Rais wa Urusi Dmitry Medvedev ana hakika kwamba nchi ina masharti yote ya maendeleo ya mafanikio ya nanoteknolojia.
Nanoteknolojia ni mwelekeo mpya wa sayansi na teknolojia ambao umekuwa ukiendelezwa kikamilifu katika miongo ya hivi karibuni. Nanotechnologies ni pamoja na uundaji na utumiaji wa vifaa, vifaa na mifumo ya kiufundi, ambayo utendaji wake umedhamiriwa na muundo wa nano, ambayo ni, vipande vyake vilivyoagizwa vya ukubwa kutoka 1 hadi 100 nanometers.
Kiambishi awali "nano", ambacho kinatokana na lugha ya Kigiriki ("nanos" kwa Kigiriki - mbilikimo), maana yake ni sehemu ya bilioni moja. Nanometer moja (nm) ni bilioni moja ya mita.
Neno "nanoteknolojia" lilianzishwa mwaka wa 1974 na Norio Taniguchi, mwanasayansi wa nyenzo katika Chuo Kikuu cha Tokyo, ambaye alifafanua kama "teknolojia ya utengenezaji ambayo inaweza kufikia usahihi wa juu na vipimo vidogo zaidi ... kwa utaratibu wa 1 nm…”.
Katika fasihi ya ulimwengu, sayansi ya nano inatofautishwa wazi na nanoteknolojia. Neno sayansi ya nanoscale pia hutumiwa kwa nanoscience.
Katika lugha ya Kirusi na katika mazoezi ya sheria za Kirusi na nyaraka za udhibiti, neno "nanoteknolojia" linachanganya "nanoscience", "nanoteknolojia", na wakati mwingine hata "nanoindustry" (maeneo ya biashara na uzalishaji ambapo nanoteknolojia hutumiwa).
Vipengele muhimu zaidi vya nanoteknolojia ni nanomaterials, yaani, vifaa ambavyo mali isiyo ya kawaida ya kazi imedhamiriwa na muundo ulioagizwa wa nanofragments zao kuanzia ukubwa wa 1 hadi 100 nm.
- miundo ya nanoporous;
- nanoparticles;
- nanotubes na nanofibers
- nanodispersions (colloids);
- nyuso za nanostructured na filamu;
- nanocrystals na nanoclusters.
Teknolojia ya Nanosystem- Mifumo na vifaa vilivyokamilika kiutendaji vilivyoundwa kwa ukamilifu au kwa sehemu kwa misingi ya nanomaterials na nanoteknolojia, sifa ambazo ni tofauti kabisa na zile za mifumo na vifaa kwa madhumuni sawa iliyoundwa kwa kutumia teknolojia za jadi.
Maeneo ya matumizi ya nanoteknolojia
Karibu haiwezekani kuorodhesha maeneo yote ambayo teknolojia hii ya kimataifa inaweza kuathiri kwa kiasi kikubwa maendeleo ya kiteknolojia. Tunaweza kutaja baadhi tu yao:
- vipengele vya nanoelectronics na nanophotonics (transistors ya semiconductor na lasers;
- detectors picha; seli za jua; sensorer mbalimbali);
- vifaa vya kurekodi habari mnene zaidi;
- mawasiliano ya simu, habari na teknolojia ya kompyuta; kompyuta kubwa;
- vifaa vya video - skrini za gorofa, wachunguzi, watayarishaji wa video;
- vifaa vya elektroniki vya Masi, pamoja na swichi na nyaya za elektroniki kwenye kiwango cha Masi;
- nanolithography na nanoimprinting;
- seli za mafuta na vifaa vya kuhifadhi nishati;
- vifaa vya micro- na nanomechanics, ikiwa ni pamoja na motors Masi na nanomotors, nanorobots;
- nanochemistry na catalysis, ikiwa ni pamoja na udhibiti wa mwako, mipako, electrochemistry na dawa;
- anga, nafasi na maombi ya ulinzi;
- vifaa vya ufuatiliaji wa mazingira;
- uwasilishaji unaolengwa wa dawa na protini, biopolymers na uponyaji wa tishu za kibaolojia, utambuzi wa kliniki na matibabu, uundaji wa misuli ya bandia, mifupa, uwekaji wa viungo hai;
- biomechanics; genomics; bioinformatics; bioinstrumentation;
- usajili na utambulisho wa tishu za kansa, vimelea na mawakala hatari ya kibiolojia;
- usalama katika kilimo na uzalishaji wa chakula.
Kompyuta na microelectronics
Nanocomputer- kifaa cha kompyuta kulingana na teknolojia za elektroniki (mitambo, biochemical, quantum) na saizi ya vitu vya mantiki kwa mpangilio wa nanometers kadhaa. Kompyuta yenyewe, iliyotengenezwa kwa misingi ya nanoteknolojia, pia ina vipimo vya microscopic.
Kompyuta ya DNA- mfumo wa kompyuta unaotumia uwezo wa kompyuta wa molekuli za DNA. Kompyuta ya kibiomolekuli ni jina la pamoja la mbinu mbalimbali zinazohusiana kwa njia moja au nyingine na DNA au RNA. Katika kompyuta ya DNA, data inawakilishwa si kwa njia ya zero na zile, lakini kwa namna ya muundo wa molekuli iliyojengwa kwa misingi ya helix ya DNA. Jukumu la programu ya kusoma, kuiga na kusimamia data inafanywa na enzymes maalum.
Hadubini ya nguvu ya atomiki- hadubini ya uchunguzi wa ubora wa juu kulingana na mwingiliano wa sindano ya cantilever (probe) na uso wa sampuli inayochunguzwa. Tofauti na darubini ya skanning tunneling (STM), inaweza kuchunguza nyuso zote mbili zinazoendesha na zisizo za kuendesha hata kupitia safu ya kioevu, ambayo inafanya uwezekano wa kufanya kazi na molekuli za kikaboni (DNA). Azimio la anga la darubini ya nguvu ya atomiki inategemea saizi ya cantilever na curvature ya ncha yake. Azimio hufikia atomiki kwa usawa na kwa kiasi kikubwa huzidi wima.
Antenna-oscillator- Mnamo Februari 9, 2005, antenna-oscillator yenye vipimo vya micron 1 ilipatikana katika maabara ya Chuo Kikuu cha Boston. Kifaa hiki kina atomi milioni 5,000 na ina uwezo wa kuzunguka kwa mzunguko wa gigahertz 1.49, ambayo inaruhusu kusambaza kiasi kikubwa cha habari.
Nanomedicine na sekta ya dawa
Mwelekeo wa dawa za kisasa kulingana na matumizi ya sifa za kipekee za nanomaterials na nanoobjects kufuatilia, kubuni na kurekebisha mifumo ya kibaolojia ya binadamu katika kiwango cha nanomolecular.
Nanoteknolojia ya DNA- tumia besi maalum za DNA na molekuli za asidi ya nucleic ili kuunda miundo iliyofafanuliwa wazi kwa misingi yao.
Mchanganyiko wa viwanda wa molekuli za madawa ya kulevya na maandalizi ya pharmacological ya fomu iliyoelezwa wazi (bis-peptides).
Mapema mwaka wa 2000, maendeleo ya haraka katika teknolojia ya nanoparticle yalitoa msukumo kwa maendeleo ya uwanja mpya wa nanoteknolojia: nanoplasmonics. Ilibadilika kuwa inawezekana kusambaza mionzi ya sumakuumeme pamoja na mlolongo wa nanoparticles za chuma kwa kutumia msisimko wa oscillations ya plasmon.
Roboti
Nanoroboti- roboti zilizoundwa kutoka kwa nanomaterials na kulinganishwa kwa ukubwa na molekuli, na kazi za harakati, usindikaji na usambazaji wa habari, na utekelezaji wa programu. Nanorobots yenye uwezo wa kuunda nakala zao wenyewe, i.e. kujitegemea huitwa replicators.
Kwa sasa, nanodevices za electromechanical na uhamaji mdogo tayari zimeundwa, ambazo zinaweza kuchukuliwa kuwa prototypes za nanorobots.
Rotors ya molekuli- Injini za sanisi za nano zenye uwezo wa kutoa torque wakati nishati ya kutosha inatumika kwao.
Nafasi ya Urusi kati ya nchi zinazoendelea na zinazozalisha nanoteknolojia
Viongozi wa dunia katika suala la uwekezaji wa jumla katika nanoteknolojia ni nchi za EU, Japan na Marekani. Hivi majuzi, Urusi, Uchina, Brazil na India zimeongeza sana uwekezaji katika tasnia hii. Nchini Urusi, kiasi cha fedha chini ya mpango wa "Maendeleo ya Miundombinu ya Nanoindustry katika Shirikisho la Urusi kwa 2008 - 2010" itakuwa rubles bilioni 27.7.
Ripoti ya hivi punde zaidi (2008) kutoka kwa kampuni ya utafiti yenye makao yake makuu London ya Cientifica, iitwayo Ripoti ya Mtazamo wa Nanoteknolojia, inaelezea neno la uwekezaji wa Kirusi kama ifuatavyo: "Ingawa EU bado inashika nafasi ya kwanza katika suala la uwekezaji, Uchina na Urusi tayari zimeipita Marekani. ”
Kuna maeneo katika nanoteknolojia ambapo wanasayansi wa Kirusi wakawa wa kwanza duniani, baada ya kupata matokeo ambayo yaliweka msingi wa maendeleo ya mwenendo mpya wa kisayansi.
Miongoni mwao ni uzalishaji wa nanomaterials za ultradisperse, muundo wa vifaa vya elektroni moja, pamoja na kazi katika uwanja wa nguvu ya atomiki na darubini ya uchunguzi wa skanning. Tu katika maonyesho maalum yaliyofanyika ndani ya mfumo wa Jukwaa la Uchumi la XII la St. Petersburg (2008), maendeleo maalum 80 yaliwasilishwa mara moja.
Urusi tayari inazalisha idadi ya nanoproducts ambazo zinahitajika kwenye soko: nanomembranes, nanopowders, nanotubes. Hata hivyo, kulingana na wataalam, katika biashara ya maendeleo ya nanoteknolojia Urusi iko nyuma ya Marekani na nchi nyingine zilizoendelea kwa miaka kumi.
Nyenzo hiyo ilitayarishwa kulingana na habari kutoka kwa vyanzo wazi
Ongea kuhusu nanoteknolojia sasa iko kwenye midomo ya kila mwanasayansi. Lakini jinsi gani na kwa nini walionekana? Nani alizivumbua? Wacha tugeukie vyanzo vyenye mamlaka.
Kwa kweli, hakuna hata ufafanuzi wa neno "nanoteknolojia" bado, lakini neno hili linatumiwa kwa mafanikio wakati wa kuzungumza juu ya kitu kidogo. Kwa usahihi zaidi, miniature: kuhusu mashine zinazojumuisha atomi binafsi, kuhusu graphene nanotubes, umoja na utengenezaji wa roboti za anthropomorphic kulingana na nanomataerial...
Sasa inakubalika kwa ujumla kwamba istilahi na uteuzi wa mwelekeo wa nanoteknolojia unatokana na ripoti ya Richard Feyman "Kuna Chumba Kingi Chini." Kisha Feynman alishangaza watazamaji kwa majadiliano ya jumla kuhusu kile ambacho kingetukia ikiwa uboreshaji mdogo wa vifaa vya elektroniki ambao ulikuwa umeanza tu kufikia kikomo chake cha kimantiki, “chini.”
Kwa kumbukumbu: " neno la Kiingereza"Nanoteknolojia"ilipendekezwa na profesa wa Kijapani Norio Taniguchi katikati ya miaka ya 70. karne iliyopita na ilitumika katika ripoti "Kwenye Kanuni za Msingi za Nanoteknolojia" (WashayaMsingiDhanayaNanoteknolojia) katika mkutano wa kimataifa mwaka wa 1974, yaani muda mrefu kabla ya kuanza kwa kazi kubwa katika eneo hili. Kwa maana yake, ni pana zaidi kuliko tafsiri halisi ya Kirusi ya "nanoteknolojia", kwani ina maana ya maarifa mengi, mbinu, mbinu, taratibu maalum na matokeo yao ya kimwili - nanoproducts.
Katika nusu ya pili ya karne ya 20, teknolojia zote mbili za miniaturization (katika microelectronics) na njia za kuchunguza atomi zilitengenezwa. Hatua kuu za microelectronics ni:
- 1947 - uvumbuzi wa transistor;
- 1958 - kuonekana kwa microcircuit;
- 1960 - teknolojia ya photolithography, uzalishaji wa viwanda wa microcircuits;
- 1971 - microprocessor ya kwanza kutoka Intel (transistors 2250 kwenye substrate moja);
- 1960-2008 - athari ya "sheria ya Moore" - idadi ya vipengele kwa kila kitengo cha sehemu ya substrate iliongezeka mara mbili kila baada ya miaka 2.
Uboreshaji mdogo zaidi ulikuja dhidi ya mipaka iliyowekwa na mechanics ya quantum. Kuhusu darubini, nia yao inaeleweka. Ingawa picha za X-ray zilisaidia "kuona" vitu vingi vya kupendeza - kwa mfano, helix mbili ya DNA - nilitaka kuona vitu vidogo bora.
Hebu tufuate mpangilio hapa:
1932 - E. Ruska aligundua darubini ya elektroni ya maambukizi. Kwa mujibu wa kanuni ya operesheni, ni sawa na moja ya kawaida ya macho, tu badala ya photons kuna elektroni, na badala ya lenses kuna coil magnetic. Hadubini ilitoa ukuzaji wa mara 14.
1936 - E. Muller alipendekeza muundo wa darubini ya elektroni ya shamba yenye ukuzaji wa zaidi ya mara milioni. Kulingana na kanuni ya operesheni, ni sawa na ukumbi wa michezo wa kivuli: picha za vitu vidogo vilivyo kwenye ncha ya elektroni zinazotoa sindano huonyeshwa kwenye skrini. Walakini, kasoro za sindano na athari za kemikali zilifanya iwezekane kupata picha.
1939 - darubini ya elektroni ya maambukizi ya Ruska ilianza kukuza mara elfu 30.
1951 - Müller alivumbua darubini ya ioni ya shamba na atomi za taswira kwenye ncha ya sindano.
1955 - Picha ya kwanza ya ulimwengu ya atomi moja ilipatikana kwa darubini ya ioni ya shamba.
1957 - Picha ya kwanza ya ulimwengu ya molekuli moja iliyopatikana kwa darubini ya elektroni ya shamba.
1970 - Picha ya hadubini ya elektroni ya atomi moja.
1979 - Binnig na Rohrer (Zurich, IBM) waligundua darubini ya skanning na azimio lisilo mbaya zaidi kuliko hapo juu.
Lakini jambo kuu ni tofauti - "ulimwenguni" wa chembe rahisi zaidi, mechanics ya quantum inakuja, ambayo inamaanisha uchunguzi hauwezi kutengwa na mwingiliano. Kuweka tu, haraka ikawa kwamba kwa darubini unaweza kunyakua na kusonga molekuli, au kubadilisha upinzani wao wa umeme kwa shinikizo rahisi.
Mwisho wa 1989, hisia zilienea katika ulimwengu wote wa kisayansi: mwanadamu alikuwa amejifunza kudhibiti atomi za kibinafsi. Mfanyikazi wa IBM Donald Eigler, ambaye alifanya kazi huko California, aliandika jina la kampuni yake kwenye uso wa chuma na atomi 35 za xenon. Picha hii, ambayo baadaye ilisambazwa na vyombo vya habari vya ulimwengu na tayari imeonekana kwenye kurasa za vitabu vya shule, ilionyesha kuzaliwa kwa nanoteknolojia.
Marudio ya mafanikio yaliripotiwa mara moja (mnamo 1991) na wanasayansi wa Kijapani ambao waliunda uandishi "PEACE "91 HCRL" (Dunia mwaka 1991 Maabara kuu ya Utafiti ya HITACHI). Ukweli, walifanya uandishi huu kwa mwaka mzima na sio kabisa kwa kuweka atomi juu ya uso, lakini kinyume chake - walichagua atomi zisizo za lazima kutoka kwa substrate ya dhahabu.
Iliwezekana kurudia mafanikio ya Eigler tu mnamo 1996 - katika maabara ya Zurich ya IBM. Kufikia 1995, kulikuwa na maabara tano tu ulimwenguni zilizohusika katika upotoshaji wa atomi. Tatu huko USA, moja huko Japan na moja huko Uropa. Wakati huo huo, maabara ya Uropa na Kijapani yalikuwa ya IBM, ambayo ni, kwa kweli walikuwa pia Amerika.
Wanasiasa wa Ulaya na watendaji wa serikali wanaweza kufanya nini katika hali kama hii? Piga kelele tu kuhusu hali mbaya ya maendeleo kwa mazingira na hatari ya teknolojia mpya mikononi mwa Marekani.
Kwenye tovuti ya gazeti la Uingereza la New Scientist, maelezo ya msingi kuhusu nanoteknolojia yanawasilishwa kwa fomu rahisi sana - kwa namna ya majibu ya maswali yanayoulizwa mara kwa mara, anaandika dp.ru.
Nanoteknolojia ni nini?
Neno "nanoteknolojia" linapaswa kueleweka kama mchanganyiko wa taaluma za kisayansi na uhandisi ambazo husoma michakato inayotokea kwa kiwango cha atomiki na molekuli. Nanoteknolojia inahusisha uendeshaji wa vifaa na vifaa vidogo sana kwamba hakuna kitu kidogo kinaweza kuwepo. Wakati wa kuzungumza juu ya nanoparticles, kawaida humaanisha ukubwa kutoka 0.1 nm hadi 100 nm. Kumbuka kuwa saizi za atomi nyingi ziko katika safu kutoka 0.1 hadi 0.2 nm, upana wa molekuli ya DNA ni takriban 2 nm, saizi ya seli ya damu ni takriban 7500 nm, na nywele za binadamu ni 80,000 nm.
Kwa nini vitu vidogo hupata mali maalum katika kiwango cha nanoscale? Kwa mfano, vikundi vidogo (vinaitwa vishada) vya atomi za dhahabu na fedha vinaonyesha sifa za kipekee za kichocheo, ilhali sampuli kubwa kwa kawaida huwa ajizi. Na nanoparticles za fedha zinaonyesha mali tofauti za antibacterial na kwa hivyo kawaida hutumiwa katika aina mpya za mavazi.
Kadiri ukubwa wa chembe unavyopungua, uwiano wa uso na ujazo huongezeka. Kwa sababu hii, nanoparticles huingia kwenye athari za kemikali kwa urahisi zaidi. Kwa kuongeza, athari za fizikia ya quantum huonekana katika viwango vya chini ya 100 nm. Athari za quantum zinaweza kuathiri sifa za macho, umeme, au sumaku za nyenzo kwa njia zisizotabirika.
Sampuli ndogo za fuwele za baadhi ya vitu huwa na nguvu zaidi kwa sababu hufikia tu hali ambayo haziwezi kuvunjika kama vile fuwele kubwa zaidi hufanya zinapolazimishwa. Vyuma vinakuwa sawa kwa namna fulani na plastiki.
Je, ni matarajio gani ya matumizi ya nanoteknolojia?
Huko nyuma mnamo 1986, mtaalam wa mambo ya baadaye Eric Dressler alifikiria mustakabali mzuri ambapo nanoroboti zinazojirudia zilifanya kazi zote zinazohitajika na jamii. Vifaa hivi vidogo vina uwezo wa kurekebisha mwili wa mwanadamu kutoka ndani kwenda nje, na kuwafanya watu wasiweze kufa. Nanorobots pia inaweza kusonga kwa uhuru katika mazingira, ambayo inawafanya kuwa muhimu katika vita dhidi ya uchafuzi wa mazingira haya.
Nanoteknolojia inatarajiwa kutoa mafanikio makubwa katika teknolojia ya kompyuta, dawa, na pia katika masuala ya kijeshi. Kwa mfano, sayansi ya kitiba imebuni njia za kupeleka dawa moja kwa moja kwenye tishu zenye saratani katika “nanobomb” ndogo sana. Katika siku zijazo, nanodevices zinaweza "doria" ya mishipa, kukabiliana na maambukizi na kutoa uchunguzi wa magonjwa.
Wanasayansi wa Marekani wamefanikiwa kutumia "nanobullets" zilizopakwa dhahabu ili kupata na kuharibu uvimbe wa saratani usioweza kufanya kazi. Wanasayansi waliunganisha nanobullets kwa kingamwili ambazo zinaweza kuwasiliana na seli za saratani. Ikiwa nanobullets zinakabiliwa na mionzi karibu na mzunguko wa infrared, joto lao litaongezeka, ambalo husaidia kuharibu tishu za kansa.
Watafiti kutoka Taasisi ya Jeshi la Marekani ya Nanoteknolojia inayofadhiliwa na Jeshi la Merika huko Cambridge (Marekani) wanatumia nanoteknolojia kuunda aina mpya ya sare. Lengo lao ni kuunda kitambaa ambacho kinaweza kubadilisha rangi, kupotosha risasi na nishati ya mlipuko, na hata mifupa ya gundi.
Je, nanoteknolojia zinatumika wapi kwa sasa?
Nanotechnology tayari inatumika katika utengenezaji wa anatoa ngumu kwa kompyuta za kibinafsi, vibadilishaji vya kichocheo - vitu vya injini za mwako wa ndani, mipira ya tenisi na maisha marefu ya huduma, pamoja na nguvu ya juu na wakati huo huo raketi za tenisi nyepesi, zana za kukata metali. , mipako ya antistatic kwa vifaa nyeti vya elektroniki, na mipako maalum ya madirisha kuhakikisha kujisafisha kwao.
Je, nanodevices huundwaje?
Hivi sasa, kuna njia mbili kuu za kutengeneza nanodevices.
Chini juu. Mkutano wa nanodevices kulingana na kanuni ya "molekuli kwa molekuli", ambayo ni kukumbusha kukusanyika nyumba au. Nanoparticles rahisi, kama vile dioksidi ya titani au oksidi ya chuma inayotumiwa katika vipodozi, inaweza kuzalishwa kupitia usanisi wa kemikali.
Inawezekana kuunda nanodevices kwa kuburuta atomi za kibinafsi kwa kutumia kinachojulikana kama darubini ya nguvu ya atomiki (au darubini ya kuchanganua), ambayo ni nyeti vya kutosha kutekeleza taratibu kama hizo. Mbinu hii ilionyeshwa kwanza na wataalamu wa IBM - kwa kutumia darubini ya skanning, waliweka kifupi cha IBM, wakiweka atomi 35 za xenon kwenye uso wa sampuli ya nikeli ipasavyo.
Juu chini. Mbinu hii inadhani kwamba tunatumia sampuli ya macroscopic na, kwa mfano, kwa kutumia etching, kuunda juu ya uso wake vipengele vya kawaida vya vifaa vya microelectronic na vigezo vya tabia ya nanoscale.
Je, teknolojia ya nano ni tishio kwa afya ya binadamu au mazingira?
Hakuna habari nyingi juu ya athari mbaya za nanoparticles. Mnamo 2003, utafiti mmoja ulionyesha kuwa nanotubes za kaboni zinaweza kuharibu mapafu ya panya na panya. Utafiti wa 2004 uligundua kuwa fullerenes inaweza kujilimbikiza na kusababisha uharibifu wa ubongo katika samaki. Lakini tafiti zote mbili zilitumia kiasi kikubwa cha dutu chini ya hali isiyo ya kawaida. Kulingana na mmoja wa wataalam, mwanakemia Kristen Kulinowski (Marekani), "ingekuwa vyema kupunguza uwezekano wa nanoparticles hizi, licha ya ukweli kwamba kwa sasa hakuna habari kuhusu tishio lao kwa afya ya binadamu."
Wachambuzi wengine pia wamependekeza kwamba matumizi makubwa ya nanoteknolojia yanaweza kusababisha hatari za kijamii na kimaadili. Kwa hiyo, kwa mfano, ikiwa matumizi ya nanoteknolojia huanzisha mapinduzi mapya ya viwanda, hii itasababisha kupoteza kazi. Kwa kuongezea, nanoteknolojia inaweza kubadilisha wazo la mtu, kwani matumizi yake yatasaidia kuongeza muda wa maisha na kuongeza kwa kiasi kikubwa ustahimilivu wa mwili.
"Hakuna anayeweza kukataa kwamba kuenea kwa simu za rununu na Mtandao umeleta mabadiliko makubwa katika jamii," anasema Kristen Kulinowski. "Nani angethubutu kusema kwamba teknolojia ya nano haitakuwa na athari kubwa kwa jamii katika miaka ijayo?"
Nanoteknolojia ni nini?
Iliyochapishwa na kur mnamo Juni 29, 2007 - 22:51.Haijalishi jinsi swali hili linasikika la kushangaza katika wakati wetu, italazimika kujibiwa. Angalau kwa ajili yangu mwenyewe. Kuwasiliana na wanasayansi na wataalamu wanaohusika katika sekta hii, nilifikia hitimisho kwamba swali bado linabaki wazi.
Mtu kwenye Wikipedia alifafanua hivi:
Nanoteknolojia ni uwanja wa sayansi na teknolojia iliyotumika ambayo inahusika na utafiti wa mali ya vitu na maendeleo ya vifaa na vipimo kwa utaratibu wa nanometer (kulingana na mfumo wa SI wa vitengo, mita 10-9).
Vyombo vya habari maarufu hutumia ufafanuzi rahisi zaidi na unaoeleweka zaidi kwa mtu wa kawaida:
Nanoteknolojia ni teknolojia ya kudhibiti maada katika kiwango cha atomiki na molekuli.
(Ninapenda ufafanuzi mfupi :))
Au hapa kuna ufafanuzi wa Profesa G. G. Elenin (MSU, M. V. Keldysh Taasisi ya Applied Mathematics RAS):
Nanotechnology ni uwanja wa kisayansi ambao sheria za michakato ya mwili na kemikali katika maeneo ya anga ya vipimo vya nanometer husomwa ili kudhibiti atomi za mtu binafsi, molekuli, mifumo ya molekuli katika uundaji wa molekuli mpya, muundo wa nano, nanodevices na vifaa vyenye maalum ya mwili. , kemikali na mali ya kibiolojia.
Ndiyo, kwa ujumla, kila kitu ni wazi kabisa. kiwango cha molekuli?”
Na atakuwa sahihi. Inahitajika kuongeza kwa dhana kuu zinazohusiana na "udhibiti na usahihi wa udanganyifu."
Shirika la Shirikisho la Sayansi na Ubunifu katika "Dhana ya maendeleo ya kazi katika uwanja wa nanoteknolojia katika Shirikisho la Urusi hadi 2010" inatoa ufafanuzi ufuatao:
"Nanoteknolojia ni seti ya njia na mbinu ambazo hutoa uwezo wa kuunda na kurekebisha vitu kwa njia inayodhibitiwa, pamoja na vifaa vyenye ukubwa wa chini ya 100 nm, angalau katika mwelekeo mmoja, na kama matokeo ya hii, kupata sifa mpya za kimsingi. kuruhusu ujumuishaji wao katika mifumo mikubwa inayofanya kazi kikamilifu;
Lo! Alisema kwa nguvu!
Au, Katibu wa Jimbo la Wizara ya Elimu na Sayansi ya Shirikisho la Urusi Dmitry Livanov anafafanua nanoteknolojia kama:
"seti ya maeneo ya kisayansi, kiteknolojia na kiviwanda ambayo yameunganishwa kuwa tamaduni moja kulingana na shughuli na maada katika kiwango cha molekuli na atomi."
Mtu mwenye kutilia shaka sahili anaridhika, lakini mtaalamu mwenye shaka atasema: “Je, si teknolojia hizi hizi za nanoteknolojia ambazo kemia ya kimapokeo au baiolojia ya molekuli na maeneo mengine mengi ya sayansi hujihusisha kila mara, na kuunda vitu vipya ambamo sifa na muundo wao huamuliwa. na vitu vya ukubwa wa nano vilivyounganishwa kwa njia fulani?"
Nini cha kufanya? Tunaelewa nini "nanoteknolojia" ni .. tunahisi, mtu anaweza kusema .. Hebu tujaribu kuongeza maneno kadhaa kwa ufafanuzi.
Wembe wa Occam
Nanoteknolojia: teknolojia yoyote ya kuunda vitu ambavyo mali ya watumiaji imedhamiriwa na hitaji la kudhibiti na kudhibiti vitu vya ukubwa wa nano.
Kwa kifupi na kwa uhifadhi? Wacha tueleze maneno yaliyotumiwa katika ufafanuzi:
"Yoyote": Neno hili linakusudiwa kupatanisha wataalamu kutoka nyanja tofauti za kisayansi na kiteknolojia. Kwa upande mwingine, neno hili linalazimu mashirika yanayodhibiti bajeti ya maendeleo ya nanoteknolojia kutunza ufadhili wa maeneo mbalimbali. Ikiwa ni pamoja na, bila shaka, bioteknolojia ya molekuli. (Bila hitaji la kuambatisha kiambishi awali "nano-" kwa jina la maelekezo haya). Ninaiona kama neno muhimu kwa hali ya nanoteknolojia katika nchi yetu katika hatua ya sasa :).
"Sifa za watumiaji"(unaweza, kwa kweli, kutumia neno la kitamaduni "Thamani ya Mtumiaji" - kama unavyopenda): uundaji wa vitu kwa kutumia njia za hali ya juu kama udhibiti na upotoshaji wa vitu kwenye nanolevel inapaswa kutoa mali mpya ya watumiaji, au kuathiri bei ya bidhaa. vitu, vinginevyo inakuwa haina maana.
Pia ni wazi kwamba, kwa mfano, nanotubes, ambayo moja ya vipimo vya mstari iko katika eneo la vipimo vya jadi, pia huanguka chini ya ufafanuzi huu. Wakati huo huo, vitu vilivyoundwa vinaweza kuwa na ukubwa wowote - kutoka "nano" hadi jadi.
"Mtu binafsi": uwepo wa neno hili huondoa ufafanuzi kutoka kwa kemia ya jadi na inahitaji wazi uwepo wa zana za juu zaidi za kisayansi, metrological na teknolojia zinazoweza kutoa udhibiti wa mtu binafsi, na, ikiwa ni lazima, hata vitu maalum vya nano. Ni kwa udhibiti wa mtu binafsi tunapata vitu ambavyo vina mambo mapya ya watumiaji. Inaweza kusema kuwa, kwa mfano, teknolojia nyingi zilizopo kwa ajili ya uzalishaji wa viwanda wa vifaa vya ultrafine hazihitaji udhibiti huo, lakini hii ni kwa mtazamo wa kwanza tu; kwa kweli, uzalishaji ulioidhinishwa wa vifaa vya ultrafine unahitaji udhibiti wa ukubwa wa chembe za kibinafsi.
"Udhibiti", bila "Udanganyifu" inapanua ufafanuzi kwa kinachojulikana. "kizazi kilichopita" nanoteknolojia.
"Udhibiti" pamoja na "Udanganyifu" huongeza ufafanuzi hadi nanoteknolojia za hali ya juu.
Kwa hivyo, ikiwa tunaweza kupata kitu maalum cha ukubwa wa nano, udhibiti na, ikiwa ni lazima, kubadilisha muundo na viunganisho vyake, basi hii ni "nanoteknolojia". Ikiwa tunapata vitu vya ukubwa wa nano bila uwezekano wa udhibiti huo (juu ya vitu maalum vya nano), basi hii sio nanoteknolojia au, bora zaidi, nanoteknolojia ya "kizazi kilichopita".
"Kitu cha ukubwa wa Nano": atomi, molekuli, malezi ya supramolecular.
Kwa ujumla, ufafanuzi huo unajaribu kuunganisha sayansi na teknolojia na uchumi. Wale. hukutana na mafanikio ya malengo makuu ya mpango wa maendeleo ya nanoindustry: kuundwa kwa teknolojia kulingana na utafiti wa juu na mbinu za uzalishaji, pamoja na biashara ya mafanikio yaliyopatikana.
Kwa ujumla, kwa sasa ningeishia hapo. Na wewe?
Http://www.nanonewsnet.ru/what-are-the-nanotechnologies
Katika nchi yetu, serikali imepitisha mpango wa maendeleo ya nanoindustry. Neno "nanoteknolojia" limekuwa la mtindo mara moja; vyombo vya habari vinajadili kikamilifu matarajio ya nchi kwa kuzingatia maendeleo ya uwanja huu wa kisayansi unaoahidi. Nanoteknolojia ni nini na inawezaje kuwa muhimu?
Tunajua vizuri kwamba sentimita ni mia moja ya mita, millimeter ni elfu, na nanometer ni bilioni ya mita. Nano- ina maana ya bilioni ya kitu.
Nanoteknolojia – hizi ni njia za kuunda miundo ya ukubwa wa nano ambayo hutoa vifaa na vifaa muhimu, na wakati mwingine tu mali ya ajabu, teknolojia za utengenezaji wa miundo ya supermicroscopic kutoka kwa chembe ndogo zaidi za Nanotechnology ni uwezo wa kuunda nyenzo mpya na mali maalum kutoka kwa vipengele vidogo zaidi. atomi, na baada ya muda watabadilisha maisha yetu kuwa bora.
Nanoteknolojia katika dawa
Kutoka maendeleo ya nanoteknolojia katika dawa Wanangojea mafanikio ya mapinduzi katika mapambano dhidi ya saratani, haswa maambukizo hatari, katika utambuzi wa mapema, na kwa bandia. Utafiti wa kina unafanywa katika maeneo haya yote. Baadhi ya matokeo yao tayari yamekuja katika mazoezi ya matibabu. Hapa kuna mifano miwili tu ya kuvutia:
Kwa kuua vijidudu na kuharibu uvimbe, dawa kawaida hushambulia viungo na seli zenye afya za mwili. Ni kwa sababu ya hili kwamba baadhi ya magonjwa makubwa bado hayawezi kuponywa kwa uhakika - dawa zinapaswa kutumika kwa dozi ndogo sana. Suluhisho ni kutoa dutu inayotaka moja kwa moja kwa seli iliyoathiriwa bila kuathiri wengine.
Kwa kusudi hili, nanocapsules huundwa, mara nyingi chembe za kibaolojia (kwa mfano, liposomes), ndani ambayo nanodose ya madawa ya kulevya huwekwa. Wanasayansi wanajaribu "kuweka" vidonge kwa aina maalum za seli ambazo zinapaswa kuharibu kwa kupenya utando. Hivi majuzi, dawa za kwanza za viwandani za aina hii zilionekana kupambana na aina fulani za saratani na magonjwa mengine.
Nanoparticles husaidia kutatua matatizo mengine na utoaji wa madawa ya kulevya katika mwili. Kwa hivyo, ubongo wa mwanadamu unalindwa sana na asili kutoka kwa kupenya kwa vitu visivyo vya lazima kupitia mishipa ya damu. Walakini, ulinzi huu sio kamili. Inashindwa kwa urahisi na molekuli za pombe, kafeini, nikotini na dawamfadhaiko, lakini huzuia dawa kwa magonjwa makubwa ya ubongo yenyewe. Ili kuwatambulisha, lazima ufanye shughuli ngumu. Mbinu mpya ya kupeleka dawa kwenye ubongo kwa kutumia nanoparticles sasa inajaribiwa. Protini ambayo hupita kwa uhuru "kizuizi cha ubongo" ina jukumu la "Trojan farasi": nukta ya quantum (semiconductor nanocrystal) "imeshikamana" na molekuli za protini hii na pamoja nayo hupenya seli za ubongo. Kwa sasa, dots za quantum zinaashiria tu kwamba kizuizi kimeshinda katika siku zijazo, imepangwa kuzitumia na nanoparticles nyingine kwa ajili ya uchunguzi na matibabu.
Mradi wa ulimwenguni pote wa kuchambua jenomu la binadamu umekamilika kwa muda mrefu - uamuzi kamili wa muundo wa molekuli za DNA ambazo zinapatikana katika seli zote za mwili wetu na kudhibiti daima maendeleo yao, mgawanyiko, na upya. Walakini, kwa maagizo ya kibinafsi ya dawa, kwa utambuzi na utabiri wa magonjwa ya urithi, inahitajika kufafanua sio genome kwa ujumla, lakini genome ya mgonjwa aliyepewa. Lakini mchakato wa usimbuaji bado ni mrefu sana na wa gharama kubwa.
Nanoteknolojia inatoa njia za kuvutia za kutatua tatizo hili. Kwa mfano, matumizi ya nanopores - wakati molekuli inapita kupitia pore hiyo iliyowekwa kwenye suluhisho, sensor inasajili kwa mabadiliko ya upinzani wa umeme. Walakini, mengi yanaweza kufanywa bila kungoja suluhisho kamili kwa shida ngumu kama hiyo. Tayari kuna biochips ambazo zinaweza kutambua "syndromes za maumbile" zaidi ya mia mbili zinazohusika na magonjwa mbalimbali kwa mgonjwa katika uchambuzi mmoja.
Utambuzi wa hali ya seli hai za kibinafsi moja kwa moja kwenye mwili ni uwanja mwingine wa matumizi ya nanoteknolojia. Vichunguzi vinavyojumuisha nyuzi macho makumi ya nene ya nanomita, ambamo kipengele cha nano nyeti cha kemikali kimeambatishwa, vinajaribiwa kwa sasa. Kichunguzi huingizwa kwenye seli na kupitisha taarifa kuhusu mwitikio wa kipengele nyeti kupitia nyuzi macho. Kwa njia hii, inawezekana kujifunza kwa wakati halisi hali ya kanda mbalimbali ndani ya seli na kupata taarifa muhimu sana kuhusu ukiukwaji wa biochemistry yake nzuri. Na hii ndiyo ufunguo wa kuchunguza magonjwa makubwa katika hatua ambapo hakuna maonyesho ya nje bado - na wakati ni rahisi sana kuponya ugonjwa huo.
Mfano wa kuvutia ni uundaji wa teknolojia mpya za kupanga (kuamua mlolongo wa nyukleotidi) wa molekuli za DNA. Mojawapo ya mbinu hizi ni mpangilio wa nanopore, teknolojia ambayo hutumia pores kuhesabu submicron hadi chembe za ukubwa wa milimita zilizosimamishwa katika mmunyo wa elektroliti. Wakati molekuli inapita kupitia pore, upinzani wa umeme katika mzunguko wa sensor hubadilika. Na kila molekuli mpya imesajiliwa na mabadiliko ya sasa. Lengo kuu ambalo wanasayansi wanaoendeleza njia hii wanajaribu kufikia ni kujifunza kutambua nyukleotidi za kibinafsi katika RNA na DNA.
Uzuri na nanoteknolojia
Sekta ya urembo ni moja wapo ya maeneo ambayo teknolojia za hivi karibuni zinatumika kwa kasi zaidi. Nanotechnologies, ambayo hivi karibuni iliacha kutumika pekee katika vifaa vya kiufundi, sasa inaweza kuongezeka zaidi katika bidhaa za vipodozi. Imeanzishwa kuwa asilimia 80 ya vitu vyote vya vipodozi vinavyotumiwa kwenye ngozi hubakia juu yake, bila kujali gharama. Hii ina maana kwamba athari za matumizi yao huathiri hasa tu hali ya sehemu ya juu sana ya ngozi. Kwa hiyo, mafanikio ya sekta ya vipodozi inazidi inategemea maendeleo ya mifumo ya kutoa viungo vya kazi kwenye tabaka za kina za ngozi. Nanoteknolojia imekuja kusaidia katika kutatua tatizo hili, ambalo kwa muda mrefu limekuwa linakabiliwa na cosmetologists. Ngozi kuzeeka ni kutokana na ukweli kwamba upyaji wa seli hupungua kwa umri. Ili kuchochea ukuaji wa seli za vijana, idadi ambayo huamua elasticity ya ngozi, rangi yake na kutokuwepo kwa wrinkles, ni muhimu kutenda kwenye safu ya kina, ya germinal ya dermis. Inatenganishwa na uso wa ngozi na kizuizi cha mizani ya pembe, iliyounganishwa na safu ya lipid. Hii inaweza kufanyika tu kwa njia ya nafasi za intercellular, kipenyo cha ambayo ni kidogo - si zaidi ya 100 nm. Lakini "lango" la microscopic sio kikwazo pekee. Kuna ugumu mwingine: vitu vinavyojaza mapengo haya haviruhusu misombo ya mumunyifu wa maji kupita. Lakini vitu hivi, vinavyoitwa lipids, vinaweza kudanganywa kwa kutumia nanoteknolojia. Mojawapo ya suluhisho la shida ya kupeana vitu vyenye biolojia ni uundaji wa "vyombo" vya bandia, liposomes, ambazo, kwanza, ni ndogo kwa saizi, hupenya ndani ya nafasi za seli, na pili, zinatambuliwa na lipids kama "rafiki". Liposome ni mfumo wa colloidal ambao msingi wa maji umezungukwa pande zote na malezi ya spherical iliyofungwa. Kiwanja cha mumunyifu wa maji kilichojificha kwa njia hii hupita bila kizuizi kupitia kizuizi cha lipid. Vipodozi vinavyotokana na liposome vinapigana na ishara za kwanza za kuzeeka kwa ngozi - kuongezeka kwa ukame na wrinkles. Virutubisho, shukrani kwa mfumo wa tata za liposomal, zinaweza kupenya kwa undani kabisa. Lakini, kwa bahati mbaya, haitoshi kuathiri sana michakato ya kuzaliwa upya kwenye ngozi. Micelles ni chembe za microscopic zinazoundwa katika ufumbuzi na zinazojumuisha msingi na shell. Kulingana na hali ya suluhisho na kile msingi na shell hutengenezwa, micelles inaweza kuchukua fomu tofauti za nje. Liposomes ni aina ya micelles.
Hatua inayofuata katika maendeleo ya vipodozi vya kupambana na kuzeeka ilikuwa kuundwa kwa sediment. Complexes hizi za usafiri ni ndogo zaidi kwa ukubwa ikilinganishwa na liposomes na ni miundo ya spherical iliyojaa vitamini, microelements au vitu vingine muhimu. Kwa sababu ya saizi yao ndogo, nanosomes zinaweza kupenya ndani ya tabaka za kina za ngozi. Lakini kwa faida zao zote, nanosomes hazina uwezo wa kusafirisha muundo wa bioactive muhimu kwa lishe sahihi ya seli. Wote wana uwezo wa kusafirisha dutu moja, kwa mfano, vitamini. Maendeleo ya hivi karibuni katika uwanja wa teknolojia ya kibaolojia imefanya iwezekanavyo kuunda vipodozi ambavyo haviwezi tu kupenya eneo la safu ya germinal ya dermis, lakini pia husababisha ndani yake hasa taratibu hizo ambazo zilipangwa katika maabara. Vipodozi vinavyolengwa kulingana na nanocomplexes sio tu kuhamisha virutubishi kwenye tabaka za kina za ngozi - kulingana na kazi iliyopo, safu yake ya uokoaji inajumuisha unyevu, utakaso, kuondoa sumu, makovu laini, na mengi zaidi. Kwa kuongezea, nanocomplexes huundwa kwa njia ambayo kutolewa kwa dutu hai hufanyika haswa katika eneo la ngozi ambapo inahitajika. Faida kuu ya vipodozi vile ni lengo la kuzuia kuzeeka. Baada ya yote, kurekebisha taratibu zinazotokea kwenye ngozi ni bora zaidi kuliko kupigana na matokeo ya taratibu hizi. V.