nanotechnológie

Vysvetľujeme, čo je nanotechnológia, na čo slúži a príklady. Okrem toho jeho aplikácie v medicíne, biotechnológiách a iných oblastiach.

Nanotechnológia vytvára „stroje“, ktoré pracujú na molekulárnej úrovni.

Čo je nanotechnológia?

Všeobecne povedané, nanotechnológia je manipulácia a výroba materiálov a artefaktov v a stupnica atómový alebo molekulárny, teda nanometrický. Ide o veľmi široké pole výskumu a aplikácie sú stále v konsolidácii.

Nanotechnológia zahŕňa záležitosť subatomárne, ako aj špecifické znalosti o disciplín vedecké ako organická chémia, molekulárna biológia, polovodiče, mikrovýroba a veda povrchy, okrem iného.

Veľmi zjednodušene povedané, nanotechnológia vychádza z myšlienky budovania mikroskopických strojov, pomocou ktorých sa vyrábajú nové materiály jedinečnej a špeciálnej molekulárnej konfigurácie.

Povaha mnohých z týchto „strojov“ však nie je podobná tým, ktoré používame v našom každodennom živote, ale môžu pozostávať z vírus Geneticky „preprogramované“ a iné biotechnologické prostriedky. V dôsledku toho toto technológie je to nekonečný zdroj možností a samozrejme aj nebezpečenstiev.

Okrem toho sa prostredníctvom nanotechnológií vybudovali nanomateriály, ktoré sú neexistujúcimi prvkami v prírody a úžasné vlastnosti. Vznikli modifikáciou tzv molekuly existujúcich materiálov.

Tým sa otvorilo obrovské pole výskumu s prakticky nekonečnými aplikáciami, ktoré sú stále pod definíciou a experimentovanie. Nanotechnológia sľubuje, že so sebou prinesie novú priemyselnú a vedecko-technologickú revolúciu.

História nanotechnológií

V roku 1959 sa prvýkrát diskutovalo o možnosti nanotechnológie a nanovedy. Prvým, kto sa o nich zmienil, bol nositeľ Nobelovej ceny za fyziku, Američan Richard Feynman (1918-1988), počas svojho prejavu na Caltech (Kalifornia, USA), v ktorom teoretizoval o syntéze priamou manipuláciou atómov.

Pojem „nanotechnológia“ však zaviedol v roku 1974 Japonec Norio Taniguchi (1912-1999). Odvtedy mnohí snívali alebo teoretizovali o možnosti týchto typov pokročilých strojov a materiálov.

Napríklad americký inžinier Kim Eric Drexler (1955-) sa podieľal na popularizácii termínu a tento typ výskumu, ktorý je do značnej miery zodpovedný za formálny začiatok štúdia nanotechnológie v 80. rokoch 20. storočia, reaguje na pokroky tzv. čas v mikroskopia a objav fullerénov v roku 1985.

Od roku 2000 sa nanomateriály začali využívať priemyselne. V reakcii na vlád sveta začali investovať obrovské sumy do výskumu a vývoja nanotechnológií.

Jeho aplikácie do oblasti biochémia, medicína a genetické inžinierstvo prejavili sa krátko nato. Dnes patrí k vedným odborom s najväčšou platnosťou a dopytom aj v krajinách tzv. tretieho sveta.

Na čo slúži nanotechnológia?

V základných pojmoch je nanotechnológia typ materiálového inžinierstva v atómovom alebo molekulárnom meradle. To znamená, že vám umožňuje manipulovať s hmotou v nekonečne malom meradle, medzi 1 a 100 nanometrami, čo je približne veľkosť molekuly DNA (2 nm) a a baktérie rodu Mycoplasma (200 nm).

Preto sú výhody nanotechnológie prakticky nekonečné: od zásahu do chemického zloženia živé bytosti, čo umožňuje modifikovať DNA mikroskopické živé veci a „naprogramovať“ ich na vykonávanie určitých biochemických úloh až po výrobu nových materiálov s jedinečnými vlastnosťami, nazývaných nanomateriály.

Nanotechnologické aplikácie

Nanotechnológia produkuje pesticídy alebo hnojivá, ktoré spolupracujú s poľnohospodárstvom.

Niektoré zo súčasných aplikácií nanotechnológie súvisia s:

  • Textilný priemysel. Vytváranie inteligentných tkanín, ktoré sú schopné predprogramovaného správania v čipoch alebo iných elektronických nástrojoch, a teda sú schopné samočistenia, odpudzujú škvrny alebo sú schopné meniť sa sfarbenie a z teplota.
  • Poľnohospodársky dizajn. Vypracovanie pesticídy, pesticídy a hnojivá s riadenou biochémiou, ktoré umožňujú zlepšenie o pôdy, ako aj nanosenzory na detekciu podzemnej vody, koncentrácie živín atď.
  • Podpora chovu dobytka. Výroba prostredníctvom nanočastíc vakcín a liekov, ktoré sa starajú o zdravie hospodárske zvieratá alebo nanosenzory schopné upozorniť na výskyt chorôb, parazitov, atď.
  • Potravinársky priemysel. V tejto oblasti sú vyvinuté potravinové senzory, teda prvky, ktoré dokážu overiť životaschopnosť jedlo, až po nanoobaly, špeciálne navrhnuté tak, aby spomaľovali prirodzený proces rozkladu potravín.
  • Nanofarmaceutiká. Ide o prvú generáciu Produkty Farmakologické produkty navrhnuté s nanosystémami, schopné efektívne a špecificky distribuovať aktívne zlúčeniny liekov, dosahovať lepšie a rýchlejšie výsledky a minimalizovať vedľajšie škody.

Na druhej strane, priemyslu si ako budúce oblasti výskumu predstavuje nasledovné:

  • Nanoinformatika. Návrh počítačových systémov obrovskej sily a rýchlosti prostredníctvom nanosystémov.
  • Nanotermológia. Aplikácia nanostrojov na efektívnu a rýchlu reguláciu lokálnej teploty.
  • Nanoenergie. Že by mohli byť efektívne, bezpečné a nízke vplyv na životné prostredie, ako riešenie energetickej krízy, ktorou sa začína XXI. storočie.
  • Ekologické riešenia. Ako nanotechnologické systémy na likvidáciu nebezpečného odpadu alebo likvidácie odpadu.

Príklady nanotechnológií

Niekoľko príkladov súčasnej aplikácie nanotechnológií problémy ľudia sú nasledovní:

  • Baktericídny čierny kremík. Austrálski a španielski vedci oznámili vytvorenie materiálu známeho ako „čierny kremík“, ktorého molekulárne zloženie zabraňuje, bez potreby pridávania produktov, šíreniu početných druhov grampozitívnych a gramnegatívnych baktérií, okrem zníženia účinnosti niektorých typov endospór.
  • Nanochirurgia pomocou robota. Švajčiarske laboratórium ETH Zürich sa pripravuje na testovanie svojho prvého magneticky navádzaného mikrorobota, známeho ako OctoMag, s ktorým sa očakáva, že bude schopný vykonávať mikrochirurgické zákroky bez otvorenia pacienta, a to jednoduchým vstreknutím do tela pomocou malej ihly. Podobné modely mikropúmp boli testované aj v USA, ktoré v prípade potreby uvoľňujú lieky do oka.

Nanotechnológia v medicíne

Nanovakcíny môžu pomôcť imunitnému systému bojovať proti chorobám.

Sľuby nanotechnológií pre pokrok v medicíne sú prinajmenšom ohromujúce. Vyššie sme uviedli niekoľko príkladov, ale stále je čo objavovať, ako napríklad:

  • Nanoliečba nevyliečiteľných chorôb. Nanotechnologické riešenia rakoviny, HIV/AIDS alebo Alzheimerovej choroby by mohli pochádzať z rúk biochemických robotov vstreknutých do ľudského tela.
  • Nanotechnologické spomalenie starnutia. Jedného dňa by sme mohli prostredníctvom nanočastíc bojovať proti starnutiu na molekulárnej úrovni a predĺžiť náš život ešte viac, čím by sme oddialili senilitu.
  • Nanovakcíny. Ochranné systémy proti chorobám založené na zavádzaní nanosystémov do tela, ktoré by sa starali o pomoc imunitný systém v boji proti všetkým druhom nových chorôb.
  • Genetické preprogramovanie. Pomocou nanorobotov by bolo možné upraviť našu DNA a postupne eliminovať gény, ktoré sú nositeľmi vrodených chorôb, nedostatkov a iných neduhov. Toto by zlepšilo kvalita života druhu vo všeobecnosti. To si, samozrejme, tiež vyžaduje do určitej miery prehodnotiť morálne zákony vedy.

Nanotechnológie a biotechnológie

Biotechnológia je aplikácia technologických riešení na problémy biologického charakteru. Vďaka zavedeniu nanovied sa dostáva na úplne novú úroveň.

Možnosť programovania alebo preprogramovania živých bytostí prostredníctvom nanotechnologického zásahu DNA by nám mohla umožniť viesť život na pohodlnejšie cesty. Kombinácia biotechnológie a nanotechnológie však bude zahŕňať významné etické a biologické riziká.

Ľudstvo veľmi dobre vie, čo sa stane, keď sa pokúsi hrať na Boha. Napríklad produkcia väčšieho počtu dojníc a s väčším množstvom mäsa, plodín odolných voči škodcom a pod., by mala ísť vždy ruka v ruke s úvahou o našom mieste v prirodzenom poriadku sveta.

!-- GDPR -->