Нанотехнології: відмінності між версіями

В даний час вже є дослідні зразки наноконтейнерів для прицільної доставки ліків до уражених [[Орган (анатомія)|органів]] і нановипромінювачів для знищення [[Злоякісна пухлина|злоякісних пухлин]]; для створення матеріалів, необхідних при лікуванні опіків і ран; у [[стоматолог]]ії; у [[Косметологія|косметології]].

За [[прогноз]]ами журналу [[Scientific American]], вже в найближчому майбутньому з'являться медичні пристрої розміром з [[Поштова марка|поштову марку]]. Їх достатньо буде накласти на рану. Цей пристрій самостійно проведе аналіз крові, визначить, які медикаменти необхідно використовувати, і уприсне їх в [[кров]].

Експерти [[Європейська комісія|Європейської комісії]] склали наступний перелік найважливіших на їхню думку розділів нанобіотехнологій на майбутні 15-20 років<ref>[http://www.nanojournal.ru/science.aspx?cat_id=718&d_no=771&print=1&back_url=%2fscience.aspx%3fcat_id%3d718%26d_no%3d771 Нанобиотехнологии за рубежом: взгляд экспертов {{ref-ru}}]</ref>:

* створення нових [[Лікарські засоби|лікарських засобів]];

* [[геноміка]] і [[протеоміка]];

* молекулярні [[Біосенсор|біосенсори]];

Особливі надії на нанотехнології покладають фахівці у галузі електроніки та інформаційних технологій. У [[1965]] році можна було вмістити на одному [[чип]]і лише 30 [[транзистор]]ів. У [[1971]] році&nbsp;— 2 тис. Нині один чип містить близько 40&nbsp;млн транзисторів величиною 130–180 нанометрів, і з'явилися повідомлення, що вдалося створити транзистор розміром 90 нанометрів. Цей процес зробив складну електронну і [[Комп'ютерна техніка|комп'ютерну техніку]] доступною для більшості споживачів: у [[1968]] році один транзистор коштував у [[США]] $1, нині за ці гроші можна придбати 50&nbsp;млн транзисторів.

У [[1965]] році [[Гордон Мур]], фахівець у сфері фізичної хімії, зробив знамените передбачення, яке було названо «[[Закон Мура]]». «Закон Мура» проголошує, що число транзисторів на чипі буде подвоюватися кожні 18 місяців. Протягом декількох десятиріч цей прогноз доводив свою точність. Нині виробники комп'ютерних чипів зіштовхнулись із складностями [[Мініатюризація (біологія)|мініатюризації]]: щоб підтверджувати «Закон Мура», потрібно, щоб транзистор був не більшим 9 нанометрів. За прогнозом Міжнародного Консорціуму Напівпровідникових Компаній, цей рівень розвитку технології буде досягнуто до [[2016]] року.

[[Армія|Військові дослідження]] у світі ведуться в шести основних сферах: технології створення і протидії [[Радар|«невидимості»]] (відомі літаки-невидимки, створені на основі технології [[Стелс (технологія)|stealth]]), енергетичні ресурси, системи (наприклад, які дозволяють автоматично лагодити пошкоджену поверхню [[танк]]а або [[літак]]а), що самостійно відновлюються, зв'язок, а також пристрої виявлення [[Біологічне забруднення|хімічних і біологічних забруднень]]. Передбачалося, що в [[2008]] роціроку, буде представлено перші бойові [[Робототехніка|наномеханізми]].

=== [[Екологія]] ===

Нанотехнології здатні також стабілізувати екологічну обстановку. Нові види промисловості не вироблятимуть [[Відходи|відходів]], що отруюють [[Земля|планету,]] а [[наноробот]]и зможуть знищувати наслідки старих забруднень. Крім того, нанотехнології нині використовуються для фільтрації води і інших рідин.

=== [[Сільське господарство]] ===

Нанотехнології здатні здійснити [[Революція|революцію]] в сільському господарстві. Молекулярні [[робот]]и можуть виробляти їжу, замінивши сільськогосподарські рослини і [[Тварини|тварин]]. Наприклад, теоретично можливо виробляти молоко прямо з [[Трав'янисті рослини|трави]], минаючи проміжну ланку&nbsp;— [[Корова|корову]].

=== [[Енергетика]] ===

Завдяки нанотехнологіям вченим вдається домогтися все кращого поглинання сонячної енергії. Однією із прогресивних компаній, що здійснює дослідження у цій галузі, є Sandia National Laboratories. Її фото-поглинальні плівки характеризуються на 20% кращим [[Фотоефект|фотоелектричним ефектом]], ніж сучасні сонячні [[Сонячна енергетика|елементи на основі кремнію]].

[[Hydrocarbon Technologies]], дочірня компанія відомої американської компанії [[Headwaters]], розробила методику обробки вугілля за допомогою нанотехнологій на молекулярному рівні таким чином, щоб створити з нього екологічно чисте рідке пальне. Саме потреба, у заміні нафти сприяла тому, що китайська компанія [[Shenua Group]] ще [[2002]] року, стала партнером американців, і почала застосовувати отримане штучне пальне замість мазуту. Нанометод NxCat?, створений на іншій дочірній компанії Nanokinetix, дозволяє наповнювачам автомобільних каталізаторів ловити летючі органічні залишки вихлопних газів. А компанія [[Nanoforce]] зробила ставку на використання [[Каталізатор|нанокаталізаторів]] для очищення нафти та на технологію збору врожаю за допомогою нанометоду Poly-Web&nbsp;— мікроскопічних водоростей, що використовуються для виробництва [[Біоетанол|біоетанолу]].

[[Світловий діод|Світлові діоди]] належать до зовсім іншої області застосування нанотехнологій. Японська компанія [[Nichia]] є на сьогодні провідним виробником техніки освітлення на основі нанотехнологій. Їхні світлові діоди у багато разів ефективніші за звичайні лампочки. А якщо взяти до уваги, що 20% світової енергії витрачається на [[Прожекторне освітлення|освітлення]], стає зрозуміло&nbsp;— перехід від звичайних ламп на [[Світлодіодна лампа|світлові діоди]] дозволить досить суттєво [[Енергозберігаюча лампа|економити енергетичні ресурси]].

Один нанометр (нм) дорівнює однієї мільярдної, або 10⁻⁹ [[Метр|метра]]. Для порівняння, типові довжини зв'язок вуглець-[[вуглець]], або відстані між цими атомами у молекулі, знаходяться у межах 0.12-0.15 нм, а подвійна [[ДНК|спіраль ДНК]], має діаметр близько 2 нм. З іншого боку, найменші клітинні форми життя[[Бактерії|, бактерії]] з роду [[Мікоплазма|Mycoplasma]], мають близько 200 нм завдовжки.

Галузі [[Фізика|фізики]], такі як наноелектроніка, наномеханіка, нанофотоніка та [[наноіоніка]] розвивалися протягом останніх декількох десятиліть, щоби забезпечити основне наукове підґрунтя нанотехнологій.

ПриПід виконаннічас виконання подібних маніпуляцій, виникає ряд технічних труднощів. Зокрема, потрібно створення умов надвисокого [[Вакуум|вакууму]] (10⁻¹¹ тор), необхідно охолоджувати підкладку і мікроскоп до наднизьких [[Температура|температур]] (4-10 К), поверхню підкладки повинна бути одна транзакція чистою і атомарно гладкою, для чого застосовуються спеціальні методи її приготування. [[Охолодження]] підкладки проводиться з метою зменшення поверхневої дифузії загрожених атомів, охолодження мікроскопа дозволяє позбутися від термодрейфа.

Проте, ву більшості випадків, немає необхідностіпотреби маніпулювати окремими атомами або наночастинками і достатньо звичайних лабораторних умов для вивчення об'єктів, що цікавлять.

Сучасна тенденція до мініатюризації показала, що речовина може мати зовсім нові властивості, якщо взяти дуже маленьку частинку цієї речовини. Частинки розмірами від 1 до 100 нанометрів зазвичай називають «[[наночастинка]]ми». Так, наприклад, виявилося, що наночастки деяких матеріалів мають дуже хороші каталітичні і [[Адсорбція|адсорбційні]] властивості. Інші матеріали показують дивовижні [[Оптична ілюзія|оптичні]] властивості, наприклад, надтонкі плівки органічних матеріалів застосовують для виробництва сонячних батарей. Такі батареї, хоч і мають порівняно низьку квантову ефективність, зате більш дешеві і можуть бути механічно гнучкими. Вдається домогтися взаємодії штучних наночастинок з природними об'єктами нанорозмірів&nbsp;— білками, нуклеїновими кислотами і іншими. Ретельно очищені наночастинки можуть самовистроюватися в певні структури. Така структура містить строго впорядковані наночастинки і також часто проявляє незвичайні властивості.

   <nowiki> </nowiki>[[Дезоксирибонуклеїнова кислота|ДНК]]-нанотехнології використовують специфічність Уотсона-Кріка basepairing задля побудови певних

    Продуктивні наносистеми "системи наносистем", які будуть складними та вироблятимуть атомарно-точні деталі для інших наносистем, не обов'язково використовуючи нові нанорозмірні-емерджентні властивості, але добре зрозумілі основи [[Виробництво|виробництва]]. Через дискретну (тобто атомну) [[Матерія|природу матерії]] і можливість експоненціального зростання, цей етап розглядається як основа іншої промислової революції. Михайло Роко, один з архітекторів Національної Нанотехнологічної Ініціативи США, запропонував чотири стани нанотехнологій, які, здається, паралельно технічному прогресу та [[Промислова революція|промисловій революції]], поступово здійснюватимуть перехід від пасивних до активних наноструктур.

* [[Фулерени]]&nbsp;— молекулярні сполуки, що належать класу аллотропних форм вуглецю (інші&nbsp;— [[алмаз]], [[карбін]] і [[Графіт|графіт)]] і які становлять опуклі замкнені [[Многогранник|багатогранники]], складені з парного числа трьохкоординованих атомів вуглецю.

* [[Графен]]&nbsp;— моношар атомів вуглецю, отриманий у жовтні [[2004]] року в Манчестерському університеті (The University Of Manchester). [[Графен]] можна використовувати, як детектор молекул (NO 2), що дозволяє детектувати прихід і відхід одиничних молекул. Графен має високу рухливість приза кімнатнійкімнатної температурітемператури, завдяки чому як тільки вирішать проблему формування забороненої зони цього напівметалнапівметалу, обговорюютьобговорять графен як перспективний матеріал, який замінить кремній в [[Мікросхема|інтегральних мікросхемах.]]

* Наноаккумулятори&nbsp;— на початку [[2005]] року компанія Altair Nanotechnologies (США) оголосила про створення інноваційного нанотехнологічного матеріалу для електродів [[Літій-іонний акумулятор|літій-іонних акумуляторів]]. [[Акумулятор]]и з Li 4 Ti 5 O 12 електродами мають час зарядки 10-15 хвилин. У лютому 2006 року компанія почала виробництво акумуляторів на своєму заводі в [[Індіана|Індіані]]. У березні [[2006]] Altairnano і компанія Boshart Engineering уклали угоду про спільне створення [[Електромобіль|електромобіля]]. У травні 2006, успішно завершилися випробування автомобільних наноаккумуляторов. У липні 2006 Altair Nanotechnologies отримала перше замовлення на поставку літій-іонних акумуляторів для електромобілів.