Що таке нанотехнології

Що таке нанотехнології

Дивно, що для нас непоміченим пройшло подія, коли людина вперше перемістив окремий атом з одного місця на інше. Проникнення в мікросвіт в такій мірі, що стало можливим впливати на окремі атоми і молекули, є не менш значущою подією, ніж політ в космос. Виникнення нанотехнологій відкрило широкі можливості для людини у всіх сферах його діяльності.

Інструкція

  1. Існують різні визначення нанотехнологій. У найбільш простому і загальному вираженні нанотехнології — це комплекс способів і прийомів, що дозволяють створювати, контролювати і змінювати об’єкти, що складаються з елементів розмірами менше 100 нанометрів. Цим елементам присвоєно назву наночастинок, їх розміри коливаються від 1 до 100 нанометрів (нм). 1 нм дорівнює 10-9 метра. Щоб мати уявлення про цю величині, буде корисно знати, що розміри більшість атомів коливається в діапазоні від 0,1 до 0,2 нм, а людський волосся має товщину 80 000 нм.
  2. Привабливість нанотехнологій для людини полягає в тому, що з їх допомогою можна отримувати наноматеріали, що володіють такими властивостями, яких не мають ні окремі атоми і молекули, ні звичайні матеріали, що складаються з них. Виявилося, що якщо зібрати атоми або молекули (або їх групи) трохи іншим, відмінним від звичайного способу чином, отримані структури знаходять дивовижні властивості. Причому не тільки тоді, коли вони існують самі по собі. Будучи впровадженими в звичайні матеріали, вони змінюють і їх властивості.

    Нанотехнології вже зараз досить широко застосовуються в різних областях людської діяльності, і є всі підстави вважати, що з часом це застосування стане просто безмежним.
  3. В даний час розрізняють декілька класів наноматеріалів.

    Нановолокна — волокна, які мають діаметр менше 100 нм, довжину — декількох сантиметрів. Нановолокна застосовуються в біомедицині, при виготовленні тканин, фільтрів, в якості армуючого матеріалу при виготовленні пластика, кераміки, інших нанокомпозитів.
  4. Наножідкості — різні колоїдні розчини, в яких рівномірно розподілені наночастинки. Наножідкості використовуються в електронних мікроскопах, вакуумних печах, в автомобілебудуванні (зокрема, в якості магнітної рідини, що зменшує тертя між труться деталями).
  5. Нанокристали — наночастинки з упорядкованим будовою речовини. Своєю вираженої огранюванням вони схожі на звичайні кристали. Їх застосовують в електролюмінесцентних панелях, у флуоресцентних маркерах і пр.

    Графен, що представляє собою кристалічну решітку атомів вуглецю завтовшки в один атом, вважають матеріалом майбутнього. Його міцність перевершує міцність сталі і алмазу. Широке використання графена передбачається як елемент мікросхем, де він, завдяки своїй високій теплопровідності, зможе замінити кремній і мідь. Його мала товщина дозволить створювати дуже тонкі прилади.
  6. Багатообіцяючими бачаться перспективи використання нанотехнологій в медицині. Нанокапсули і наноскальпелі обіцяють внести переворот в боротьбу людини з хворобами. Вони дозволять безпосередньо спілкуватися з кожною клітиною людського тіла, долати, якщо це необхідно, іммуноотторженіе, локалізованої впливати на віруси і бактерії, діагностувати осередок хвороби молекулярного розміру.
  7. В нанотехнологіях доводиться впливати на окремі атоми і молекули. Щоб робити це, необхідно мати інструменти, розміри яких порівнянні з розмірами самих об’єктів. Розробка таких інструментів є одним з основних завдань нанотехнологій. Вживаний в даний час скануючий зондовий мікроскоп (СЗМ), дозволяє не лише бачити окремі атоми, а й прямо впливати на них, переміщаючи їх з однієї точки в іншу.
  8. Можливо, в майбутньому копітку роботу зі складання атомів і молекул вдасться покласти на нанороботів — мікроскопічних «істот», порівнянних за розміром з атомами і молекулами і спроможних виконувати певну роботу. Як двигуни для нанороботів передбачається використовувати нанодвігателі — молекулярні ротори створюють крутний момент при повідомленні їм енергії, молекулярні пропелери (гвинтоподібні молекули, здатні обертатися завдяки своїй формі) і ін Досить реальним виглядає і використання нанороботів в медицині. Впроваджені в наш організм, вони будуть наводити там порядок при виникненні хвороб.