nanotechnologie

Technika

2022

Vysvětlíme, co je nanotechnologie, k čemu slouží a příklady. Kromě toho jeho aplikace v medicíně, biotechnologii a dalších oblastech.

Nanotechnologie vytváří „stroje“, které pracují na molekulární úrovni.

Co je to nanotechnologie?

Obecně řečeno, nanotechnologie je manipulace a výroba materiálů a artefaktů v a měřítko atomové nebo molekulární, tedy nanometrické. Je to velmi široké pole výzkum a aplikace stále v konsolidaci.

Nanotechnologie zahrnuje hmota subatomární, stejně jako specifické znalosti disciplínách vědecké jako organická chemie, molekulární biologie, polovodiče, mikrovýroba a Věda povrchy, mimo jiné.

Velmi zjednodušeně řečeno, nanotechnologie začíná myšlenkou stavby mikroskopických strojů, pomocí kterých lze vyrábět nové materiály jedinečné a zvláštní molekulární konfigurace.

Povaha mnoha z těchto „strojů“ však není podobná těm, které používáme v našem každodenním životě, ale mohou se skládat z virus Geneticky „přeprogramované“ a další biotechnologické prostředky. V důsledku toho toto technika je to nekonečný zdroj možností a samozřejmě i nebezpečí.

Kromě toho byly prostřednictvím nanotechnologií vybudovány nanomateriály, které jsou v ní neexistující prvky Příroda a úžasné vlastnosti. Byly vytvořeny modifikací molekul stávajících materiálů.

Otevřelo se tak gigantické pole výzkumu s prakticky nekonečnými aplikacemi, které jsou stále ve fázi definice a experimentování. Nanotechnologie slibuje, že s sebou přinese novou průmyslovou a vědecko-technologickou revoluci.

Historie nanotechnologií

V roce 1959 byla poprvé diskutována možnost nanotechnologie a nanovědy. První, kdo se o nich zmínil, byl nositel Nobelovy ceny za fyziku, Američan Richard Feynman (1918-1988), během svého projevu na Caltechu (Kalifornie, USA), ve kterém teoretizoval o syntéze přímou manipulací atomy.

Termín „nanotechnologie“ však zavedl v roce 1974 Japonec Norio Taniguchi (1912-1999). Od té doby mnozí snili nebo teoretizovali o možnosti těchto typů pokročilých strojů a materiálů.

Na popularizaci termínu se podílel například americký inženýr Kim Eric Drexler (1955-) a tento typ výzkumu, který se velkou měrou zasloužil o formální začátek oboru nanotechnologie v 80. letech 20. století, reaguje na pokroky čas v mikroskopie a objev fullerenů v roce 1985.

Od roku 2000 se nanomateriály začaly využívat průmyslově. V reakci na vlády světa začaly investovat obrovské částky do výzkumu a vývoje nanotechnologií.

Jeho aplikace do oblasti biochemie, lékařství a genetické inženýrství projevily se krátce poté. Dnes se jedná o jeden z vědních oborů s největší platností a poptávkou i v zemích tzv. třetího světa.

K čemu je nanotechnologie?

V základních termínech je nanotechnologie typem materiálového inženýrství v atomovém nebo molekulárním měřítku. To znamená, že vám umožňuje manipulovat s hmotou v nekonečně malém měřítku, mezi 1 a 100 nanometry, tedy o velikosti molekuly DNA (2 nm) a a bakterie rodu Mycoplasma (200 nm).

Proto jsou výhody nanotechnologie prakticky nekonečné: od zásahu do chemického složení živé bytosti, což umožňuje modifikovat DNA mikroskopické živé bytosti a „naprogramovat“ je tak, aby prováděly určité biochemické úkoly, až po výrobu nových materiálů s jedinečnými vlastnostmi, nazývaných nanomateriály.

Aplikace nanotechnologií

Nanotechnologie vyrábí pesticidy nebo hnojiva, která spolupracují se zemědělstvím.

Některé ze současných aplikací nanotechnologie mají co do činění s:

  • Textilní průmysl. Vytváření inteligentních tkanin, které jsou schopné předprogramovaného chování v čipech nebo jiných elektronických nástrojích, takže jsou samočisticí, odpuzují skvrny nebo jsou schopné měnit zbarvení a z teplota.
  • Zemědělský design. Vypracování pesticidy, pesticidy a hnojiva s řízenou biochemií, které umožňují zlepšení půdy, dále nanosenzory pro detekci podzemní vody, koncentrace živin atd.
  • Podpora pro hospodářská zvířata. Výroba prostřednictvím nanočástic vakcín a léků, které se starají o Zdraví hospodářská zvířata nebo nanosenzory schopné upozornit na přítomnost nemocí, parazity, atd.
  • Potravinářský průmysl. V této oblasti jsou vyvíjeny potravinové senzory, tedy prvky, které dokážou ověřit životaschopnost jídlo, až po nanoobaly pro něj, speciálně navržené pro zpomalení přirozeného procesu rozkladu potravin.
  • Nanofarmaka. Jedná se o první generaci produkty Farmakologické produkty navržené s nanosystémy, schopné efektivně a specificky distribuovat účinné látky léčiv, získávat lepší a rychlejší výsledky a minimalizovat vedlejší škody.

Na druhou stranu, průmysl si jako budoucí oblasti výzkumu představuje následující:

  • Nanoinformatika. Návrh počítačových systémů obrovského výkonu a rychlosti prostřednictvím nanosystémů.
  • Nanotermologie. Aplikace nanostrojů pro efektivní a rychlou regulaci místní teploty.
  • Nanoenergie. Že by mohly být účinné, bezpečné a nízké zásah do životního prostředí, jako řešení energetické krize, kterou začíná XXI. století.
  • Ekologická řešení. Jako nanotechnologické systémy pro likvidaci nebezpečných odpadů nebo likvidaci odpadků.

Příklady nanotechnologií

Několik příkladů současné aplikace nanotechnologií problémy lidé jsou následující:

  • Baktericidní černý křemík. Australští a španělští vědci oznámili vytvoření materiálu známého jako „černý křemík“, jehož molekulární složení zabraňuje, bez potřeby přidaných produktů, proliferaci mnoha druh grampozitivních a gramnegativních bakterií, navíc snižuje účinnost některých typů endospor.
  • Nanochirurgie pomocí robota. Švýcarská laboratoř ETH Zürich se chystá otestovat svého prvního magneticky naváděného mikrorobota známého jako OctoMag, u kterého se očekává, že bude schopen provádět mikrochirurgické zákroky bez otevření pacienta, pouhým vstříknutím do těla malou jehlou. Podobné modely mikropump byly také testovány v USA, které v případě potřeby uvolňují léky do oka.

Nanotechnologie v medicíně

Nanovakcíny mohou pomoci imunitnímu systému bojovat s nemocemi.

Sliby nanotechnologií pro pokrok medicíny jsou přinejmenším ohromující. Výše jsme uvedli několik příkladů, ale stále je co objevovat, jako například:

  • Nanoléčby nevyléčitelných nemocí. Nanotechnologická řešení rakoviny, HIV/AIDS nebo Alzheimerovy choroby by mohla pocházet z rukou biochemických robotů vstřikovaných do lidského těla.
  • Nanotechnologické zpomalení stárnutí. Jednoho dne bychom mohli prostřednictvím nanočástic bojovat proti stárnutí na molekulární úrovni a ještě více prodloužit náš život a oddálit senilitu.
  • Nanovakcíny. Ochranné systémy proti nemocem založené na zavádění nanosystémů do těla, které by se staraly o pomoc imunitní systém v boji proti všem druhům nových nemocí.
  • Genetické přeprogramování. Pomocí nanorobotů by bylo možné upravit naši DNA a postupně eliminovat geny, které jsou nositeli vrozených chorob, nedostatků a dalších neduhů. To by zlepšilo kvalita života druhu obecně. To samozřejmě také vyžaduje do určité míry přehodnotit morální zákony vědy.

Nanotechnologie a biotechnologie

Biotechnologie je aplikace technologických řešení problémy biologické povahy. Díky zavedení nanověd se dostává na zcela novou úroveň.

Možnost programování nebo přeprogramování živých bytostí prostřednictvím nanotechnologického zásahu DNA by nám mohla umožnit vést život k pohodlnějším cestám. Kombinace biotechnologie a nanotechnologie však bude zahrnovat významná etická a biologická rizika.

Lidstvo moc dobře ví, co se stane, když se pokusí hrát si na Boha. Například produkce více dojnic a s větším množstvím masa, plodin odolných vůči škůdcům atd. by vždy měla jít ruku v ruce s úvahou o našem místě v přirozeném řádu světa.

!-- GDPR -->