Ez a cikk egy tervezett frissítés mindazokhoz, amelyeket tudott az emberiség által a legerősebb eszközökről: a nanotechnológiáról. Peter Diamandis, a neves vállalkozó és mérnök, az X-díj Alapítvány, a Planetary Resources és más kezdeményezések vezetője és alapítója vázolta látását arról, hogy mi történik a világ laboratóriumaiban, és milyen nanotechnológiai alkalmazások várnak az egészségügy, az energia és a környezetvédelem terén. környezet, anyagtudomány, adattárolás és feldolgozás.
Mivel a mesterséges intelligencia az utóbbi időben nagy figyelmet kapott, nagyon hamarosan hihetetlen áttöréseket kell hallanunk a nanotechnológia területén.
A nanotechnológia eredete
A legtöbb történész úgy gondolja, hogy a kifejezés eredete Richard Feynman fizikus és 1959. évi beszédében: "Rengeteg hely van az alábbiakban." Feynman beszédében elképzelte azt a napot, amikor a gépeket annyira lehet redukálni, és annyi információt kódolnak apró terekbe, hogy hihetetlen technológiai áttörések kezdődnek attól a naptól kezdve.
Eric Drexler "A teremtés motorjai: a nanotechnológia eljövo korszakai" című könyve valóban felfedte ezt az ötletet. Drexler azzal a gondolattal állt elő, hogy a nanomotorokat önmagában replikálják: gépeket, amelyeket más gépek építenek.
Mivel ezek a gépek programozhatók, nemcsak ezeknek a gépeknek a felépítésére használhatók, hanem bármire, amit csak akar. És mivel ez az építkezés atomi szinten zajlik, ezek a nanorobotok bármilyen anyagot (talaj, víz, levegő, bármi is) atomból képesek leválasztani, és bármit összeállítani belőle.
Drexler képet készített egy olyan világról, ahol egy egész Kongresszusi könyvtár beilleszthető egy cukorkocka méretű forgácsra, és ahol a környezeti súrolók egyenesen a levegőből dörzsölik a szennyeződéseket.
Promóciós videó:
De mielőtt feltárnánk a nanotechnológia lehetőségeit, mutassunk át az alapokat.
Mi az a "nanotechnológia"?
A nanotechnológia az 1–100 nanométer közötti nanoméretű nanoméretű tudomány, technika és technológia. Alapvetően atomi és molekuláris szinten manipulálnak és manipulálnak anyagokkal.
Hogy megértsék, képzeljük el, mi a nanométer:
- A Föld és a gyermekkocka aránya megközelíti a méter és a nanométer arányát.
- Ez milliószor kevesebb, mint a hangya hossza.
- A papírlap vastagsága körülbelül 100 000 nanométer.
- A vörösvértestek átmérője 7000–8000 nanométer.
- A DNS-lánc átmérője 2,5 nanométer.
A nanobot olyan gép, amely pontosan és atomszinten képes felépíteni és manipulálni a dolgokat. Képzeljen el egy olyan robotot, amely képes az atomok manipulálására, mint egy gyermek manipulálhatja a LEGO téglákat, bármit építve (C, N, H, O, P, Fe, Ni stb.) Az alapvető atomi építőelemekből. Noha néhány ember tagadja a nanorobotok jövőjét mint tudományos fantasztikát, meg kell értenie, hogy ma mindannyian életben vannak, köszönhetően a nanobotok számtalan műveletének milliárd sejtben. Adunk nekik biológiai elnevezéseket, mint például "riboszómák", de magjukban programozott gépek működésükkel vannak.
Érdemes különbséget tenni a "nedves" vagy a "biológiai" nanotechnológia között, amely a DNS-t és az élet gépeit felhasználva egyedi struktúrákat hoz létre fehérjékből vagy DNS-ből (mint építőanyagok), és a Drexler nanotechnológiája között, amely egy "összeszerelő", vagy gép létrehozását foglalja magában. 3D-s nyomtatásban részt vesz nanoméretű atomokkal, hogy hatékonyan hozzon létre bármilyen termodinamikailag stabil szerkezetet.
Vessen egy pillantást néhány nanotechnológia típusra, amelyekkel a kutatók küzdenek.
Különböző típusú nanobotok és alkalmazások
Általában nagyon sok nanorobot van. Itt csak néhány ezek közül.
- A lehető legkisebb motor. A németországi Mainzi Egyetem fizikusai egy csoportja a közelmúltban építette a legkisebb egy atomú motort. Mint minden más, ez a motor a hőenergiát mozgássá alakítja - de a legkisebb mértékben. Az atom az elektromágneses energia kúpjába csapdába esik, és lézerek segítségével felmelegítik és lehűtik, ami az atom előre-hátra mozog a kúpban, mint egy motor dugattyúja.
- 3D mozgó DNS nanomotorok. Az Ohio Állami Egyetemi gépészmérnökök összetett nanoméretű mechanikai alkatrészeket terveztek és építettek DNS-origami felhasználásával - bizonyítva, hogy ugyanazok az alapelvek, amelyek a teljes méretű gépekre vonatkoznak, alkalmazhatók a DNS-re is - és komplexeket képesek előállítani. ellenőrzött alkatrészek a jövőbeli nanorobotokhoz.
- Nanofinok. Az ETH Zürich és a Technion tudósai kifejlesztettek egy rugalmas "nanofin" -t 15 mikrométer hosszúságú és 200 nanométer vastagságú, polipirrol (Ppy) nanoszála formájában, amelyek másodpercenként 15 mikrométer sebességgel tudnak mozogni egy biológiai folyadékon. A nanofineket úgy lehet adaptálni, hogy gyógyszereket szállítsanak és mágneseket használnak, amelyek például a rákos sejtek célzásához vezetik őket a véráramban.
- Hangya nanomotor. A Cambridge-i Egyetem tudósai kifejlesztettek egy apró motort, amely képes a saját súlyának 100-szorosára hatni bármilyen izomra. Az új nanomotorok ahhoz vezethetnek, hogy a nanorobotok elég kicsik legyenek, hogy behatolhassanak az élő sejtekbe és legyőzzék a betegségeket - állítják a tudósok. Jeremy Baumberg, a Cavendish Laboratories professzora, aki a tanulmányt vezeti, az eszközt "hangyának" nevezte. Mint egy igazi hangya, a saját súlyának többszörösére is képes erőt kifejteni.
- Mikrorobotok a sperma típusa szerint. A Twente Egyetemen (Hollandia) és a Kairói Egyiptomban (Egyiptom) dolgozó tudósok olyan spermaszerű mikrorobókat fejlesztettek ki, amelyeket gyenge mágneses terek oszcillációjával lehetne vezérelni. Használhatók kifinomult mikromanipulációhoz és célzott terápiás feladatokhoz.
- robotok baktériumokon alapul. A Drexel Egyetem mérnökei kifejlesztettek egy módszert az elektromos mezők használatára, hogy segítsék a baktériumok által működtetett mikroszkopikus robotokat az akadályok felismerésében és az azokon való navigálásban. Az alkalmazások között szerepel a gyógyszer bejuttatása, az őssejtek manipulálása a növekedésük irányítása céljából, vagy a mikroszerkezet felépítése.
- Nano-rakéták. Több kutatócsoport nemrégiben építette fel a távoli vezérlésű nanoméretű rakéták nagy sebességű változatát a nanorészecskék és a biológiai molekulák kombinálásával. A tudósok remélik, hogy olyan rakétát fejlesztenek ki, amely bármilyen környezetben képes működni; például egy gyógyszer bejuttatása a test egy célterületére.
A nano- és mikromagazinok fő alkalmazási területei
Az ilyen nano- és mikromagazinok alkalmazási lehetőségei gyakorlatilag végtelenek. Például:
- Rák kezelés. A rákos sejtek pontosabb és hatékonyabb azonosítása és megsemmisítése.
- Kábítószer-leadó mechanizmus. Készítsen célzott gyógyszeradagolási mechanizmusokat a betegségek megelőzése és megelőzése érdekében.
- Orvosi képalkotás. Az olyan nanorészecskék létrehozása, amelyek meghatározott szövetekben összegyűlnek, majd a testet mágneses rezonancia képalkotás (MRI) eljárás segítségével átvizsgálják, olyan problémákat fedezhet fel, mint a cukorbetegség.
- Új érzékelő eszközök. A nanorobotok érzékelési és szkennelési tulajdonságainak hangolására gyakorlatilag korlátlan lehetőségekkel felfedezhetnénk testünket és hatékonyabban megmérhetjük a körülöttünk lévő világot.
- Információtároló eszközök. A Harvard Wyssnél dolgozó biomérnök és genetikus sikeresen 5,5 petata adatot - mintegy 700 terabájt - tárolt egy grammban a DNS-ben, ezerszer meghaladva a korábbi DNS-adatok sűrűségét.
- Új energiarendszerek. A nanorobotok szerepet játszhatnak a megújuló energiaforrások felhasználásának hatékonyabb rendszerének kidolgozásában. Vagy a modern gépeink energiahatékonyabbá válhatnak, így kevesebb energiára van szükségük, hogy ugyanabban a hatékonyságban működhessenek.
- Különösen erős anyag. Nagyon sok kutatás folyik a metamátyák területén. A kaliforniai Technológiai Intézet egy csoportja új típusú anyagot fejlesztett ki nanoméretű támaszokból, amelyek hasonlóak az Eiffel-toronyhoz, amely a történelem egyik legerősebb és legkönnyebbé vált.
- Intelligens ablakok és falak. Az elektrokróm eszközöket, amelyek dinamikusan megváltoztatják a színt egy potenciál alkalmazásakor, széles körben tanulmányozzák az energiahatékony intelligens ablakokban való alkalmazásra - amelyek fenntarthatják a helyiség belső hőmérsékletét, öntisztíthatók és így tovább.
- Mikro-szivacsok az óceánok tisztításához. A szén nanocsövekből készült szivacs, amely felszívja a vízszennyező anyagokat, például műtrágyákat, rovarirtókat és gyógyszereket, háromszor hatékonyabb, mint az előző lehetőségek.
- Replikátorok. Molekuláris összeszerelőként is ismertek. Ezek a javasolt eszközök kémiai reakciókat hajthatnak végre úgy, hogy a reaktív molekulákat atomi pontossággal rendezik el.
- Egészségügyi érzékelők. Ezek az érzékelők megfigyelhetik a vérkémiai képességeinket, értesíthetnek minket mindenről, ami történik, felismerhetik a szervezetben ártalmas ételeket vagy gyulladásokat stb.
- Agyunk összekapcsolása az internettel. Ray Kurzweil úgy véli, hogy a nanorobotok lehetővé teszik számunkra, hogy 2030-ban összekapcsoljuk biológiai idegrendszerünket a felhővel.
Mint láthatja, ez csak a kezdet. A lehetőségek szinte végtelenek.
A nanotechnológia képes megoldani a mai világ legnagyobb kihívásait. Javíthatják az emberi termelékenységet, biztosíthatják az összes szükséges anyagot, vizet, energiát és élelmiszert, megvédhetnek minket az ismeretlen baktériumoktól és vírusoktól, és csökkenthetik a világ megzavarásának okait.
Ha ez nem elég, akkor a nanotechnológia piaca hatalmas. 2020-ig a globális nanotechnológiai ipar 75,8 milliárd dolláros piacra nő.
ILYA KHEL