Den russiske præsident, Dmitrij Medvedev, er overbevist om, at landet har alle betingelser for en vellykket udvikling af nanoteknologi.
Nanoteknologi er en ny retning inden for videnskab og teknologi, der har været aktivt i udvikling i de seneste årtier. Nanoteknologier omfatter skabelse og brug af materialer, enheder og tekniske systemer, hvis funktion er bestemt af nanostrukturen, det vil sige dens ordnede fragmenter, der varierer i størrelse fra 1 til 100 nanometer.
Præfikset "nano", som kommer fra det græske sprog ("nanos" på græsk - gnome), betyder en milliarddel. En nanometer (nm) er en milliardtedel af en meter.
Udtrykket "nanoteknologi" blev opfundet i 1974 af Norio Taniguchi, en materialeforsker ved University of Tokyo, som definerede det som "en fremstillingsteknologi, der kan opnå ultrahøj præcision og ultrasmå dimensioner ... i størrelsesordenen 1 nm...”.
I verdenslitteraturen er nanovidenskab klart adskilt fra nanoteknologi. Udtrykket nanovidenskab bruges også om nanovidenskab.
På det russiske sprog og i praksis med russisk lovgivning og reguleringsdokumenter kombinerer udtrykket "nanoteknologi" "nanovidenskab", "nanoteknologi" og nogle gange endda "nanoindustri" (forretnings- og produktionsområder, hvor nanoteknologier anvendes).
De vigtigste komponenter i nanoteknologi er nanomaterialer, det vil sige materialer, hvis usædvanlige funktionelle egenskaber bestemmes af den ordnede struktur af deres nanofragmenter, der varierer i størrelse fra 1 til 100 nm.
- nanoporøse strukturer;
- nanopartikler;
- nanorør og nanofibre
- nanodispersioner (kolloider);
- nanostrukturerede overflader og film;
- nanokrystaller og nanoclusters.
Nanosystem teknologi- funktionelt komplette systemer og anordninger, der helt eller delvist er skabt på grundlag af nanomaterialer og nanoteknologier, hvis egenskaber er radikalt forskellige fra systemer og anordninger til lignende formål, der er skabt ved hjælp af traditionelle teknologier.
Anvendelsesområder for nanoteknologi
Det er næsten umuligt at opregne alle de områder, hvor denne globale teknologi kan påvirke den teknologiske udvikling markant. Vi kan blot nævne nogle få af dem:
- elementer af nanoelektronik og nanofotonik (halvledertransistorer og lasere;
- fotodetektorer; Solceller; forskellige sensorer);
- ultratætte;
- telekommunikations-, informations- og computerteknologier; supercomputere;
- videoudstyr - fladskærme, monitorer, videoprojektorer;
- molekylært elektronisk udstyr, herunder kontakter og elektroniske kredsløb på molekylært niveau;
- nanolitografi og nanoimprinting;
- brændselsceller og energilagringsanordninger;
- mikro- og nanomekaniske enheder, herunder molekylære motorer og nanomotorer, nanorobotter;
- nanokemi og katalyse, herunder forbrændingskontrol, belægning, elektrokemi og lægemidler;
- luftfarts-, rum- og forsvarsapplikationer;
- udstyr til miljøovervågning;
- målrettet levering af lægemidler og proteiner, biopolymerer og heling af biologisk væv, klinisk og medicinsk diagnostik, skabelse af kunstige muskler, knogler, implantation af levende organer;
- biomekanik; genomik; bioinformatik; bioinstrumentering;
- registrering og identifikation af kræftfremkaldende væv, patogener og biologisk skadelige agenser;
- sikkerhed i landbrug og fødevareproduktion.
Computere og mikroelektronik
Nanocomputer— en computerenhed baseret på elektroniske (mekaniske, biokemiske, kvante) teknologier med størrelsen af logiske elementer i størrelsesordenen adskillige nanometer. Selve computeren, der er udviklet på basis af nanoteknologi, har også mikroskopiske dimensioner.
DNA computer- et computersystem, der bruger computeregenskaberne fra DNA-molekyler. Biomolecular computing er et fællesnavn for forskellige teknikker relateret på den ene eller anden måde til DNA eller RNA. I DNA computing er data ikke repræsenteret i form af nuller og ettaller, men i form af en molekylær struktur bygget på basis af en DNA-helix. Softwarens rolle til læsning, kopiering og håndtering af data udføres af specielle enzymer.
Atomkraftmikroskop- et højopløsnings scanning probe mikroskop baseret på interaktionen af en cantilever nål (probe) med overfladen af prøven under undersøgelse. I modsætning til et scanningstunnelmikroskop (STM) kan det undersøge både ledende og ikke-ledende overflader selv gennem et lag væske, som gør det muligt at arbejde med organiske molekyler (DNA). Den rumlige opløsning af et atomkraftmikroskop afhænger af størrelsen af cantileveren og krumningen af dens spids. Opløsningen når atomare vandret og overstiger den lodret betydeligt.
Antenne-oscillator- Den 9. februar 2005 blev en antenneoscillator med dimensioner på omkring 1 mikron anskaffet i laboratoriet ved Boston University. Denne enhed har 5.000 millioner atomer og er i stand til at oscillere med en frekvens på 1,49 gigahertz, hvilket giver den mulighed for at transmittere enorme mængder information.
Nanomedicin og farmaceutisk industri
En retning i moderne medicin baseret på brugen af de unikke egenskaber ved nanomaterialer og nanoobjekter til at spore, designe og modificere menneskelige biologiske systemer på nanomolekylært niveau.
DNA nanoteknologi- bruge specifikke baser af DNA og nukleinsyremolekyler til at skabe klart definerede strukturer på deres basis.
Industriel syntese af lægemiddelmolekyler og farmakologiske præparater i en klart defineret form (bis-peptider).
I begyndelsen af 2000 gav hurtige fremskridt inden for nanopartikelteknologi fremdrift til udviklingen af et nyt område inden for nanoteknologi: nanoplasmonik. Det viste sig at være muligt at transmittere elektromagnetisk stråling langs en kæde af metalnanopartikler ved hjælp af excitation af plasmonoscillationer.
Robotik
Nanorobotter- Robotter skabt af nanomaterialer og sammenlignelige i størrelse med et molekyle, med funktioner som bevægelse, behandling og transmission af information og udførelse af programmer. Nanorobotter, der er i stand til at skabe kopier af sig selv, dvs. selvreproduktion kaldes replikatorer.
På nuværende tidspunkt er der allerede skabt elektromekaniske nanoenheder med begrænset mobilitet, som kan betragtes som prototyper af nanorobotter.
Molekylære rotorer- syntetiske motorer i nanostørrelse, der er i stand til at generere drejningsmoment, når der tilføres tilstrækkelig energi til dem.
Ruslands plads blandt lande, der udvikler og producerer nanoteknologi
De førende i verden med hensyn til samlede investeringer i nanoteknologi er EU-landene, Japan og USA. For nylig har Rusland, Kina, Brasilien og Indien øget investeringerne i denne industri betydeligt. I Rusland vil finansieringsbeløbet under programmet "Udvikling af nanoindustriinfrastruktur i Den Russiske Føderation for 2008 - 2010" beløbe sig til 27,7 milliarder rubler.
Den seneste (2008) rapport fra det London-baserede analysefirma Cientifica, kaldet Nanotechnology Outlook Report, beskriver russiske investeringer ordret som følger: “Selvom EU stadig ligger på førstepladsen med hensyn til investeringer, har Kina og Rusland allerede overhalet USA. ”
Der er områder inden for nanoteknologi, hvor russiske videnskabsmænd blev de første i verden efter at have opnået resultater, der lagde grundlaget for udviklingen af nye videnskabelige tendenser.
Blandt dem er produktion af ultradisperse nanomaterialer, design af enkeltelektronenheder samt arbejde inden for atomkraft og scanningprobemikroskopi. Kun på en særudstilling afholdt inden for rammerne af XII St. Petersburg Economic Forum (2008), blev 80 specifikke udviklinger præsenteret på én gang.
Rusland producerer allerede en række nanoprodukter, der er efterspurgte på markedet: nanomembraner, nanopulvere, nanorør. Men ifølge eksperter halter Rusland i kommercialiseringen af nanoteknologisk udvikling ti år bagud i forhold til USA og andre udviklede lande.
Materialet er udarbejdet på baggrund af information fra åbne kilder
Tal om nanoteknologi er nu på enhver videnskabsmands læber. Men hvordan og hvorfor dukkede de op? Hvem opfandt dem? Lad os vende os til autoritative kilder.
Faktisk er der ikke engang en definition af ordet "nanoteknologi" endnu, men dette ord bruges med succes, når man taler om noget miniature. Mere præcist subminiature: om maskiner bestående af individuelle atomer, om grafen nanorør, singularitet og produktion af antropomorfe robotter baseret på nanomaterialer...
Det er nu generelt accepteret, at udtrykket og betegnelsen for nanoteknologiens fokus stammer fra Richard Feymans rapport "Der er masser af plads på bunden." Så overraskede Feynman publikum med generelle diskussioner om, hvad der ville ske, hvis miniaturiseringen af elektronik, der lige var begyndt, nåede sin logiske grænse, "bunden".
Til reference: " engelsk udtryk "Nanoteknologi"blev foreslået af den japanske professor Norio Taniguchi i midten af 70'erne. sidste århundrede og blev brugt i rapporten "On the Basic Principles of Nanotechnology" (PådetGrundlæggendeKonceptafNanoteknologi) ved en international konference i 1974, altså længe før starten på det store arbejde på dette område. I sin betydning er det mærkbart bredere end den bogstavelige russiske oversættelse af "nanoteknologi", da det indebærer en stor mængde viden, tilgange, teknikker, specifikke procedurer og deres materialiserede resultater - nanoprodukter."
I løbet af anden halvdel af det 20. århundrede udvikledes både miniaturiseringsteknologier (i mikroelektronik) og midler til at observere atomer. De vigtigste milepæle for mikroelektronik er:
- 1947 - opfindelsen af transistoren;
- 1958 - udseendet af mikrokredsløbet;
- 1960 - fotolitografiteknologi, industriel produktion af mikrokredsløb;
- 1971 - den første mikroprocessor fra Intel (2250 transistorer på et substrat);
- 1960-2008 - virkningen af "Moores lov" - antallet af komponenter pr. arealenhed af substratet fordobledes hvert andet år.
Yderligere miniaturisering stødte på grænserne sat af kvantemekanikken. Hvad angår mikroskoper, er interessen for dem forståelig. Selvom røntgenbilleder hjalp med at "se" en masse interessante ting - for eksempel den dobbelte helix af DNA - ville jeg gerne se mikroobjekter bedre.
Lad os følge kronologien her:
1932 - E. Ruska opfandt. Ifølge operationsprincippet ligner det en almindelig optisk, kun i stedet for fotoner er der elektroner, og i stedet for linser er der en magnetisk spole. Mikroskopet gav en forstørrelse på 14 gange.
1936 - E. Muller foreslog designet af et feltelektronmikroskop med en forstørrelse på mere end en million gange. Ifølge operationsprincippet ligner det et skyggeteater: billeder af mikroobjekter placeret på spidsen af en nål, der udsender elektroner, vises på skærmen. Nålefejl og kemiske reaktioner gjorde det imidlertid umuligt at få et billede.
1939 - Ruskas transmissionselektronmikroskop begyndte at forstørre 30 tusinde gange.
1951 - Müller opfandt feltionmikroskopet og afbildede atomer på spidsen af en nål.
1955 - Verdens første billede af et enkelt atom blev taget med et feltionmikroskop.
1957 - Verdens første billede af et enkelt molekyle opnået med et feltelektronmikroskop.
1970 - Transaf et enkelt atom.
1979 - Binnig og Rohrer (Zürich, IBM) opfandt et scanningstunnelmikroskop med en opløsning, der ikke er dårligere end ovenstående.
Men det vigtigste er anderledes - "i verden" af de enkleste partikler kommer kvantemekanikken i spil, hvilket betyder, at observation ikke kan adskilles fra interaktion. Kort sagt viste det sig hurtigt, at man med et mikroskop kan gribe og flytte molekyler, eller ændre deres elektriske modstand ved simpelt tryk.
I slutningen af 1989 spredte en sensation sig over hele den videnskabelige verden: Mennesket havde lært at manipulere individuelle atomer. IBM-medarbejder Donald Eigler, der arbejdede i Californien, skrev navnet på sit firma på overfladen af metallet med 35 xenonatomer. Dette billede, som efterfølgende blev cirkuleret af verdensmedierne og allerede er dukket op på siderne af skolebøger, markerede fødslen af nanoteknologi.
Gentagelsen af succes blev straks rapporteret (i 1991) af japanske videnskabsmænd, der skabte inskriptionen "PEACE "91 HCRL" (Verden i 1991 HITACHI Central Research Laboratory). Sandt nok lavede de denne inskription i et helt år og slet ikke ved at placere atomer på overfladen, men tværtimod - de udvalgte unødvendige atomer fra guldsubstratet.
Det var først muligt at gentage Eiglers præstation i 1996 - i Zürich-laboratoriet hos IBM. Fra 1995 var der kun fem laboratorier i verden, der beskæftigede sig med manipulation af atomer. Tre i USA, en i Japan og en i Europa. Samtidig tilhørte de europæiske og japanske laboratorier IBM, det vil sige, at de faktisk også var amerikanske.
Hvad kunne europæiske politikere og bureaukrater gøre i en sådan situation? Råb bare om fremskridtenes skadelige karakter for miljøet og faren for nye teknologier på amerikanske hænder.
På hjemmesiden for det britiske magasin New Scientist præsenteres grundlæggende information om nanoteknologi i en meget bekvem form - i form af svar på ofte stillede spørgsmål, skriver dp.ru.
Hvad er nanoteknologi?
Udtrykket "nanoteknologi" skal forstås som et kompleks af videnskabelige og tekniske discipliner, der studerer processer, der forekommer på atomær og molekylær skala. Nanoteknologi involverer manipulation af materialer og enheder så små, at intet mindre kan eksistere. Når man taler om nanopartikler, betyder de normalt størrelser fra 0,1 nm til 100 nm. Bemærk, at størrelsen af de fleste atomer ligger i området fra 0,1 til 0,2 nm, bredden af et DNA-molekyle er cirka 2 nm, den karakteristiske størrelse af en blodcelle er cirka 7500 nm, og et menneskehår er 80.000 nm.
Hvorfor får små objekter så specifikke egenskaber på nanoskalaniveau? For eksempel udviser små grupper (kaldet klynger) af guld- og sølvatomer unikke katalytiske egenskaber, mens større prøver normalt er inerte. Og sølvnanopartikler udviser tydelige antibakterielle egenskaber og bruges derfor normalt i nye typer forbindinger.
Efterhånden som partikelstørrelsen falder, øges forholdet mellem overflade og volumen. Af denne grund indgår nanopartikler meget lettere i kemiske reaktioner. Derudover vises kvantefysiske effekter ved niveauer under 100 nm. Kvanteeffekter kan påvirke materialers optiske, elektriske eller magnetiske egenskaber på uforudsigelige måder.
Små krystallinske prøver af nogle stoffer bliver stærkere, fordi de simpelthen når en tilstand, hvor de ikke kan bryde fra hinanden, som større krystaller gør, når de udsættes for kraft. Metaller ligner i nogle henseender plastik.
Hvad er udsigterne for anvendelsen af nanoteknologi?
Tilbage i 1986 forestillede fremtidsforskeren Eric Dressler sig en utopisk fremtid, hvor selvreplikerende nanorobotter udførte alt det arbejde, samfundet havde brug for. Disse små enheder er i stand til at reparere den menneskelige krop indefra og ud, hvilket gør folk praktisk talt udødelige. Nanorobotter kan også bevæge sig frit i miljøet, hvilket gør dem uundværlige i kampen mod forurening af dette miljø.
Nanoteknologi forventes at give betydelige gennembrud inden for computerteknologi, medicin og også i militære anliggender. For eksempel har lægevidenskaben udviklet måder at levere lægemidler direkte til kræftvæv i små "nanobomber". I fremtiden vil nanoenheder kunne "patruljere" arterier, modvirke infektioner og give diagnostik for sygdomme.
Amerikanske videnskabsmænd har med succes brugt guldbelagte "nanobullets" til at finde og ødelægge inoperable kræfttumorer. Forskere knyttet nanobullets til antistoffer, der er i stand til at komme i kontakt med kræftceller. Hvis nanobullets udsættes for stråling tæt på infrarød frekvens, vil deres temperatur stige, hvilket hjælper med at ødelægge kræftfremkaldende væv.
Forskere fra det amerikanske hær-finansierede Army Institute of Nanotechnology i Cambridge (USA) bruger nanoteknologi til at skabe en fundamentalt ny type uniform. Deres mål er at skabe et stof, der kan ændre farve, aflede kugler og sprænge energi og endda lime knogler.
Hvor bruges nanoteknologier i øjeblikket?
Nanoteknologi bruges allerede i produktionen af harddiske til personlige computere, katalysatorer - elementer af forbrændingsmotorer, tennisbolde med lang levetid samt højstyrke og samtidig lette tennisketchere, værktøjer til skæring af metaller , antistatiske belægninger til følsomt elektronisk udstyr og specielle belægninger til vinduer, der sikrer deres selvrensende.
Hvordan skabes nanoenheder?
I øjeblikket er der to hovedmetoder til fremstilling af nanoenheder.
Ned op. Samling af nanoenheder efter “molekyle til molekyle” princippet, som minder om at samle et hus el. Simple nanopartikler, såsom titaniumdioxid eller jernoxid, der bruges i kosmetik, kan fremstilles gennem kemisk syntese.
Det er muligt at skabe nanoenheder ved at trække individuelle atomer rundt ved hjælp af et såkaldt atomic force microscope (eller scanning tunneling microscope), som er følsomt nok til at udføre sådanne procedurer. Denne teknik blev først demonstreret af IBM-specialister - ved hjælp af et scanningstunneling-mikroskop lagde de IBM-forkortelsen og placerede 35 xenonatomer på overfladen af en nikkelprøve i overensstemmelse hermed.
Oppefra og ned. Denne teknik forudsætter, at vi bruger en makroskopisk prøve og for eksempel ved hjælp af ætsning på overfladen skaber almindelige komponenter af mikroelektroniske enheder med parametre, der er karakteristiske for nanoskalaen.
Udgør nanoteknologi en trussel mod menneskers sundhed eller miljøet?
Der er ikke meget information om de negative virkninger af nanopartikler. I 2003 viste en undersøgelse, at kulstofnanorør kunne beskadige lungerne hos mus og rotter. En undersøgelse fra 2004 viste, at fullerener kan akkumulere og forårsage hjerneskade hos fisk. Men begge undersøgelser brugte store mængder af stoffet under usædvanlige forhold. Ifølge en af eksperterne, kemiker Kristen Kulinowski (USA), "vil det være tilrådeligt at begrænse eksponeringen for disse nanopartikler, på trods af at der i øjeblikket ikke er nogen information om deres trussel mod menneskers sundhed."
Nogle kommentatorer har også foreslået, at den udbredte brug af nanoteknologi kan føre til sociale og etiske risici. Så hvis brugen af nanoteknologi for eksempel indleder en ny industriel revolution, vil dette føre til tab af arbejdspladser. Desuden kan nanoteknologi ændre begrebet en person, da dets brug vil hjælpe med at forlænge livet og øge kroppens modstandskraft betydeligt.
"Ingen kan benægte, at den udbredte anvendelse af mobiltelefoner og internettet har medført enorme ændringer i samfundet," siger Kristen Kulinowski. "Hvem ville vove at sige, at nanoteknologi ikke vil have en større indflydelse på samfundet i de kommende år?"
Hvad er nanoteknologi?
Udgivet af kur den 29. juni 2007 - 22:51.Uanset hvor mærkeligt dette spørgsmål lyder i vor tid, skal det besvares. I hvert fald for mig selv. Ved at kommunikere med videnskabsmænd og specialister involveret i denne industri kom jeg til den konklusion, at spørgsmålet stadig er åbent.
Nogen på Wikipedia definerede det på denne måde:
Nanoteknologi er et område inden for anvendt videnskab og teknologi, der beskæftiger sig med studiet af objekters egenskaber og udvikling af enheder med dimensioner i størrelsesordenen en nanometer (ifølge SI-enhedssystemet, 10-9 meter).
Den populære presse bruger en endnu enklere og mere forståelig definition for den gennemsnitlige person:
Nanoteknologi er en teknologi til at manipulere stof på atom- og molekylært niveau.
(Jeg elsker korte definitioner :))
Eller her er definitionen af professor G. G. Elenin (MSU, M. V. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS):
Nanoteknologi er et tværfagligt videnskabsområde, hvor lovene for fysiske og kemiske processer i rumlige områder af nanometerdimensioner studeres for at kontrollere individuelle atomer, molekyler, molekylære systemer i skabelsen af nye molekyler, nanostrukturer, nanoenheder og materialer med særlige fysiske , kemiske og biologiske egenskaber.
Ja, generelt er alt helt klart.. Men vores (jeg bemærker især, huslige) minutiøse skeptiker vil sige: “Hvad, hver gang vi opløser et stykke sukker i et glas te, manipulerer vi ikke med stoffet kl. det molekylære niveau?”
Og han vil have ret. Det er nødvendigt at tilføje til hovedbegreberne relateret til "kontrol og præcision af manipulation."
Det Føderale Agentur for Videnskab og Innovation i "Koncept for udvikling af arbejde inden for nanoteknologi i Den Russiske Føderation indtil 2010" giver følgende definition:
"Nanoteknologi er et sæt metoder og teknikker, der giver mulighed for at skabe og modificere objekter på en kontrolleret måde, herunder komponenter med størrelser mindre end 100 nm, i det mindste i én dimension, og som et resultat heraf opnå fundamentalt nye kvaliteter, som tillade deres integration i fuldt fungerende store systemer i bredere forstand, dette udtryk dækker også metoder til diagnose, karakterologi og forskning af sådanne objekter."
Wow! Kraftfuldt sagt!
Eller statssekretær for Ministeriet for Uddannelse og Videnskab i Den Russiske Føderation, Dmitry Livanov, definerer nanoteknologi som:
"et sæt videnskabelige, teknologiske og industrielle områder, der er forenet i en enkelt kultur baseret på operationer med stof på niveau med individuelle molekyler og atomer."
En simpel skeptiker er tilfreds, men en skeptiker-specialist vil sige: ”Er det ikke de samme nanoteknologier, som traditionel kemi eller molekylærbiologi og mange andre videnskabsområder konstant beskæftiger sig med og skaber nye stoffer, hvori deres egenskaber og struktur er bestemt af objekter i nanostørrelse forbundet på en bestemt måde?"
Hvad skal man gøre? Vi forstår, hvad "nanoteknologi" er.. vi føler det, kan man sige.. Lad os prøve at tilføje et par flere udtryk til definitionen.
Occams barbermaskine
Nanoteknologi: enhver teknologi til at skabe objekter, hvis forbrugeregenskaber er bestemt af behovet for at kontrollere og manipulere individuelle objekter i nanostørrelse.
Kort og overskud? Lad os forklare de udtryk, der bruges i definitionen:
"Nogen": Dette udtryk er beregnet til at forene specialister fra forskellige videnskabelige og teknologiske områder. På den anden side forpligter dette begreb organisationer, der kontrollerer det nanoteknologiske udviklingsbudget, til at tage sig af finansieringen af en lang række områder. Herunder naturligvis molekylære bioteknologier. (Uden behov for kunstigt at knytte præfikset "nano-" til navnet på disse retninger). Jeg betragter det som en ret vigtig betegnelse for situationen med nanoteknologi i vores land på nuværende tidspunkt :).
"Forbrugerejendomme"(du kan selvfølgelig bruge det traditionelle udtryk "Brugerværdi" - som du vil): skabelsen af objekter ved hjælp af så avancerede metoder som kontrol og manipulation af stof på nanoniveau bør give nogle nye forbrugeregenskaber eller påvirke prisen på genstande, ellers bliver det meningsløst.
Det er også tydeligt, at for eksempel nanorør, hvor en af de lineære dimensioner ligger i området for traditionelle dimensioner, også falder ind under denne definition. Samtidig kan de oprettede objekter selv have enhver størrelse - fra "nano" til traditionel.
"Individuel": tilstedeværelsen af dette udtryk fjerner definitionen fra traditionel kemi og kræver klart tilstedeværelsen af de mest avancerede videnskabelige, metrologiske og teknologiske værktøjer, der er i stand til at give kontrol over individuelle, og om nødvendigt endda specifikke nano-objekter. Det er med individuel kontrol, at vi får genstande, der har forbrugernyhed. Det kunne hævdes, at for eksempel mange af de eksisterende teknologier til industriel produktion af ultrafine materialer ikke kræver en sådan kontrol, men dette er kun ved første øjekast; faktisk kræver den certificerede produktion af ultrafine materialer nødvendigvis kontrol over størrelsen af individuelle partikler.
"Styring", uden "Manipulation" udvider definitionen til den såkaldte. "forrige generations" nanoteknologi.
"Styring" sammen med "Manipulation" udvider definitionen til avanceret nanoteknologi.
Så hvis vi er i stand til at finde et bestemt objekt i nanostørrelse, kontrollere og om nødvendigt ændre dets struktur og forbindelser, så er dette "nanoteknologi". Hvis vi opnår objekter i nanostørrelse uden mulighed for en sådan kontrol (over specifikke nanoobjekter), så er dette ikke nanoteknologi eller i bedste fald "forrige generations" nanoteknologi.
"Nano-størrelse objekt": atom, molekyle, supramolekylær dannelse.
Overordnet forsøger definitionen at koble videnskab og teknologi til økonomi. De der. opfylder opnåelsen af hovedmålene for nanoindustriens udviklingsprogram: skabelse af teknologier baseret på avancerede forsknings- og produktionsmetoder samt kommercialisering af de opnåede resultater.
Generelt ville jeg lige nu stoppe der. Og dig?
Http://www.nanonewsnet.ru/what-are-the-nanotechnologies
I vores land har regeringen vedtaget et program for udvikling af nanoindustrien. Ordet "nanoteknologi" er blevet moderne over natten; medierne diskuterer aktivt landets udsigter i lyset af udviklingen af dette lovende videnskabelige område. Hvad er nanoteknologi, og hvordan kan det være nyttigt?
Vi ved godt, at en centimeter er en hundrededel af en meter, en millimeter er en tusindedel, og en nanometer er en milliardtedel af en meter. Nano- betyder en milliardtedel af noget.
Nanoteknologi – disse er metoder til at skabe strukturer i nanostørrelse, der giver materialer og enheder nyttige, og nogle gange ganske enkelt ekstraordinære egenskaber, teknologier til fremstilling af supermikroskopiske strukturer fra de mindste partikler af stof Nanoteknologi er evnen til at skabe nye materialer med specificerede egenskaber fra de mindste elementer. atomer, og over tid vil de radikalt ændre vores liv til det bedre.
Nanoteknologi i medicin
Fra nanoteknologiske udviklinger i medicin De venter på revolutionære resultater i kampen mod kræft, især farlige infektioner, i tidlig diagnose og i proteser. Der udføres intensiv forskning på alle disse områder. Nogle af deres resultater er allerede kommet i medicinsk praksis. Her er blot to slående eksempler:
Ved at dræbe mikrober og ødelægge tumorer angriber lægemidler normalt sunde organer og celler i kroppen. Det er på grund af dette, at nogle alvorlige sygdomme stadig ikke kan helbredes pålideligt - medicin skal bruges i for små doser. Løsningen er at levere det ønskede stof direkte til den berørte celle uden at påvirke resten.
Til dette formål skabes nanokapsler, oftest biologiske partikler (for eksempel liposomer), inde i hvilke en nanodosis af lægemidlet er placeret. Forskere forsøger at "tune" kapslerne til bestemte typer celler, som de formodes at ødelægge ved at trænge ind i membranerne. For ganske nylig så de første industrielle lægemidler af denne type ud til at bekæmpe visse typer kræft og andre sygdomme.
Nanopartikler hjælper med at løse andre problemer med lægemiddellevering i kroppen. Således er den menneskelige hjerne seriøst beskyttet af naturen mod indtrængen af unødvendige stoffer gennem blodkarrene. Denne beskyttelse er dog ikke perfekt. Det overvindes let af molekyler af alkohol, koffein, nikotin og antidepressiva, men det blokerer medicin mod alvorlige sygdomme i selve hjernen. For at introducere dem skal du udføre komplekse operationer. En ny metode til at levere medicin til hjernen ved hjælp af nanopartikler er nu ved at blive testet. Et protein, der frit passerer "hjernebarrieren", spiller rollen som en "trojansk hest": en kvanteprik (halvledernanokrystal) er "knyttet" til dette proteins molekyler og trænger sammen med det ind i hjernecellerne. For nu signalerer kvanteprikker kun, at en barriere er overvundet i fremtiden, det er planlagt at bruge dem og andre nanopartikler til diagnostik og behandling.
Det verdensomspændende projekt med at dechifrere det menneskelige genom er for længst afsluttet - en fuldstændig bestemmelse af strukturen af DNA-molekyler, der findes i alle celler i vores krop og kontinuerligt kontrollerer deres udvikling, deling og fornyelse. Men for individuel ordination af lægemidler, til diagnose og prognose af arvelige sygdomme er det nødvendigt at dechifrere ikke genomet generelt, men genomet af den givne patient. Men dekrypteringsprocessen er stadig meget lang og dyr.
Nanoteknologi tilbyder interessante måder at løse dette problem på. For eksempel brugen af nanoporer - når et molekyle passerer gennem en sådan pore placeret i en opløsning, registrerer sensoren det ved en ændring i elektrisk modstand. Meget kan dog gøres uden at vente på en komplet løsning på et så komplekst problem. Der er allerede biochips, der kan genkende mere end to hundrede "genetiske syndromer", der er ansvarlige for forskellige sygdomme hos en patient i en analyse.
Diagnostik af tilstanden af individuelle levende celler direkte i kroppen er et andet anvendelsesområde for nanoteknologi. Prober, der består af en optisk fiber, som er titusinder af nanometer tyk, hvortil et kemisk følsomt nanoelement er fastgjort, er i øjeblikket ved at blive testet. Sonden indsættes i cellen og transmitterer information om det følsomme elements reaktion via en optisk fiber. På denne måde er det muligt i realtid at studere tilstanden af forskellige zoner inde i cellen og få meget vigtig information om krænkelser af dens fine biokemi. Og dette er nøglen til at diagnosticere alvorlige sygdomme på et tidspunkt, hvor der endnu ikke er nogen ydre manifestationer - og når det er meget lettere at helbrede sygdommen.
Et interessant eksempel er skabelsen af nye teknologier til sekventering (bestemmelse af nukleotidsekvensen) af DNA-molekyler. En af disse teknikker er nanopore-sekventering, en teknologi, der bruger porer til at tælle submikron til millimeter-størrelse partikler suspenderet i en elektrolytopløsning. Når et molekyle passerer gennem en pore, ændres den elektriske modstand i sensorkredsløbet. Og hvert nyt molekyle registreres af ændringen i strøm. Hovedmålet, som forskere, der udvikler denne metode, forsøger at opnå, er at lære at genkende individuelle nukleotider i RNA og DNA.
Skønhed og nanoteknologi
Skønhedsindustrien er et af de områder, hvor de nyeste teknologier bliver brugt hurtigst. Nanoteknologi, som relativt for nylig ophørte med at blive brugt udelukkende i tekniske apparater, kan i dag i stigende grad findes i kosmetikprodukter. Det er blevet fastslået, at 80 procent af alle kosmetiske stoffer påført huden forbliver på den, uanset omkostningerne. Dette betyder, at virkningen af deres brug hovedsageligt kun påvirker tilstanden af den øverste del af huden. Derfor afhænger kosmetikindustriens succes i stigende grad af udviklingen af systemer til at levere aktive ingredienser til de dybe lag af huden. Nanoteknologi er kommet for at hjælpe med at løse dette problem, som kosmetologer længe har stået overfor. Hudens aldring skyldes, at cellefornyelsen aftager med alderen. For at stimulere væksten af unge celler, hvis antal bestemmer hudens elasticitet, dens farve og fraværet af rynker, er det nødvendigt at handle på det dybeste, germinale lag af dermis. Det er adskilt fra hudens overflade af en barriere af hornskæl, holdt sammen af et lipidlag. Dette kan kun gøres gennem intercellulære rum, hvis diameter er ubetydelig - ikke mere end 100 nm. Men den mikroskopiske "port" er ikke den eneste hindring. Der er en anden vanskelighed: stofferne, der fylder disse huller, tillader ikke vandopløselige forbindelser at passere igennem. Men disse stoffer, kaldet lipider, kan snydes ved hjælp af nanoteknologi. En af løsningerne på problemet med at levere biologisk aktive stoffer var skabelsen af kunstige "beholdere", liposomer, som for det første er små i størrelse, trænger ind i intercellulære rum, og for det andet genkendes af lipider som "venlige". Et liposom er et kolloidt system, hvor en vandig kerne er omgivet på alle sider af en lukket sfærisk formation. Den vandopløselige forbindelse, der er forklædt på denne måde, passerer uhindret gennem lipidbarrieren. Liposomerbaseret kosmetik bekæmper de første tegn på hudens aldring – øget tørhed og rynker. Takket være systemet af liposomale komplekser er næringsstoffer i stand til at trænge ret dybt ind. Men desværre ikke nok til væsentligt at påvirke de regenerative processer i huden. Miceller er mikroskopiske partikler dannet i opløsninger og bestående af en kerne og en skal. Afhængigt af opløsningens tilstand og hvad kernen og skallen er lavet af, kan miceller antage forskellige ydre former. Liposomer er en type miceller.
Den næste fase i udviklingen af anti-aging kosmetik var skabelsen af sediment. Disse transportkomplekser er endnu mindre i størrelse sammenlignet med liposomer og er sfæriske strukturer fyldt med vitaminer, mikroelementer eller andre nyttige stoffer. På grund af deres lille størrelse er nanosomer i stand til at trænge ind i de dybe lag af huden. Men på trods af alle deres fordele er nanosomer ikke i stand til at transportere bioaktive komplekser, der er nødvendige for korrekt ernæring af celler. Det eneste, de er i stand til, er at transportere ét stof, for eksempel et vitamin. Den seneste udvikling inden for bioteknologi har gjort det muligt at skabe kosmetik, der ikke kun kan trænge ind i zonen af det germinale lag af dermis, men også forårsage i det præcis de processer, der blev programmeret i laboratoriet. Målrettet kosmetik baseret på nanokomplekser overfører ikke kun næringsstoffer til de dybe lag af huden - afhængigt af opgaven omfatter dens arsenal fugt, rensning, fjernelse af toksiner, udglatning af ar og meget mere. Desuden er nanokomplekser skabt på en sådan måde, at frigivelsen af bioaktive stoffer sker nøjagtigt i det område af huden, hvor de er nødvendige. Den største fordel ved sådan kosmetik er målrettet forebyggelse af aldring. Når alt kommer til alt, er det meget mere effektivt at korrigere de processer, der forekommer i huden, end at bekæmpe resultaterne af disse processer. V.