νανοτεχνολογία

Τεχνολογία

2022

Εξηγούμε τι είναι η νανοτεχνολογία, σε τι χρησιμεύει και παραδείγματα. Επιπλέον, οι εφαρμογές του στην ιατρική, τη βιοτεχνολογία και άλλους τομείς.

Η νανοτεχνολογία δημιουργεί «μηχανές» που λειτουργούν σε μοριακό επίπεδο.

Τι είναι η νανοτεχνολογία;

Σε γενικές γραμμές, η νανοτεχνολογία είναι ο χειρισμός και η κατασκευή υλικών και αντικειμένων σε κλίμακα ατομική ή μοριακή, δηλαδή νανομετρική. Είναι ένα πολύ ευρύ πεδίο του έρευνα και εφαρμογές ακόμη σε ενοποίηση.

Η νανοτεχνολογία περιλαμβάνει ύλη υποατομική, καθώς και η ειδική γνώση του πειθαρχίες επιστημονική όπως οργανική χημεία, μοριακή βιολογία, ημιαγωγοί, μικροκατασκευή και επιστήμη επιφάνειες, μεταξύ άλλων.

Με πολύ απλά λόγια, η νανοτεχνολογία ξεκινά από την ιδέα της κατασκευής μικροσκοπικών μηχανών με τις οποίες θα παράγονται νέα υλικά μοναδικής και ιδιαίτερης μοριακής διαμόρφωσης.

Ωστόσο, η φύση πολλών από αυτές τις «μηχανές» δεν είναι παρόμοια με αυτές που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή, αλλά μπορεί κάλλιστα να αποτελείται από ιός Γενετικά «επαναπρογραμματισμένα» και άλλα βιοτεχνολογικά μέσα. Κατά συνέπεια, αυτό τεχνολογία είναι μια άπειρη πηγή πιθανοτήτων και, φυσικά, κινδύνων.

Επιπλέον, μέσω της νανοτεχνολογίας, έχουν κατασκευαστεί νανοϋλικά, τα οποία είναι ανύπαρκτα στοιχεία στο φύση και καταπληκτικές ιδιότητες. Δημιουργήθηκαν από την τροποποίηση του μόρια των υπαρχόντων υλικών.

Έτσι, έχει ανοίξει ένα τεράστιο πεδίο έρευνας με σχεδόν άπειρες εφαρμογές, οι οποίες είναι ακόμη υπό καθορισμό και πειραματισμός. Η νανοτεχνολογία υπόσχεται να φέρει μαζί της μια νέα βιομηχανική και επιστημονική-τεχνολογική επανάσταση.

Ιστορία της νανοτεχνολογίας

Το 1959 συζητήθηκε για πρώτη φορά η δυνατότητα της νανοτεχνολογίας και της νανοεπιστήμης. Ο πρώτος που αναφέρθηκε σε αυτά ήταν ο νικητής του βραβείου Νόμπελ Φυσικής, ο Αμερικανός Richard Feynman (1918-1988), κατά τη διάρκεια της ομιλίας του στο Caltech (Καλιφόρνια, ΗΠΑ), στην οποία διατύπωσε τη θεωρία για τη σύνθεση με άμεσο χειρισμό του άτομα.

Ωστόσο, ο όρος «νανοτεχνολογία» επινοήθηκε το 1974 από τον Ιάπωνα Norio Taniguchi (1912-1999). Από τότε, πολλοί έχουν ονειρευτεί ή έχουν κάνει θεωρίες για τη δυνατότητα αυτών των τύπων προηγμένων μηχανών και υλικών.

Για παράδειγμα, ο Αμερικανός μηχανικός Kim Eric Drexler (1955-) συμμετείχε στη διάδοση του όρου και αυτού του είδους η έρευνα, ευθύνεται σε μεγάλο βαθμό για την επίσημη έναρξη του πεδίου μελέτης της νανοτεχνολογίας στη δεκαετία του 1980. , ανταποκρίνεται στις προόδους του ο χρόνος μέσα μικροσκοπία και η ανακάλυψη των φουλερενίων το 1985.

Από το έτος 2000 τα νανοϋλικά άρχισαν να χρησιμοποιούνται βιομηχανικά. Σε απάντηση το κυβερνήσεις του κόσμου άρχισε να επενδύει τεράστια ποσά στην έρευνα και ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας.

Οι εφαρμογές του στον τομέα του βιοχημεία, ιατρική και γενετική μηχανική έγιναν εμφανείς λίγο αργότερα. Σήμερα είναι ένα από τα επιστημονικά πεδία με τη μεγαλύτερη εγκυρότητα και ζήτηση ακόμη και σε χώρες του λεγόμενου Τρίτου Κόσμου.

Σε τι χρησιμεύει η νανοτεχνολογία;

Με βασικούς όρους, η νανοτεχνολογία είναι ένας τύπος μηχανικής υλικών σε ατομική ή μοριακή κλίμακα. Αυτό σημαίνει ότι σας επιτρέπει να χειρίζεστε την ύλη σε απείρως μικρή κλίμακα, μεταξύ 1 και 100 νανόμετρων, δηλαδή περίπου στο μέγεθος ενός μορίου DNA (2 nm) και α βακτήριο του γένους Mycoplasma (200 nm).

Επομένως, τα οφέλη της νανοτεχνολογίας είναι ουσιαστικά άπειρα: από την παρέμβαση στη χημική σύνθεση του ζωντανά όντα, επιτρέποντας έτσι την τροποποίηση του DNA του μικροσκοπικά έμβια όντα και να τα «προγραμματίσουν» να εκτελούν ορισμένες βιοχημικές εργασίες, μέχρι την κατασκευή νέων υλικών με μοναδικές ιδιότητες, που ονομάζονται νανοϋλικά.

Εφαρμογές Νανοτεχνολογίας

Η νανοτεχνολογία παράγει φυτοφάρμακα ή λιπάσματα που συνεργάζονται με τη γεωργία.

Μερικές από τις τρέχουσες εφαρμογές της νανοτεχνολογίας έχουν να κάνουν με:

  • Βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας. Η δημιουργία έξυπνων υφασμάτων, ικανών για προ-προγραμματισμένες συμπεριφορές σε τσιπ ή άλλα ηλεκτρονικά όργανα, ώστε να είναι ικανά να είναι αυτοκαθαριζόμενα, απωθητικά λεκέδων ή να μπορούν να αλλάξουν χρωματισμός και του θερμοκρασία.
  • Αγροτικός σχεδιασμός. Επεξεργασία του Φυτοφάρμακα, φυτοφάρμακα και λιπάσματα με ελεγχόμενη βιοχημεία που επιτρέπουν τη βελτίωση της εδάφη, καθώς και νανοαισθητήρες για ανίχνευση υπόγειων υδάτων, συγκέντρωση θρεπτικών ουσιών κ.λπ.
  • Υποστήριξη της κτηνοτροφίας. Παραγωγή μέσω νανοσωματιδίων εμβολίων και φαρμάκων για τη φροντίδα του Υγεία ζώα ή νανοαισθητήρες ικανοί να προειδοποιούν για την παρουσία ασθενειών, παράσιτα, και τα λοιπά.
  • Βιομηχανία τροφίμων. Σε αυτόν τον τομέα, αναπτύσσονται αισθητήρες τροφίμων, δηλαδή στοιχεία που μπορούν να επαληθεύσουν τη βιωσιμότητα του τροφή, σε νανο-συσκευασία για αυτό, ειδικά σχεδιασμένη για να επιβραδύνει τη φυσική διαδικασία αποσύνθεσης των τροφίμων.
  • Νανοφαρμακευτικά. Είναι μια πρώτη γενιά του προϊόντα Φαρμακολογικά προϊόντα σχεδιασμένα με νανοσυστήματα, ικανά να διανέμουν αποτελεσματικά και συγκεκριμένα τις δραστικές ενώσεις των φαρμάκων, να επιτυγχάνουν καλύτερα και ταχύτερα αποτελέσματα και να ελαχιστοποιούν τις παράπλευρες ζημιές.

Από την άλλη πλευρά, το βιομηχανία οραματίζεται ως μελλοντικά πεδία έρευνας τα ακόλουθα:

  • Νανοπληροφορική. Ο σχεδιασμός ηλεκτρονικών συστημάτων τεράστιας ισχύος και ταχύτητας μέσω νανοσυστημάτων.
  • Νανοθερμολογία. Εφαρμογή νανομηχανών για αποτελεσματική και γρήγορη ρύθμιση της τοπικής θερμοκρασίας.
  • Νανοενέργειας. Ότι θα μπορούσαν κάλλιστα να είναι αποτελεσματικά, ασφαλή και χαμηλά περιβαλλοντική επίπτωση, ως λύση στην ενεργειακή κρίση με την οποία ξεκινά ο XXI αιώνας.
  • Περιβαλλοντικές λύσεις. Ως νανοτεχνολογικά συστήματα για τη διάθεση επικίνδυνων απορριμμάτων ή τη διάθεση απορριμμάτων.

Παραδείγματα Νανοτεχνολογίας

Μερικά παραδείγματα της τρέχουσας εφαρμογής νανοτεχνολογίας σε προβλήματα οι άνθρωποι είναι οι εξής:

  • Βακτηριοκτόνο μαύρο πυρίτιο. Αυστραλοί και Ισπανοί επιστήμονες ανακοίνωσαν τη δημιουργία ενός υλικού που είναι γνωστό ως «μαύρο πυρίτιο», του οποίου η μοριακή σύνθεση αποτρέπει, χωρίς την ανάγκη πρόσθετων προϊόντων, τον πολλαπλασιασμό πολλών είδος των gram-θετικών και gram-αρνητικών βακτηρίων, εκτός από τη μείωση της αποτελεσματικότητας ορισμένων τύπων ενδοσπόρων.
  • Νανοχειρουργική με χρήση ρομπότ. Το ελβετικό εργαστήριο ETH Zürich ετοιμάζεται να δοκιμάσει το πρώτο μαγνητικά καθοδηγούμενο μικρο-ρομπότ του, γνωστό ως OctoMag, με το οποίο αναμένεται να μπορεί να πραγματοποιεί μικροχειρουργικές επεμβάσεις χωρίς να ανοίγει τον ασθενή, απλώς με ένεση στο σώμα μέσω μιας μικρής βελόνας. Παρόμοια μοντέλα μικροαντλιών έχουν επίσης δοκιμαστεί στις ΗΠΑ, απελευθερώνοντας φάρμακα στο μάτι όταν χρειάζεται.

Η νανοτεχνολογία στην ιατρική

Τα νανοεμβόλια μπορούν να βοηθήσουν το ανοσοποιητικό σύστημα να καταπολεμήσει τις ασθένειες.

Οι υποσχέσεις της νανοτεχνολογίας για την πρόοδο της ιατρικής είναι τουλάχιστον συγκλονιστικές. Παραπάνω δώσαμε μερικά παραδείγματα αυτού, αλλά υπάρχουν ακόμα πολλά να ανακαλύψουμε, όπως:

  • Νανοθεραπείες για ανίατες ασθένειες. Οι νανοτεχνολογικές λύσεις για τον καρκίνο, το HIV/AIDS ή τη νόσο του Αλτσχάιμερ θα μπορούσαν να προέλθουν από τα χέρια βιοχημικών ρομπότ που ενίονται στο ανθρώπινο σώμα.
  • Νανοτεχνολογική επιβράδυνση της γήρανσης. Μια μέρα θα μπορούσαμε, μέσω των νανοσωματιδίων, να καταπολεμήσουμε τη γήρανση σε μοριακό επίπεδο και να παρατείνουμε τη διάρκεια ζωής μας ακόμη περισσότερο, καθυστερώντας τη γεροντότητα.
  • Νανοεμβόλια. Συστήματα προστασίας από ασθένειες που βασίζονται στην εισαγωγή νανοσυστημάτων στον οργανισμό, τα οποία θα φρόντιζαν να βοηθήσουν την ανοσοποιητικό σύστημα στην καταπολέμηση κάθε είδους νέων ασθενειών.
  • Γενετικός επαναπρογραμματισμός. Χρησιμοποιώντας νανορομπότ, θα ήταν δυνατό να τροποποιήσουμε το DNA μας και να εξαλείψουμε σταδιακά τα γονίδια που φέρουν συγγενείς ασθένειες, ανεπάρκειες και άλλες ασθένειες. Αυτό θα βελτίωνε την ποιότητα ζωής του είδους γενικά. Αυτό, φυσικά, απαιτεί επίσης την επανεξέταση των ηθικών νόμων της επιστήμης σε κάποιο βαθμό.

Νανοτεχνολογία και βιοτεχνολογία

Η βιοτεχνολογία είναι η εφαρμογή τεχνολογικών λύσεων σε προβλήματα βιολογικής φύσης. Παίρνει ένα εντελώς νέο επίπεδο χάρη στην εισαγωγή των νανοεπιστημών.

Η δυνατότητα προγραμματισμού ή επαναπρογραμματισμού έμβιων όντων μέσω της νανοτεχνολογικής παρέμβασης του DNA θα μπορούσε να μας επιτρέψει να οδηγήσουμε τη ζωή σε πιο βολικά μονοπάτια. Ωστόσο, ο συνδυασμός βιοτεχνολογίας και νανοτεχνολογίας θα ενέχει σημαντικούς ηθικούς και βιολογικούς κινδύνους.

Η ανθρωπότητα ξέρει πολύ καλά τι συμβαίνει όταν προσπαθεί να παίξει τον Θεό. Για παράδειγμα, η παραγωγή περισσότερων αγελάδων γαλακτοπαραγωγής και με περισσότερο κρέας, καλλιέργειες ανθεκτικές στα παράσιτα κ.λπ., πρέπει πάντα να συμβαδίζει με τον προβληματισμό για τη θέση μας στη φυσική τάξη του κόσμου.

!-- GDPR -->