Nanotechnologia

nazywamy naukę, która zajmuje się tworzeniem nanostruktur, czyli struktur na poziomie pojedynczych atomów oraz cząsteczek w celu kontrolowania wielu struktur już na poziomie cząsteczkowym.

Współcześnie, nanotechnologia jest tematem bardzo modnym i oznaczającym dziedzinę, która rozwija się wyjątkowo prężnie. Obejmuje ona między innymi produkcję tworzyw sztucznych, sztucznych włokiem, fulerenów czy nanorurek.

Nanotechnologia odgrywa bardzo ważną rolę w różnych dziedzinach życia, między innymi w medycynie, transporcie, przemyśle spożywczym, elektronicznym oraz produkcji ubrań. W medycynie nanotechnologia okazuje się nieoceniona w procesie produkowania implantów oraz przeprowadzaniu badań endoskopowych. Nie można zapomnieć również o nanolekach, będących przyszłością światowej farmacji. Technika nanotechnologii wykorzystywana jest między innymi w przypadku zażywania leków w wysokich stężeniach. Wykorzystywanie tej innowacji sprawia, że ryzyko wystąpienia działań niepożądanych jest zredukowane do minimum. Tradycyjne metody podawania leków obejmują ich aplikację doustnie lub dożylnie. Lek przedostaje się więc do układu pokarmowego lub krwionośnego.

Marzeniem lekarzy jest, aby dostawał się on od razu do źródła, do przyczyny dolegliwości. Nanotechnologia sprawia, że medykament trafia dokładnie tam, gdzie powinien, a transportowanie go w specjalnej kapsule sprawia, że nie oddziałuje on na inne, zdrowe tkanki i organy. Lekarze widzą również w nanotechnologii nadzieję dla onkologii.

Specjalne nanoroboty miałyby stać się sposobem w walce z rakiem, poprzez błyskawiczne wykrywanie i eliminowanie komórek nowotworowych. W branży transportowej nanotechnologia przyczynia się do zwiększenia bezpieczeństwa oraz odporności pojazdów. Z materiałów manometrycznych wykonywane są między innymi nadwozia oraz deski rozdzielcze, co zwiększa ich wytrzymałość na różnorodne uszkodzenia.

Nanomateriały zawierają również lakiery, którymi pokrywa się karoserie samochodowe. Nanotechnologia odgrywa też istotną rolę w przemyśle spożywczym, a dokładniej w pakowaniu produktów. Nanomateriały wykorzystywane są do produkcji butelek i folii. W przemyśle odzieżowym służą one z kolei do pokrywania odzieży, głównie roboczej, medycznej oraz sportowej. Takie tkaniny są o wiele bardziej wytrzymałe i odporne na działanie bakterii.

Grafen 

płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, w przybliżeniu jest strukturą dwuwymiarową. Grafen jest przedmiotem zainteresowania przemysłu ze względu na różne właściwości, w tym elektryczne i mechaniczne.

Opis teoretyczny grafenu powstał już w 1947 roku w pracy Philipa Russella Wallace’a. Jednak w tym samym okresie opublikowano szereg innych prac, w których dowodzono, że grafen, jak i inne materiały dwuwymiarowe, nie może istnieć w przyrodzie. Na początku lat 80. XX wieku pojawiały się artykuły wskazujące, że grafen można jednak wytworzyć. W 2004 roku nastąpił przełom – równolegle grupy z Georgii i Manchesteru pokazały, że wytworzony przez nie grafen ma unikatowe własności, które zostały przewidziane wcześniej. Po tych publikacjach nastąpiło przyspieszenie prac nad grafenem – zarówno pod kątem czysto badawczym, jak i w poszukiwaniu coraz lepszych metod wytwarzania tego materiału.

Zastosowanie

Materiał ten ma szansę w wielu zastosowaniach zastąpić krzem. Naukowcy amerykańskiego Massachusetts Institute of Technology (MIT) zbudowali eksperymentalny grafenowy mnożnik częstotliwości, co oznacza, że jest w stanie odebrać przychodzący sygnał elektryczny pewnej częstotliwości i wyprodukować sygnał wychodzący, stanowiący wielokrotność tej częstotliwości. W tym przypadku układ stworzony przez MIT podwoił częstotliwość sygnału elektromagnetycznego. Testy przeprowadzone przez IBM wykazały, że tranzystor wytworzony w procesie technologicznym 240 nm jest w stanie osiągnąć częstotliwość do 100 GHz.

Przezroczystość i znakomite przewodnictwo sprawiają, że grafen nadaje się do wytwarzania przejrzystych, zwijanych w rolkę wyświetlaczy dotykowych oraz do produkcji energii odnawialnej z modułów fotowoltaicznych i magazynowania jej w wysokowydajnych akumulatorach bądź także w superkondensatorach. Czujniki z grafenu potrafią zarejestrować obecność pojedynczej cząsteczki szkodliwej substancji, znajdując zastosowanie np. w monitoringu i ochronie środowiska.

Jak wykazali badacze z Manchesteru, cienkie, oczyszczające wodę membrany mogą zostać zbudowane z tlenku grafenu, poprzez układanie jego warstw jedna na drugiej. Powstałe w ten sposób wielowarstwowe laminaty posiadają strukturę podobną do tej, jaką posiada wytrzymała mechanicznie masa perłowa. Szczegółowe wyniki badań zostały opublikowane 14 lutego 2014 roku, w prestiżowym magazynie Science. Inżynierowie już dwa lata wcześniej odkryli, że cienkie membrany wykonane z takich stosów są nieprzepuszczalne dla wszystkich gazów i par, z wyjątkiem wody. Bariery nie przekroczył nawet hel, najlżejszy i najtrudniejszy do zablokowania gaz, podczas gdy para wodna przeszła bez oporu. Teraz, prowadzący badania doktor Rahul Nair i profesor Andre Geim (laureat Nagrody Nobla w 2010 za wyizolowanie grafenu) przetestowali działanie filtrów z tlenku grafenu na wodzie w stanie ciekłym.

Do wytworzenia membrany z tlenku grafenu badacze wykorzystali tlenek grafitu. Poddali go działaniu stężonego kwasu siarkowego, azotanu sodu i nadmanganianu potasu (utlenianie metodą Hummer’a). Następnie tlenek grafitu złuszczany był na jednowarstwowe płatki przez sonifikację falami ultradźwiękowymi w wodzie. Cały proces prowadzono w wirówce przy 10 000 obrotów na minutę. Błony z płatków przygotowano za pomocą filtracji próżniowej z wykorzystaniem laboratoryjnego filtru membranowego – Anodisc (o maksymalnej wielkości porów 0,2 mikrometra). Przez zmianę objętości filtrowanego roztworu z GO naukowcy kontrolowali grubość końcowej membrany (5 mikrometrów). Na końcu, cienkie błony zostały przyklejone do miedzianego podłoża z otworem o średnicy 1 cm. Całość została z obu stron uszczelniona pierścieniami w kształcie torusa (O-ring). Filtry testowano potem na obecność zbyt wielkich otworów i szerokich szczelin przy użyciu helu.

Tak przygotowane sita molekularne zostały poddane badaniom selektywnego absorbowania cząsteczek związków chemicznych (m.in. NaCl, CuCl2, MgCl2). Zanurzona w wodzie membrana ulegała niewielkiemu spęcznieniu. Możliwy był bardzo szybki przepływ nie jednej, lecz dwóch lub trzech monowarstw wody. Filtry zatrzymywały jony soli i cząsteczki związków organicznych o średnicy większej niż 9°A (około 0,9 nm), a te mniejsze przepływały dalej razem z wodą. Membrany posiadały bardzo jednorodną siatkę, która pozwalała na dokładną analizę i zatrzymanie cząsteczek różniących się średnicą tylko o kilka procent.

Naukowcy zgodnie twierdzą, że szybka filtracja może być jeszcze bardziej precyzyjna. Chcą zmniejszyć rozmiar oczek w siatce poniżej 9°A, co umożliwi przesiewanie jonów soli znajdujących się w wodzie morskiej. Zwiększenie skuteczności “gąbki jonowej” będzie wymagało dalszych prac, zarówno eksperymentalnych jak i teoretycznych.

Nanroboty.

Nanoroboty (nanoboty, nanity, nanomaszyny) są hipotetycznymi maszynami w zakresie wielkości 1.5-100 nanometrów[1], skonstruowanymi dzięki nanotechnologii w nanoskali z komponentów nanometrycznych.

Bardzo rzadko stosuje się inną definicję nanorobota. Jest to urządzenie, które pozwala na precyzyjną interakcję z obiektami w nanoskali. Taką definicję można przypisać zarówno małym robotom poruszającym się z nanometrową precyzją, jak i dużym urządzeniem, np. mikroskopowi sił atomowych.

Obecny poziom nanorobotów

Nanomaszyny są obecnie w fazie badań, choć pewne prymitywne molekularne maszyny już przetestowano. Przykładem może być sensor posiadający przełącznik wielkości 1.5 nanometra, mogący liczyć specyficzne molekuły w próbce chemicznej. Na Uniwersytecie Rice jako ciekawostkę zademonstrowano jednomolekułowy samochód wytworzony w procesie chemicznym, mający koła z fulerenów. Uruchamiany jest on przez zmianę temperatury otoczenia i przez odpowiednie nakierowanie końcówki skaningowego mikroskopu tunelowego.

Możliwe zastosowania

Jeżeli kiedykolwiek zostaną zbudowane nanomaszyny, będą mieć wiele zastosowań. W medycynie nanoroboty mogą być użyteczne do identyfikowania komórek nowotworowych i ich niszczenia, a wprowadzone do organizmu byłyby prawdopodobnie w stanie znacznie wydłużyć czas życia naszego gatunku likwidując inne zagrożenia życia (choroby genetyczne), a nawet zapewnić nam nieśmiertelność (nieustanie „naprawiając” DNA – lecz są to na razie jedynie hipotetyczne możliwości). Innym potencjalnym zastosowaniem jest detekcja toksycznych chemikaliów i pomiar ich koncentracji w środowisku.

Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Eindhoven wpadli na pomysł, aby w kwestii projektu nanorobotów zwrócić się do samej matki natury i nie zawiedli się. Wzorując się na Pantofelkach (kojarzonych prawdopodobnie z lekcji biologii), a konkretnie na ich mechanizmie poruszania się za pomocą rzęsek, udało się wreszcie opracować sposób na kontrolowany ruch robotów w rozmiarze nano.

W tym celu, zarówno do budowy otoczki nanorobota, jak i odlewu jego rzęsek, wykorzystano połączenie płynnego z cząsteczkami żelaza karbonylowego. Tym sposobem, robot ma miękkie ciało, a jego rzęski – właściwości magnetyczne, reagujące na pole magnetyczne, którego zastosowania wprawia konstrukcję w ruch.

Co ja o tym myśle..?

Powiem krutko Nanotechnologia jest czymś cudownym,czymś co z całą pewnością odmieni nasze życie

wyobrażmy sobie że mamy pod dostatkiem doskonale czystej wody a niemal każda choroba to tak zwany pryszcz

Dlatego musimy ją rozwijać i ja chciałbym wesprzeć ten rozwój przy użyciu mojich tokenuw..