye - metrenin 5 milyarda birine ulaşır, bu da milyarlarca bu tür nanosensörü küçük bir alana yerleştirmeyi mümkün kılar.

Vücuda girdikten sonra, bu küçük sensörler, vücudun enfeksiyona ve diğer hastalığa neden olan faktörlere karşı savunmasını sağlayan beyaz kan hücreleri olan lenfositlere nüfuz eder. Lenfoid hücrelerin belirli bir hastalığa veya çevresel koşullara karşı bağışıklık tepkisi ile - örneğin, soğuk algınlığı veya radyasyona maruz kalma, - protein yapısı hücreler değişir. Özel kimyasal reaktiflerle kaplanmış her nanosensör, bu tür değişikliklerle parlamaya başlayacaktır.

Bu parıltıyı görmek için bilim adamları, gözün retinasını tarayan özel bir cihaz oluşturacaklar. Böyle bir cihazın lazeri, fundus'un dar kılcal damarlarından birer birer geçen lenfositlerin parıltısını tespit etmelidir. Bilim adamları, lenfositlerde yeterince etiketlenmiş sensör varsa, hücre hasarını tespit etmek için 15 saniyelik bir tarama yapılacağını söylüyor.

Burada, toplumun varlığının temelini etkilediği için nanoteknolojinin en büyük etkisi bekleniyor - insan. Nanoteknoloji, canlı ve cansız arasındaki ayrımın kararsız hale geldiği fiziksel dünyanın çok boyutlu bir düzeyine ulaşır - bunlar moleküler makinelerdir. Bir virüs bile, yapısı hakkında bilgi içerdiği için kısmen yaşayan bir sistem olarak kabul edilebilir. Ancak ribozom, tüm organik maddelerle aynı atomlardan oluşmasına rağmen, böyle bir bilgi içermez ve bu nedenle sadece organik bir moleküler makinedir. Nanoteknoloji, gelişmiş haliyle nanorobotların, inorganik atomik bileşime sahip moleküler makinelerin yapımını içerir, bu makineler böyle bir yapı hakkında bilgi sahibi olarak kendi kopyalarını oluşturabilecektir. Bu nedenle, canlı ve cansız arasındaki çizgi bulanıklaşmaya başlar. Bugüne kadar sadece bir ilkel yürüyen DNA robotu oluşturuldu.

Nanotıp aşağıdaki olasılıklarla temsil edilir:

1. Bir çip üzerindeki laboratuvarlar, vücutta hedeflenen ilaç teslimi.

2. DNA - çipler (bireysel ilaçların oluşturulması).

3. Yapay enzimler ve antikorlar.

4. Yapay organlar, yapay fonksiyonel polimerler (organik dokuların ikameleri). Bu yön, yapay yaşam fikriyle yakından ilgilidir ve gelecekte yapay bilince sahip ve kendi kendini iyileştirebilen robotların yaratılmasına yol açar. Moleküler seviye... Bu, yaşam kavramının organik olanın ötesine genişlemesinden kaynaklanmaktadır.

5. Nanorobotlar-cerrahlar (değişiklikleri ve gerekli tıbbi işlemleri gerçekleştiren biyomekanizmalar, kanser hücrelerinin tanınması ve yok edilmesi). Bu nanoteknolojinin tıptaki en radikal uygulaması, enfeksiyonları ve kanserli tümörleri yok edebilen, hasarlı DNA'yı, dokuları ve organları onarabilen, vücudun tüm yaşam destek sistemlerini çoğaltabilen ve vücudun özelliklerini değiştirebilen moleküler nanobotların yaratılması olacaktır.

Tek bir atomu bir tuğla veya "detay" olarak ele alan nanoteknoloji, bu parçalardan belirli özelliklere sahip malzemeleri tasarlamanın pratik yollarını arıyor. Birçok şirket, atomları ve molekülleri bir tür yapı halinde birleştirmeyi zaten biliyor.

Gelecekte, herhangi bir molekül bir çocuğun yapı seti gibi bir araya getirilecek. Bunun için nanorobotların (nanobotların) kullanılması planlanmaktadır. Tanımlanabilen kimyasal olarak kararlı herhangi bir yapı aslında inşa edilebilir.. Bir nanobot herhangi bir yapıyı inşa etmek için programlanabileceğinden, özellikle başka bir nanobot inşa etmek için programlanabileceğinden, çok ucuz olacaklar. Büyük ekipler halinde çalışan nanobotlar, herhangi bir nesneyi düşük maliyet ve yüksek doğrulukla yaratabilecekler. Tıpta nanoteknolojiyi kullanma sorunu, hücrenin yapısını moleküler düzeyde değiştirme ihtiyacı yani. nanobotlar kullanarak "moleküler cerrahi" gerçekleştirin. İnsan vücudunun içinde "yaşayabilen", meydana gelen tüm hasarları ortadan kaldıran veya böyle bir durumun oluşmasını engelleyen moleküler robotik doktorlar yaratması bekleniyor.Nanobotlar tek tek atomları ve molekülleri manipüle ederek hücreleri onarabilir. Robotik doktorların yaratılması için öngörülen tarih, XXI yüzyılın ilk yarısı.

Mevcut duruma rağmen, yaşlanma sorununa temel bir çözüm olarak nanoteknoloji umut verici olmaktan daha fazlasıdır.

Bunun nedeni, nanoteknolojinin birçok endüstride ticari uygulama için büyük bir potansiyele sahip olması ve buna bağlı olarak ciddi devlet fonlarının yanı sıra birçok büyük şirket tarafından bu yönde araştırmalar yapılmasıdır.

"Ebedi gençliği" sağlamak için yapılan iyileştirmelerden sonra, nanobotlara artık ihtiyaç duyulmaması veya hücrenin kendisi tarafından üretilmesi oldukça olasıdır.

Bu hedeflere ulaşmak için insanlığın üç ana soruyu çözmesi gerekiyor:

1. Molekülleri tamir edebilen moleküler robotlar tasarlayın ve yaratın.
2. Nanomakineleri kontrol edecek nanobilgisayarlar tasarlayın ve oluşturun.
3. Oluştur Tam tanım diğer bir deyişle, insan vücudundaki tüm moleküllerin atom düzeyinde bir haritasını oluşturur.

Nanoteknoloji ile ilgili temel zorluk, ilk nanobotu yaratma problemidir. Birkaç umut verici yol var.

Bunlardan biri, taramalı tünelleme mikroskobu veya atomik kuvvet mikroskobu geliştirmek ve konumsal doğruluk ve kavrama kuvveti elde etmektir.
İlk nanobotu yaratmanın bir başka yolu da kimyasal sentezdir. Belki de çözümde kendi kendine bir araya gelme yeteneğine sahip ustaca kimyasal bileşenleri tasarlamak ve sentezlemek.
Ve başka bir yol biyokimyadan geçiyor. Ribozomlar (hücrenin içinde) özelleşmiş nanobotlardır ve onları daha çok yönlü robotlar oluşturmak için kullanabiliriz.

Bu nanobotlar yaşlanma sürecini yavaşlatabilecek, iyileştirebilecek tek hücreler ve bireysel nöronlarla etkileşime girer.

Çalışma üzerindeki çalışmalar nispeten yakın zamanda başladı, ancak bu alandaki keşiflerin hızı son derece yüksek, çoğu bunun tıbbın geleceği olduğuna inanıyor.

1.2.3 Gıda endüstrisinde nanoteknoloji

Nanoed (nanofood) - terim yeni, belirsiz ve çirkin. Nano-insanlar için yiyecek mi? Çok küçük porsiyonlar? Nanofabrikalarda hazırlanmış yiyecekler? Tabii ki değil. Yine de bu, gıda endüstrisinde ilginç bir yön. Nanoeda'nın endüstride uygulama ve uygulama yolunda olan bir dizi bilimsel fikir olduğu ortaya çıktı. Birincisi, nanoteknoloji, gıda çalışanlarına, gıdanın kalite ve güvenliğinin gerçek zamanlı olarak üretim süreci sırasında doğrudan izlenmesi için benzersiz fırsatlar sağlayabilir. Çeşitli nanosensörler veya kuantum noktaları olarak adlandırılan, en küçük noktaları hızlı ve güvenilir bir şekilde tespit edebilen tanılama makinelerinden bahsediyoruz. kimyasal kirlilik veya tehlikeli biyolojik ajanlar. Gıda üretimi, nakliyesi ve depolama yöntemleri nanoteknoloji endüstrisindeki faydalı yeniliklerden paylarını alabilirler. Bilim adamlarına göre, bu türden ilk seri makineler önümüzdeki dört yıl içinde toplu gıda üretiminde karşımıza çıkacak. Ancak daha radikal fikirler de gündemde. Görülemeyen nanoparçacıkları yutmaya hazır mısınız? Peki ya nanopartiküller, vücudun kesin olarak seçilmiş bölgelerine besin ve ilaç vermek için bilinçli olarak kullanılıyorsa? Ya bu nanokapsüller gıdaya dahil edilebilirse? Şimdiye kadar kimse nanoedu kullanmadı, ancak ön geliştirmeler zaten devam ediyor. Uzmanlar, yenilebilir nanoparçacıkların silikon, seramik veya polimerlerden yapılabileceğini söylüyor. Ve elbette - organik maddeler. Ve yapı ve bileşim bakımından biyolojik materyallere benzeyen "yumuşak" parçacıkların güvenliği konusunda her şey açıksa, o zaman inorganik maddelerden oluşan "sert" parçacıklar iki bölgenin - nanoteknolojinin kesiştiği noktada büyük bir beyaz noktadır. ve biyoloji. Bilim adamları, bu tür parçacıkların vücutta hangi rotaları izleyeceğini ve bunun sonucunda nerede duracaklarını hala söyleyemezler. Bu görülmeye devam ediyor. Ancak bazı uzmanlar şimdiden nanoeda'nın faydalarının fütürist resimlerini çiziyor. Değerli besinleri doğru hücrelere ulaştırmanın yanı sıra. Fikir şudur: herkes aynı içeceği alır, ancak daha sonra tüketici nanoparçacıkları kendisi manipüle edebilir, böylece içeceğin tadı, rengi, aroması ve konsantrasyonu gözleri önünde değişir.

1.2.4 Askeri işlerde nanoteknoloji

Nanoteknolojinin askeri kullanımı niteliksel olarak açılıyor yeni seviye Dünyada askeri-teknik hakimiyet. Nanoteknolojiye dayalı yeni silahların yaratılmasındaki ana yönler düşünülebilir:

1. Yeni güçlü minyatür patlayıcı cihazların oluşturulması.

2. Nano ölçekteki makro cihazların imhası.

3. Nöroteknoloji kullanarak casusluk ve ağrı bastırma.

4. Biyolojik silahlar ve genetik rehberlik nanocihazları.

5. Askerler için nano ekipman.

6. Kimyasal ve biyolojik silahlara karşı koruma.

7. Askeri teçhizat kontrol sistemlerindeki nano cihazlar.

8. Askeri teçhizat için nano kaplamalar.

Nanoteknoloji, güçlü patlayıcıların üretilmesini sağlayacak. Patlayıcının boyutu on kat azaltılabilir. Nükleer yakıt rejenerasyon tesislerine nano-konuşmalı güdümlü füzeler tarafından yapılacak bir saldırı, ülkeyi silah kalitesinde plütonyum üretme fiziksel yeteneğinden mahrum edebilir. Küçük robotik cihazların elektronik ekipmanlara girmesi, elektrik devrelerinin ve mekaniklerin çalışmasını bozabilir. Nano cihazlar izole edilmedikçe kontrol merkezlerinin ve komuta direklerinin arızalanması engellenemez. Malzemeleri atom seviyesinde sökmek için robotlar, tankların zırhını, hap kutularının beton yapılarını, nükleer reaktör gövdelerini ve askerlerin vücutlarını toza dönüştüren güçlü bir silah haline gelecek. Ancak bu, nanoteknolojinin gelişmiş bir biçimi için hâlâ yalnızca bir olasılık. Bu arada, gelişimi casusluk yapan askeri nanocihazların ortaya çıkmasına veya insan vücudunun işlevleri üzerinde kontrolün ele geçirilmesine yol açacak olan sinir teknolojileri alanında araştırmalar yürütülmektedir. sinir sistemine nanocihazların yardımı. NASA laboratuvarları, dahili konuşmayı kesmek için çalışan ekipman örnekleri oluşturdu. Nano yapılar üzerindeki devasa miktarda bilgiyi alıp işleyebilen fotonik bileşenler, uzay izleme, yer gözetleme ve casusluk sistemlerinin temeli haline gelecek. Beyne gömülü nanocihazların yardımıyla, biyolojik görme ile karşılaştırıldığında, geniş bir algı yelpazesi ile "yapay" (teknik) görüş elde etmek mümkündür. Askerlerde vücuda ve beyne implante edilen ağrı kesici bir sistem, nöroçipler geliştiriliyor.

Nanoteknolojinin askeri alandaki bir sonraki uygulaması, genetik rehberlik nanocihazlarıdır. Genetik rehberliğe sahip bir nanocihaz, içinde bulunduğu hücrenin DNA'sının genetik yapısına bağlı olarak belirli yıkıcı eylemleri gerçekleştirmek üzere programlanabilir. Cihazın etkinleştirilmesi için bir koşul olarak, belirli bir kişinin genetik kodunun benzersiz bir bölümü veya bir grup insan üzerindeki eylemler için bir şablon belirtilir. Sıradan bir salgını etnik temizlikten ayırt etmek, nanorobotları tespit etme araçları olmadan neredeyse imkansız olacaktır. Nanocihazlar yalnızca belirli bir insan tipine karşı ve kesin olarak tanımlanmış koşullar altında çalışacaktır. Vücuda girdikten sonra nanocihaz, aktivasyon komutu gelene kadar hiçbir şekilde kendini göstermeyecektir. Nanoteknolojinin bir sonraki uygulaması askerlerin teçhizat ve teçhizatıdır. Bir insandan, üniformalardan ve silahlardan, unsurları o kadar yakından bağlantılı olacak ki, geleceğin tam donanımlı bir askerine ayrı bir organizma denebilecek bir tür melez yapılması önerilmektedir.

Nanoteknoloji, zırh ve vücut zırhı üretiminde çığır açmıştır.

Askeri teçhizatın renk değiştirecek ve korozyonu önleyecek özel bir "elektromekanik boya" ile donatılması gerekiyor. Nano-boya, makinenin gövdesindeki küçük hasarları "sıkabilir" ve yukarıdaki işlevlerin tümünü gerçekleştirmeye izin verecek çok sayıda nano mekanizmadan oluşacaktır. Araştırmacılar, "boyada" bireysel nanomakineler olacak bir optik dizi sistemi kullanarak, bir arabanın veya bir uçağın görünmezlik etkisini elde etmek istiyorlar.

Nanoteknoloji askeri alanı değiştirecek. Niteliksel olarak dönüştürülmüş ve kontrolsüz yeni silahlanma yarışı. Nanoteknoloji üzerindeki kontrol, gerçekçi bir şekilde ancak küresel bir uygarlıkta uygulanabilir. Nanoteknoloji, modernize edilmiş askerlerin varlığı hariç, saha savaşının tam mekanizasyonuna izin verecektir.

Bu nedenle, nanoteknolojinin silah alanına girmesinin sonucuyla ilgili ana sonuç, nanoteknolojiyi ve silahlanma yarışını kontrol edebilecek küresel bir toplumun oluşumu beklentisidir. Bu evrenselcilik eğilimi, teknojenik medeniyetin rasyonalitesi tarafından belirlenir ve çıkarlarını ve değerlerini ifade eder.

Çözüm

Nanoteknoloji kavramını netleştirmiş, beklentilerini ana hatlarıyla belirtmiş ve olası tehlikeler ve tehditler, bitirmek istiyorum. Nanoteknolojinin, sonuçları tanınmayacak kadar değişebilen genç bir bilim olduğuna inanıyorum. Dünya... Ve bu değişikliklerin ne olacağı - faydalı, kıyaslanamayacak kadar hayatı kolaylaştıran veya zararlı, insanlığı tehdit eden - insanların karşılıklı anlayışına ve rasyonelliğine bağlıdır. Ve karşılıklı anlayış ve rasyonalite, doğrudan bir kişinin eylemlerinden sorumlu olduğu anlamına gelen insanlık düzeyine bağlıdır. Bu nedenle, kaçınılmaz nanoteknolojik "patlama" öncesi son yıllardaki en önemli ihtiyaç, hayırseverlik eğitimidir. Sadece zeki ve insancıl insanlar, nanoteknolojiyi Evrenin bilgisine ve bu Evrendeki yerlerine ulaşmak için bir basamak taşına dönüştürebilir.

bibliyografya

Delphi'de nesne yönelimli programlamanın temelleri: Ders Kitabı. ödenek / V. V. Kuznetsov, I. V. Abdrashitova; Ed. T.B. Korneeva. - ed. 3, devir. ve Ekle. - Tomsk, 2008 .-- 120 s.
Kimmel P. Delphi./P'de bir uygulama oluşturma. Kimel - E: Williams, 2003 .-- 114s.
Kobayashi N. Nanoteknolojiye Giriş / N. Kobayashi. - E.: Binom, 2005 - 134s
Chaplygin A. "elektronikte nanoteknoloji" / A. Chaplygin. - 2005 M.: Teknosfer
http:// www.delphi.com
Ön izleme:
Sunumların önizlemesini kullanmak için kendinize bir Google hesabı (hesabı) oluşturun ve bu hesapta oturum açın:

Nanoteknoloji, bütünlükle ilgilenen temel ve uygulamalı bilim ve teknolojinin bir alanıdır. teorik arka plan, pratik araştırma, analiz ve sentez yöntemlerinin yanı sıra, belirli bir atom yapısına sahip ürünlerin tek tek atomların ve moleküllerin kontrollü manipülasyonu yoluyla üretim ve kullanım yöntemleri.

Tarih

Başta İngilizce olmak üzere birçok kaynak, daha sonra nanoteknoloji olarak adlandırılacak olan yöntemlerin ilk sözü, Richard Feynman'ın 1959'da Kaliforniya'da yaptığı ünlü "Altta Çok Yer Var" konuşmasıyla ilişkilendirilir. Teknoloji Enstitüsü Amerikan Fizik Derneği'nin yıllık toplantısında. Richard Feynman, uygun büyüklükte bir manipülatör kullanarak tek atomları mekanik olarak hareket ettirmenin mümkün olduğunu, en azından böyle bir işlemin bugüne kadar bilinen fiziksel yasalarla çelişmeyeceğini öne sürdü.

Son aşama - ortaya çıkan mekanizma, kopyasını tek tek atomlardan toplayacaktır. Prensip olarak, bu tür kopyaların sayısı sınırsızdır; kısa sürede bu tür makinelerin keyfi sayıda oluşturulması mümkün olacaktır. Bu makineler, aynı şekilde, atomik montaj ile makro şeyleri bir araya getirebilecekler. Bu, işleri büyük ölçüde daha ucuz hale getirecek - bu tür robotlara (nanorobotlara) yalnızca gerekli sayıda molekül ve enerji verilmesi ve gerekli öğeleri bir araya getirmek için bir program yazması gerekecek. Şimdiye kadar hiç kimse bu olasılığı çürütemedi, ancak henüz kimse bu tür mekanizmaları yaratmayı başaramadı. Bu olasılığın teorik bir çalışması sırasında, nanorobotların Dünya'nın tüm biyokütlesini emeceğini ve kendi kendini yeniden üretme programlarını ("gri balçık" veya "gri balçık" olarak adlandırılır) gerçekleştireceğini öne süren varsayımsal kıyamet senaryoları ortaya çıktı. ).

Nesneleri atom düzeyinde inceleme olasılığına ilişkin ilk varsayımlar, Isaac Newton'un 1704'te yayınlanan "Opticks" kitabında bulunabilir. Kitapta Newton, geleceğin mikroskoplarının bir gün "parçacıkların gizemlerini" keşfedebileceği umudunu ifade ediyor.

"Nanoteknoloji" terimi ilk kez 1974'te Norio Taniguchi tarafından kullanıldı. Bu terimi, birkaç nanometre boyutunda ürünlerin üretimi olarak adlandırdı. 1980'lerde, terim Eric K. Drexler tarafından Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology and Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation adlı kitaplarında kullanıldı.

Nanoteknoloji neler yapabilir?

İşte nanoteknolojinin çığır açıcı buluşlar sunduğu alanlardan sadece birkaçı:

İlaç

Nanosensörler hastalıkların erken teşhisinde ilerlemeler sağlayacaktır. Bu, iyileşme şansınızı artıracaktır. Kanseri ve diğer hastalıkları yenebiliriz. Eski kanser ilaçları sadece hastalıklı hücreleri değil, sağlıklı olanları da öldürdü. Nanoteknoloji yardımıyla ilaç doğrudan hastalıklı hücreye ulaştırılacak.

DNA-nanoteknoloji- DNA ve nükleik asit moleküllerinin spesifik bazlarını, bunların temelinde açıkça tanımlanmış yapılar oluşturmak için kullanın. İlaç moleküllerinin endüstriyel sentezi ve iyi tanımlanmış bir formun (bis-peptidler) farmakolojik preparatları.

2000 yılının başında, nano boyutlu parçacıkların üretim teknolojisindeki hızlı ilerleme sayesinde, yeni bir nanoteknoloji alanının geliştirilmesine ivme kazandırıldı - nanoplazmonik... Plazmon salınımlarının uyarılması kullanılarak bir metal nanoparçacık zinciri boyunca elektromanyetik radyasyonun iletilmesinin mümkün olduğu ortaya çıktı.

Yapı

Bina yapılarının nanosensörleri, güçlerini izleyecek ve bütünlüklerine yönelik herhangi bir tehdidi tespit edecektir. Nanoteknoloji kullanılarak inşa edilen nesneler, modern yapılardan beş kat daha uzun süre dayanabilecek. Evler, sakinlerinin ihtiyaçlarına göre uyum sağlayacak, yazın serin, kışın sıcak tutacak.

Enerji

Petrol ve gaza daha az bağımlı olacağız. Modern güneş panelleri yaklaşık %20 verimliliğe sahiptir. Nanoteknoloji kullanımı ile 2-3 kat büyüyebilir. Çatı ve duvarlardaki ince nanofilmler tüm eve enerji sağlayabilir (tabii ki yeterince güneş varsa).

Makine Mühendisliği

Tüm hacimli ekipmanların yerini robotlar - kolay kontrol edilen cihazlar alacak. Atomlar ve moleküller düzeyinde herhangi bir mekanizma oluşturabileceklerdir. Makinelerin üretimi için sürtünmeyi azaltabilecek, parçaları hasardan koruyabilecek ve enerji tasarrufu sağlayabilecek yeni nanomalzemeler kullanılacak. Bunlar, nanoteknolojinin uygulanabileceği (ve uygulanacağı!) tüm alanlar değildir. Bilim adamları, nanoteknolojinin ortaya çıkmasının, 21. yüzyılda dünyayı büyük ölçüde değiştirecek olan yeni bir Bilimsel ve teknolojik devrimin başlangıcı olduğuna inanıyor. Bununla birlikte, nanoteknolojinin gerçek uygulamaya çok hızlı girmediğini belirtmekte fayda var. Pek çok cihaz (çoğunlukla elektronik) nano ile çalışmaz. Bu kısmen nanoteknolojinin yüksek maliyetinden ve nanoteknoloji ürünlerinin düşük getirisinden kaynaklanmaktadır.

Muhtemelen, zaten yakın gelecekte, nanoteknolojinin yardımıyla, günümüzün otomatik, ancak kontrolü zor ve hantal teknolojisinin yerini başarıyla alacak, yüksek teknolojili, mobil, kolay kontrol edilebilir cihazlar oluşturulacaktır. Böylece, örneğin, zamanla, bir bilgisayar tarafından kontrol edilen biyorobotlar, günümüzün hacimli pompa istasyonlarının işlevlerini yerine getirebilecektir.

DNA bilgisayarı- DNA moleküllerinin hesaplama yeteneklerini kullanan bir bilgisayar sistemi. Biyomoleküler Hesaplama, bir şekilde DNA veya RNA ile ilgili olan çeşitli tekniklerin ortak adıdır. DNA hesaplamasında, veriler sıfırlar ve birler şeklinde değil, DNA sarmalı temelinde inşa edilmiş moleküler bir yapı şeklinde sunulur. Özel enzimler, verileri okumak, kopyalamak ve işlemek için yazılım rolünü oynar.
Atomik Kuvvet Mikroskobu- konsol ucunun (sonda) incelenen numunenin yüzeyi ile etkileşimine dayanan yüksek çözünürlüklü bir taramalı sonda mikroskobu. Taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) aksine, hem iletken hem de iletken olmayan yüzeyleri bir sıvı tabakasından bile inceleyebilir ve bu da organik moleküller (DNA) ile çalışmayı mümkün kılar. Bir atomik kuvvet mikroskobunun uzaysal çözünürlüğü, konsolun boyutuna ve ucunun eğriliğine bağlıdır. Çözünürlük yatay olarak atomik seviyeye ulaşır ve dikey olarak önemli ölçüde aşar.
Anten-osilatör- 9 Şubat 2005'te Boston Üniversitesi laboratuvarında boyutları 1 mikron mertebesinde bir anten-osilatör elde edildi. Bu cihaz 5.000 milyon atoma sahiptir ve 1.49 gigahertz'de salınım yapabilir, bu da büyük miktarda bilgi iletmesine izin verir.

İnanılmaz potansiyele sahip 10 nanoteknoloji

Bazı kanon buluşlarını hatırlamaya çalışın. Muhtemelen şimdi biri bir tekerlek, biri bir uçak, biri ve bir iPod hayal etti. Kaçınız tamamen yeni nesil bir buluş - nanoteknoloji hakkında düşündünüz? Bu dünya yeterince anlaşılmamıştır, ancak bize gerçekten harika şeyler verme konusunda inanılmaz bir potansiyele sahiptir. Şaşırtıcı bir şey: bilim adamları bu alanda çok daha önce çalışmaya başlamış olsalar da, nanoteknolojinin yönü 1975'e kadar yoktu.

İnsan çıplak gözü 0,1 milimetreye kadar olan nesneleri tanıyabilir. Bugün 100.000 kat daha az olan on icattan bahsedeceğiz.

Elektriksel olarak iletken sıvı metal

Elektriği kullanarak galyum, iridyum ve kalaydan oluşan basit bir sıvı metal alaşımı yapabilir, karmaşık şekiller veya bir Petri kabının içinde rüzgar daireleri oluşturabilirsiniz. Bunun, Terminatör 2'de görebildiğimiz T-1000 serisinin ünlü cyborg'unun yaratıldığı malzeme olduğunu bir dereceye kadar söyleyebiliriz.

“Yumuşak alaşım, hareket ettiği değişen ortamı dikkate alarak gerektiğinde kendini deforme edebilen akıllı bir şekil gibi davranır. Tıpkı popüler bir bilim kurgu filminden bir cyborg yapabileceğim gibi, ”diyor projede yer alan araştırmacılardan Tsinghua Üniversitesi'nden Jin Li.

Bu metal biyomimetiktir, yani kendisi biyolojik bir madde olmasa da biyokimyasal reaksiyonları taklit eder.

Bu metal, elektrik deşarjları ile kontrol edilebilir. Bununla birlikte, bu metal alaşımın her damlasının önü ve arkası arasındaki basınç farkının yarattığı ortaya çıkan yük dengesizliği nedeniyle kendisi bağımsız olarak hareket edebilir. Bilim adamları bu sürecin kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmenin anahtarı olabileceğine inansalar da, moleküler malzeme yakın gelecekte kötü siborglar inşa etmek için kullanılmayacak. Tüm "sihirli" süreç yalnızca sodyum hidroksit çözeltisi veya tuzlu su çözeltisi içinde gerçekleşebilir.

nanoplastikler

York Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, gerekli tüm ilaçları iğne ve şırıngaya ihtiyaç duymadan vücuda vermek için tasarlanacak özel yamalar oluşturmak için çalışıyorlar. Oldukça normal boyuttaki yamalar elinize yapıştırılır ve belirli bir dozda ilaç nanoparçacıkları (saç köklerine nüfuz edecek kadar küçük) vücudunuza verilir. Nanopartiküller (her biri 20 nanometreden küçük) zararlı hücreleri bulur, öldürür ve doğal süreçler sonucunda diğer hücrelerle birlikte vücuttan atılır.

Bilim adamları, gelecekte bu tür nanoplastiklerin dünyadaki en korkunç hastalıklardan biri olan kansere karşı mücadelede kullanılabileceğini belirtiyor. Bu gibi durumlarda tedavinin ayrılmaz bir parçası olan kemoterapinin aksine, nanoplastikler sağlıklı hücreleri sağlam bırakırken kanser hücrelerini tek tek bulabilir ve yok edebilir. Nanoplaster projesine "NanJect" adı verildi. Atif Sayed ve Zakaria Hussein tarafından geliştirilmekte olup, 2013 yılında henüz öğrenciyken, bir kitle kaynaklı bağış toplama kampanyası yoluyla gerekli sponsorluğu almıştır.

su için nanofiltre

Bu film, ince bir paslanmaz çelik ağ ile birlikte kullanıldığında, yağ itilir ve buradaki su bozulmaz.

İlginç bir şekilde, doğanın kendisi bilim adamlarına nanofilmler yaratma konusunda ilham verdi. Nilüfer olarak da bilinen nilüfer yaprakları nanofilmin zıt özelliklerine sahiptir: yağ yerine suyu iterler. Bu, bilim adamlarının en azından bu harika bitkileri ilk kez gözetlemeleri değil. inanılmaz özellikler... Bu, örneğin, 2003 yılında süperhidrofobik malzemelerin yaratılmasıyla sonuçlandı. Nanofilme gelince, araştırmacılar nilüferlerin yüzeyini taklit eden ve onu özel bir temizlik maddesinin molekülleriyle zenginleştiren bir malzeme yaratmaya çalışıyorlar. Kaplamanın kendisi insan gözüyle görülmez. İmalat metrekare başına yaklaşık 1 dolardan ucuz olacak.

Denizaltı hava temizleyici

Mürettebat üyelerinin kendileri dışında, hiç kimse ne tür bir hava denizaltı mürettebatının nefes alması gerektiğini düşünmedi. Bu arada, denizaltının hafif mürettebatından yapılan bir yolculukta, aynı havanın yüzlerce kez geçmesi gerektiğinden, karbondioksitten hava temizleme derhal yapılmalıdır. Havayı temizlemek için karbon dioksitçok hoş olmayan bir kokuya sahip olan aminler kullanın. Bu sorunu çözmek için SAMMS (Mezoporous Supports üzerinde Self-Assembled Monolayers'ın kısaltması) adlı bir arıtma teknolojisi oluşturuldu. Seramik granüllerin içine gömülü özel nanopartiküllerin kullanımını önermektedir. Madde, fazla karbondioksiti emdiği için gözenekli bir yapıya sahiptir. Farklı SAMMS temizleme türleri hava, su ve toprakta farklı moleküllerle çalışır, ancak bu temizleme seçeneklerinin tümü inanılmaz derecede etkilidir. Bu gözenekli seramik granüllerden sadece bir yemek kaşığı futbol sahası büyüklüğünde bir alanı temizlemek için yeterlidir.

Nanoiletkenler

araştırmacılar kuzeybatı Üniversitesi(ABD) nano ölçekte bir elektrik iletkeninin nasıl oluşturulacağını buldu. Bu iletken, iletmek üzere ayarlanabilen katı ve sağlam bir nanoparçacıktır. elektrik akımıçeşitli zıt yönlerde. Araştırmalar, bu tür nanoparçacıkların her birinin bir "doğrultucu, anahtarlar ve diyotların" çalışmasını taklit edebildiğini gösteriyor. Her 5 nanometre parçacık, pozitif yüklü bir kimyasalla kaplanır ve negatif yüklü atomlarla çevrilidir. Bir elektrik deşarjı uygulamak, nanoparçacıkların etrafındaki negatif yüklü atomları yeniden yapılandırır.

Bilim adamları, teknolojinin potansiyelinin benzeri görülmemiş olduğunu söylüyor. Temelde, "belirli bilgisayar hesaplama görevleri için bağımsız olarak değişebilen" materyaller oluşturmak mümkündür. Bu nanomalzemenin kullanımı aslında geleceğin elektroniklerini "yeniden programlayacaktır". Donanım yükseltmeleri, yazılım yükseltmeleri kadar kolay olacaktır.

Nanoteknoloji şarj cihazı

Bu şey oluşturulduktan sonra, artık herhangi bir kablolu şarj cihazı kullanmanıza gerek yok. Yeni nanoteknoloji sünger gibi çalışıyor, sadece sıvıyı emmiyor. Çevreden kinetik enerjiyi emer ve doğrudan akıllı telefonunuza yönlendirir. Teknoloji, mekanik stres altındayken elektrik üreten bir piezoelektrik malzemenin kullanımına dayanmaktadır. Malzeme, onu esnek bir süngere dönüştüren nanoskopik gözeneklerle donatılmıştır.

Bu cihazın resmi adı "nanojeneratör"dür. Bu tür nanojeneratörler bir gün gezegendeki her akıllı telefonun veya her arabanın gösterge panosunun ve muhtemelen her giysi cebinin bir parçası olabilir - aygıtlar tam orada şarj edilecek. Ek olarak, teknolojinin daha büyük ölçekte, örneğin endüstriyel ekipmanlarda kullanılma potansiyeli vardır. En azından, bu inanılmaz nano süngeri yaratan Madison'daki Wisconsin Üniversitesi'ndeki araştırmacılar böyle düşünüyor.

yapay retina

İsrailli Nano Retina şirketi, gözün nöronlarına doğrudan bağlanacak ve nöral modellemenin sonucunu beyne iletecek, retinayı değiştirecek ve vizyonu insanlara geri döndürecek bir arayüz geliştiriyor.

Kör bir tavuk üzerinde yapılan deney, projenin başarısı için umut olduğunu gösterdi. Nanofilm tavuğun ışığı görmesini sağladı. Doğru, insanlara görüş sağlamak için yapay bir retina geliştirmenin son aşaması hala çok uzak, ancak bu yönde ilerleme iyi bir haber. Nano Retina, bu tür gelişmelerle ilgilenen tek şirket değil, ancak şu anda en umut verici, verimli ve uyarlanabilir olarak görülen teknolojidir. Son nokta en önemlisi çünkü birinin gözüne entegre olacak bir üründen bahsediyoruz. Benzer gelişmeler, katı malzemelerin bu uygulamalar için uygun olmadığını göstermiştir.

Teknoloji nanoteknolojik düzeyde geliştirildiğinden, metal ve tel kullanımını ortadan kaldırmanın yanı sıra simüle edilmiş görüntünün düşük çözünürlüğünü de önler.

parlayan giysiler

Şanghay'daki bilim adamları, giysi yapımında kullanılabilecek yansıtıcı iplikler geliştirdiler. Her filamentin temeli, özel nanopartiküller, elektrominesans polimer tabakası ve şeffaf nanotüplerden yapılmış koruyucu bir kılıf ile kaplanmış çok ince paslanmaz çelik teldir. Sonuç, kendi elektrokimyasal enerjisinin etkisi altında parlayabilen çok hafif ve esnek ipliklerdir. Aynı zamanda geleneksel LED'lere göre çok daha düşük güçte çalışırlar.

Bu teknolojinin dezavantajı, dişlerin sadece birkaç saat için yeterli "ışık kaynağına" sahip olmasıdır. Bununla birlikte, materyalin geliştiricileri, ürünlerinin "kaynaklarını" en az bin kat artırabilecekleri konusunda iyimserler. Başarılı olsalar bile, başka bir dezavantajın çözümü hala söz konusu. Büyük olasılıkla, bu tür nano ipliklere dayalı çamaşır yıkamak mümkün olmayacaktır.

İç organların restorasyonu için nano iğneler

Yukarıda bahsettiğimiz nanoplastikler, iğnelerin yerini almak için özel olarak tasarlanmıştır. Ya iğnelerin boyutları sadece birkaç nanometre olsaydı? Eğer öyleyse, ameliyat hakkındaki düşüncelerimizi değiştirebilir veya en azından önemli ölçüde iyileştirebilirler.

Daha yakın zamanlarda, bilim adamları fareler üzerinde başarılı laboratuvar testleri gerçekleştirdiler. Araştırmacılar, küçük iğnelerin yardımıyla, organların ve sinir hücrelerinin yenilenmesini destekleyen ve böylece kaybedilen verimliliği geri kazandıran kemirgen organizmalarına nükleik asitler enjekte edebildiler. İğneler işlevini yerine getirdiğinde vücutta kalır ve birkaç gün içinde tamamen ayrışır. Aynı zamanda, bilim adamları, bu özel nano iğneleri kullanarak kemirgenlerin arka kaslarının kan damarlarını restore etme operasyonları sırasında herhangi bir yan etki bulamadılar.

İnsan vakalarını dikkate alırsak, bu tür nano iğneler, örneğin organ nakli sırasında insan vücuduna gerekli fonları iletmek için kullanılabilir. Özel maddeler, nakledilen organın çevresindeki dokuları hızlı iyileşme için hazırlayacak ve reddedilme olasılığını ortadan kaldıracaktır.

3D kimyasal baskı

Illinois Üniversitesi'nden kimyager Martin Burke, kimya dünyasının gerçek Willie Wonka'sıdır. Molekül koleksiyonunu kullanma " Yapı malzemesi"Çeşitli amaçlar için, her türlü" şaşırtıcı ve aynı zamanda doğal özelliklere " sahip çok sayıda farklı kimyasal madde oluşturabilir. Örneğin, böyle bir madde, yalnızca çok nadir Peru çiçeğinde bulunabilen ratanindir.

Maddeleri sentezleme potansiyeli o kadar büyüktür ki, tıpta, LED diyotların, güneş pillerinin ve bunların oluşturulmasında kullanılan moleküllerin üretilmesini mümkün kılacaktır. kimyasal elementler gezegendeki en iyi kimyagerlerin bile sentezlenmesi yıllar aldı.

Üç boyutlu bir kimyasal yazıcının mevcut prototipinin yetenekleri hala sınırlıdır. O sadece yeni yaratabilir ilaçlar... Ancak Burke, bir gün inanılmaz cihazının çok daha güçlü olacak bir tüketici versiyonunu yaratabileceğini umuyor. Gelecekte, bu tür yazıcıların bir tür ev eczacısı gibi davranması mümkündür.

Nanoteknoloji insan sağlığı veya çevre için bir tehdit midir?

Nanopartiküllerin olumsuz etkileri hakkında çok fazla bilgi bulunmamaktadır. 2003 yılında yapılan bir araştırma, karbon nanotüplerin farelerde ve sıçanlarda akciğerlere zarar verebileceğini gösterdi. 2004 yılında yapılan bir araştırma, fullerenlerin balıklarda birikebileceğini ve beyin hasarına neden olabileceğini gösterdi. Ancak her iki çalışmada da olağandışı koşullar altında yüksek dozlarda madde kullanıldı. Uzmanlardan birine göre, kimyager Kristen Kulinovski (ABD), "şu anda insan sağlığına yönelik tehditleri hakkında hiçbir bilgi olmamasına rağmen, bu nanoparçacıkların maruz kalmasını sınırlamak tavsiye edilir".

Bazı yorumcular ayrıca nanoteknolojinin yaygın kullanımının sosyal ve etik risklere yol açabileceğini savundu. Yani örneğin nanoteknolojinin kullanımı yeni bir sanayi devrimini başlatırsa, iş kaybına yol açacaktır. Ayrıca, nanoteknoloji bir kişinin algısını değiştirebilir, çünkü kullanımları ömrün uzamasına yardımcı olacak ve vücudun stabilitesini önemli ölçüde artıracaktır. Kristen Kulinovski, “Cep telefonlarının ve internetin yaygın olarak benimsenmesinin toplumda muazzam değişikliklere yol açtığını kimse inkar edemez” diyor. "Gelecek yıllarda nanoteknolojinin toplum üzerinde daha büyük bir etkisi olmayacağını kim söylemeye cesaret edebilir?"

Nanoteknoloji geliştiren ve üreten ülkeler arasında Rusya'nın yeri

Nanoteknolojiye toplam yatırım açısından dünya liderleri AB ülkeleri, Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'dir. Son zamanlarda Rusya, Çin, Brezilya ve Hindistan bu sektöre yatırımlarını önemli ölçüde artırdı. Rusya'da, "2008 - 2010 için Rusya Federasyonu'nda nano-endüstri altyapısının geliştirilmesi" programı kapsamındaki finansman hacmi 27,7 milyar ruble olacak.

Londra merkezli araştırma firması Cientifica'nın Nanoteknoloji Görünüm Raporu adlı en son (2008) raporu, kelimenin tam anlamıyla Rus yatırımı hakkında şunları okuyor: "

Nanoteknolojide, Rus bilim adamlarının yeni bilimsel eğilimlerin geliştirilmesi için temel oluşturan sonuçlar elde ederek dünyada ilk olduğu alanlar var.

Bunlar arasında, ultra ince nanomalzemelerin üretimini, tek elektronlu cihazların tasarımını ve ayrıca atomik kuvvet ve taramalı sonda mikroskobu alanında çalışmayı seçebilirsiniz. Sadece XII St. Petersburg Ekonomik Forumu'nun (2008) bir parçası olarak düzenlenen özel bir sergide, aynı anda 80 spesifik gelişme sunuldu. Rusya halihazırda piyasada talep gören bir dizi nano ürün üretiyor: nanomembranlar, nanotozlar, nanotüpler. Ancak uzmanlara göre, nanoteknolojik gelişmelerin ticarileştirilmesinde Rusya, Amerika Birleşik Devletleri ve diğer gelişmiş ülkelerin on yıl gerisinde kalıyor.

sanatta nanoteknoloji

Amerikalı sanatçı Natasha Vita-Mor'un bir dizi eseri nanoteknoloji ile ilgileniyor.

Çağdaş sanatta, mikro ve nano boyutlarda (sırasıyla 10-6 ve 10-9 m) heykellerin (kompozisyonların) yaratılmasıyla ilişkili bir sanat formu olan "nanoart" (nano sanat) yeni bir trend ortaya çıktı. malzeme işlemenin kimyasal veya fiziksel süreçlerinin etkisi altında, elde edilen nano görüntüleri bir elektron mikroskobu kullanarak fotoğraflamak ve siyah beyaz fotoğrafları bir grafik düzenleyicide işlemek.

geniş ünlü eser Rus yazar N. Leskov "Levsha" (1881) ilginç bir parçaya sahip: adı görüntüleniyor: Rus usta ne yaptı o at nalı. " Nanoteknolojinin temel araçları olarak kabul edilen modern elektron ve atomik kuvvet mikroskopları ile 5.000.000 kat büyütme sağlanmaktadır. Böylece, edebi kahraman Lefty, tarihteki ilk "nanoteknolog" olarak kabul edilebilir.

Feynman'ın 1959 tarihli "Aşağıda çok fazla alan var" dersinde nanomanipülatörlerin nasıl oluşturulacağı ve kullanılacağına dair fikirleri Sovyet yazar Boris Zhitkov'un 1931'de yayınlanan "Mikroruki"si. Nanoteknolojinin kontrolsüz gelişiminin olumsuz sonuçlarından bazıları M. Crichton ("The Roy"), S. Lem ("Inspection in Place" ve "Peace on Earth"), S. Lukyanenko ("Hiçbir Şey") eserlerinde açıklanmıştır. bölmek").

Yuri Nikitin'in "Transman" adlı romanının kahramanı, bir nanoteknoloji şirketinin başkanı ve tıbbi nanorobotların etkilerini deneyimleyen ilk kişidir.

Bilim kurgu dizisi Stargate SG-1 ve Stargate Atlantis'te teknolojik olarak en gelişmiş ırklardan biri, nanoteknolojinin çeşitli uygulamalarını kullanan ve anlatan başarısız deneylerden ortaya çıkan iki "çoğaltıcı" ırktır. Başrolünde Keanu Reeves'in yer aldığı The Day the Earth Stood Still'de, uzaylı bir uygarlık insanlığa ölüm cezası veriyor ve yoluna çıkan her şeyi yiyip bitiren kendi kendini kopyalayan nanoreplikant-böceklerin yardımıyla neredeyse gezegendeki her şeyi yok ediyor.

Tıp, bilim ve çeşitli teknolojilerin modern dünyasında yaşıyoruz. Ve muhtemelen herkes nanoteknolojinin ne olduğunu ve ne yaptığını duymuştur.
Genel anlamda nanoteknoloji nesneler yaratır. Ama hiçbir şekilde sıradan değiller, örneğin masanız veya yatağınız gibi. Diyelim ki - "nano" öneki bir şeyin milyarda birinden biridir. Yani bir nanometrede 0.000000001 metre. Bu, tüm Dünya'yı nanometre cinsinden temsil edersek, ceviz büyüklüğünde olacağını öğrendiğimizde çok şaşıracağımız anlamına gelir.
Bu nedenle, nanoteknoloji, bireysel atomlarla çalışan ve onlardan belirli bir yapı oluşturan nanonesnelerin yaratılmasıyla ilgilenmektedir. Gelecekte nanoteknoloji sayesinde su geçirmez bir tişört veya yanmaz kağıt bizim için sıradan bir şey olacak. Ancak şimdi bile, örneğin, aslında tüm çiplerin temeli olan üretilen transistörler, 90 nanometreye kadar hassasiyetle üretiliyor. Daha yakın zamanlarda, Hewlett-Packet TM temsilcileri, nanoteknolojinin yakında transistörler oluşturmak için modern geleneksel teknolojilerin yerini alabileceğini bildirdi.
Nanoteknoloji, bilimin çeşitli alanlarında uygulanmaktadır ve her yerde ilerleme eşlik etmektedir. Örneğin, tıpta, bir başkası için teşhis koyarsanız erken aşama nanosensörler hızlı bir iyileşme sağlamaya yardımcı olacaktır. Belki de bu şekilde insanlık hem kanseri hem de diğer ciddi hastalıkları yenebilecek, çünkü nanoteknoloji ilacın hastalıklı hücrelere hemen girmesine ve vücuda yayılmamasına yardımcı olacak.
Nanoteknoloji enerji sektöründe de uygulanabilmektedir. Belki gelecekte güneş panelleri sayesinde gaz ve petrole bağımlı olmaktan vazgeçeceğiz, çünkü nanoteknolojinin kullanımıyla verimlilikleri tam olarak iki ila üç kat artabilir.
Makine mühendisliği gibi bir alanda da nanoteknolojiden bahsetmeden geçemeyiz. Gerçekten de gelecekte nanomalzemelerin yardımıyla araba kullanırken sürtünmeyi azaltabileceğiz ve belki de parçaların bugüne göre çok daha uzun süre korunmasını sağlayabileceğiz.
Profesör N. Taniguchi, 1974 yılında Tokyo'da Japonya'da düzenlenen Uluslararası Konferans'taki raporunda "nanoteknoloji" terimini ilk kullanan kişi oldu.
Artık bilim adamlarının nanoteknolojiyi kullanarak yeni bir şey icat ettiklerine dair haberlere sıklıkla rastlıyoruz, örneğin, en küçük nano kafes, monomoleküler bir denizaltı, dünyadaki en karanlık malzeme veya yapı olarak elmastan daha güçlü yeni bir karbon formu. Böylece Kodak, daha 2004 yılında, yazıcılar için, üst katmanı seramik nanoparçacıklardan oluşan ve kağıdı kalın, pürüzsüz ve hoş bir parlaklığa sahip hale getiren dokuz katlı Ultima kağıdı üretti.
Ayrıca, örneğin, bir gümüş nanoparçacık çözeltisinin güçlü bir antiseptik etkisi vardır. Bu nedenle, yaraya böyle bir gümüş solüsyonlu bir bandaj uygularsanız, örneğin geleneksel antiseptik ajanları kullanmaktan çok daha hızlı iyileşir.
Nanoteknolojinin bu kadar hızlı gelişmesiyle, uzayı, su altı derinliklerini daha yoğun bir şekilde keşfedebileceğiz ve genel olarak günlük hayatı daha kolay ve daha keyifli hale getireceğiz. Ve belki yakında, gelecekle ilgili çeşitli filmlerde olduğu gibi, cildimize çipler implante edilecek ve bu da bize bir konuda yardımcı olacak; belki alışılmış teknolojimizin yerini nanoteknoloji alacak; insanlar kanser ve benzeri ciddi hastalıklardan ölmeyi bırakacak.
Nanoteknoloji, bilim adamlarının bugün açtığı geleceğe açılan bir penceredir. Gelecekte, şimdi bir fantezi olarak kabul edilen şeyin bize tamamen sıradan görüneceğinden eminiz.

Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı

Belediye eğitim kurumu

genel eğitim okulu - yatılı okul № 1 ortaokul (tamamlanmış)

Tomsk'un genel eğitimi

MAKALE

Bu konuda: Modern dünyada nanoteknoloji

Gerçekleştirilen: 8A sınıfı öğrencisi

Sakhnenko Maria

Süpervizör: Pahorukova D.P.

Fizik öğretmeni

Tomsk 2010

GİRİŞ

Bu bilimin arkasında gelecek yatmasına rağmen, şu anda çok az insan nanoteknolojinin ne olduğunu biliyor. Çalışmamın temel amacı nanoteknoloji ile tanışmak. Ayrıca bu bilimin çeşitli endüstrilerdeki uygulamalarını ve nanoteknolojinin insanlar için tehlikeli olup olmayacağını öğrenmek istiyorum.

1. MODERN DÜNYADA NANOTEKNOLOJİ

1.1 Nanoteknolojinin ortaya çıkış tarihi

Nanoteknolojinin dedesi Yunan filozof Demokritos olarak kabul edilebilir. Maddenin en küçük parçacığını tanımlamak için "atom" kelimesini ilk kullanan oydu. Yirmi asırdan fazla bir süredir insanlar bu parçacığın yapısının sırrına nüfuz etmeye çalıştılar. Birçok kuşak fizikçi için dayanılmaz olan bu sorunun çözümü, yirminci yüzyılın ilk yarısında Alman fizikçiler Max Knoll ve Ernst Ruska tarafından bir elektron mikroskobunun yaratılmasından sonra mümkün oldu ve bu da ilk kez nanonesneleri incelemeyi mümkün kıldı. .

Başta İngilizce olmak üzere birçok kaynak, daha sonra nanoteknoloji olarak adlandırılacak olan yöntemlerden ilk kez söz edilmesini, Richard Feynman'ın "Orada çok fazla alan var" (İngilizce "Plenty of Roo at the Bottom") ünlü konuşmasıyla ilişkilendirmektedir. tarafından 1959'da California Institute of Technology'de American Physical Society Yıllık Toplantısında yapılmıştır. Richard Feynman, uygun büyüklükte bir manipülatör kullanarak tek atomları mekanik olarak hareket ettirmenin mümkün olduğunu, en azından böyle bir işlemin bugüne kadar bilinen fiziksel yasalarla çelişmeyeceğini öne sürdü.

Bu manipülatörü şu şekilde yapmayı önerdi. Kendi kopyasını yaratacak bir mekanizma inşa etmek gerekiyor, sadece bir büyüklük sırası daha küçük. Yaratılan daha küçük mekanizma, yine kendi kopyasını yaratmalıdır, yine bir büyüklük sırası daha küçük ve bu, mekanizmanın boyutları bir atomun düzeninin boyutuyla orantılı olana kadar devam eder. Bu durumda, makro dünyada hareket eden yerçekimi kuvvetleri daha az etki göstereceğinden ve moleküller arası etkileşimlerin kuvvetleri mekanizmanın çalışmasını giderek daha fazla etkileyeceğinden, bu mekanizmanın yapısında değişiklikler yapmak gerekecektir. . Son aşama - ortaya çıkan mekanizma, kopyasını tek tek atomlardan toplayacaktır. Prensip olarak, bu tür kopyaların sayısı sınırsızdır; kısa sürede bu tür makinelerin keyfi sayıda oluşturulması mümkün olacaktır. Bu makineler, aynı şekilde, atomik montaj ile makro şeyleri bir araya getirebilecekler. Bu, işleri büyük ölçüde daha ucuz hale getirecek - bu tür robotlara (nanorobotlara) yalnızca gerekli sayıda molekül ve enerji verilmesi ve gerekli öğeleri bir araya getirmek için bir program yazması gerekecek. Şimdiye kadar hiç kimse bu olasılığı çürütemedi, ancak henüz kimse bu tür mekanizmaları yaratmayı başaramadı. Böyle bir robotun temel dezavantajı, bir atomdan bir mekanizma oluşturmanın imkansız olmasıdır.

R. Feynman, sözde manipülatörünü şöyle tanımladı:

düşünüyorum elektrikle kontrol edilen bir sistem oluşturmak Operatörün "ellerinin" dört kat azaltılmış kopyaları şeklinde geleneksel olarak yapılmış "servis robotları" kullanan . Bu tür mikro mekanizmalar, işlemleri küçültülmüş ölçekte kolayca gerçekleştirebilecektir. Servo motorlarla donatılmış küçük robotlardan ve eşit derecede küçük cıvata ve somunları sıkabilen, çok küçük delikler açabilen, vb. küçük “el”lerden bahsediyorum. Kısacası, tüm işleri 1: 4 ölçeğinde yapabilirler. Bunu yapmak için elbette öncelikle gerekli mekanizmaları, araçları ve manipülatör kollarını normal boyutun dörtte birinde yapmanız gerekir (aslında bunun tüm temas yüzeylerinde 16 kat azalma anlamına geldiği açıktır). Son aşamada bu cihazlar servo motorlarla (güçte 16 kat azaltılmış) donatılacak ve konvansiyonel bir elektrik kontrol sistemine bağlanacaktır. Bundan sonra, 16 kat azaltılmış manipülatör kollarını kullanmak mümkün olacak! Bu tür mikro robotların ve mikro makinelerin uygulama kapsamı, cerrahi operasyonlardan radyoaktif malzemelerin taşınmasına ve işlenmesine kadar oldukça geniş olabilir. Umarım önerilen programın ilkesi ve bununla ilişkili beklenmedik sorunlar ve parlak fırsatlar anlaşılmıştır. Ayrıca, elbette daha fazla yapısal değişiklik ve modifikasyon gerektirecek olan ölçekte daha önemli bir azalma olasılığı da düşünülebilir (bu arada, belirli bir aşamada, "elleri" terk etmek gerekebilir. olağan form), ancak açıklanan tipte yeni, çok daha gelişmiş cihazların üretilmesini mümkün kılacaktır. Makinelerin yerleştirilmesi veya malzeme tüketimi ile ilgili herhangi bir kısıtlama olmadığı için, bu işleme devam etmenizi ve istediğiniz kadar küçük makineler oluşturmanızı hiçbir şey engelleyemez. Hacimleri her zaman prototipin hacminden çok daha az olacaktır. 4000 kat azaltılmış 1 milyon takım tezgahının toplam hacminin (ve dolayısıyla imalat için kullanılan malzemelerin kütlesi) normal boyutlardaki geleneksel bir makinenin hacminin ve kütlesinin %2'sinden az olacağını hesaplamak kolaydır. Bunun, malzeme maliyeti sorununu hemen ortadan kaldırdığı açıktır. Prensipte, küçük makinelerin sürekli olarak delikler açtığı, parçaları damgaladığı, vb. milyonlarca özdeş minyatür fabrikayı organize etmek mümkün olacaktır. Boyut küçüldükçe, sürekli olarak çok olağandışı fiziksel olaylarla karşılaşacağız. Hayatta karşılaşmanız gereken her şey büyük ölçekli faktörlere bağlıdır. Ayrıca, makroskopik ölçekler için olağandışı etkilere yol açabilen moleküller arası kuvvetlerin (van der Waals kuvvetleri olarak adlandırılan) etkisi altında malzemelerin "birbirine yapışması" sorunu da vardır. Örneğin, somun gevşettikten sonra cıvatadan ayrılmayacaktır ve bazı durumlarda yüzeye sıkıca yapışacaktır, vb. Mikroskobik mekanizmalar tasarlarken ve kurarken akılda tutulması gereken bu türden birkaç fiziksel problem vardır.

1.2. nanoteknoloji nedir

Son zamanlarda ortaya çıkan nanoteknoloji, alana giderek daha fazla giriyor. bilimsel araştırma, ve ondan günlük hayatımıza. Bilim adamlarının gelişmeleri giderek mikro dünyanın nesneleri, atomlar, moleküller, moleküler zincirlerle ilgileniyor. Yapay olarak oluşturulan nano nesneler, özellikleriyle araştırmacıları sürekli şaşırtıyor ve uygulamaları için en beklenmedik beklentileri vaat ediyor.

Nanoteknoloji araştırmalarında ana ölçü birimi nanometredir - metrenin milyarda biri. Bu birimler, molekülleri ve virüsleri ölçmek için kullanılıyor ve şimdi yeni nesil bilgisayar çiplerinin öğeleri. Makro etkileşimleri belirleyen tüm temel fiziksel süreçlerin gerçekleştiği yer nano ölçektedir.

Doğanın kendisi, insanı nano nesneler yaratma fikrine iter. Aslında herhangi bir bakteri, nanomakinelerden oluşan bir organizmadır: DNA ve RNA bilgiyi kopyalar ve iletir, ribozomlar amino asitlerden proteinler oluşturur, mitokondri enerji üretir. Açıkçası, bilimin gelişiminin bu aşamasında, bu fenomenleri kopyalamak ve geliştirmek bilim adamlarının başına gelir.

Düşünün: mikroskobik robotlarla dolu bir bardak su içiyorsunuz. Boyutları o kadar küçüktür ki onları görmek mümkün değildir. Ancak, onları içtikten sonra, vücudunuz üzerinde çalışmaya, yaraları iyileştirmeye ve gerektiğinde bir tür "yama" uygulamaya başlayacaklardır. Bir nanometre, metrenin milyonda biridir. Nanoteknoloji işte bu ölçekte çalışır. Faaliyetleri özel olarak tıp alanıyla sınırlı değildir, tam tersine yüksek teknolojiler alanına girerler, ancak nanoteknolojinin geliştirilmesi hem finansal hem de entelektüel olarak çok maliyetlidir.

Muhtemelen her birimiz hayal ettik. Görünüşe göre çocukluk hayallerini hatırlatan araştırmacılar, rengini bir bukalemun gibi değiştirebilen gerçek bir suni deri geliştirdiler. Bilim adamlarına göre, böyle bir buluş kamuflajda ve büyük ölçekli dinamik ekranların geliştirilmesinde uygulanabilir. Bu tür haberler periyodik olarak basında yer almaktadır. Bu sefer gerçekten farklı mı?

Etraftaki tüm yutturmacalara, tüm özelliklerine ve bilim adamlarının vaatlerine rağmen, bu malzemenin hala yaygın olarak kullanılmamasına şaşırabilirsiniz. Anlaşıldığı üzere, bu şaşırtıcı değil. Uluslararası bir bilim insanı ekibi, dünya çapında 60 şirket tarafından üretilen grafen örneklerini analiz etti ve hepsinin, yaratıcılarının buluşu için ultra ince olmayan karbon bazlı malzemelerin üretimi ve satışı ile uğraştığı sonucuna vardı. Nobel Ödülü'nü aldı, ancak fahiş fiyatlarla sattıkları sıradan çöpler.