Вы здесь

Нанотехнологии - будущее под микроскопом

Ученые считают нанотехнологии спасением человечества от многих проблем. Во всем мире на разработки в этой области тратятся огромные денежные средства, и некоторые достижения  уже сейчас,в наши дни, стали прорывом в будущее. По утверждениям специалистов, проникновение в наномир вскоре изменит облик привычных нам вещей…

Что такое наномир?

Из школьного курса физики мы помним, что приставка «нано» обозначает 10 в минус девятой степени, или одну миллиардную часть числа. В нанотехнологиях используются материалы на молекулярном и атомарном уровне, размеры которых меньше 100 нанометров, то есть столь малые, что увидеть их можно только через мощнейшие микроскопы. Этот «минимализм» позволяет делать поистине уникальные изобретения. Кроме того, в созданных искусственно наноструктурах изменяются некоторые физические свойства вещества, что позволяет изготовлять новые материалы  с неожиданными параметрами.

Самым важным открытием в этой области считаются нанотрубки, обнаруженные совершенно случайно. В 1991 году японский физик Иджима занимался изучением свойств графита при воздействии на него электричеством. Осадок, полученный в результате, показался ему необычным. Когда его рассмотрели в мощный микроскоп, обнаружилось, что он состоит из микроскопических нитей и волокон, причем их диаметр не превышает нескольких нанометров. Эти волокна ученые назвали нанотрубками и занялись их исследованием и изготовлением различными  способами. На изучение нанотехнологий стали выделяться огромные средства, и новые открытия показали, что это не напрасная трата денег.

Оказалось, что свойства у нанотрубок весьма неожиданны. При столь малых размерах они обладают огромным запасом прочности и упругости. Кроме этого,  нанотрубки способны выдерживать действия высоких и низких температур, сырость и влажность. Если соединить несколько нанотрубок, то получится совершенно уникальный материал. Листы, образованные из многослойных нанотрубок, отличаются очень большой гибкостью и прочностью, какие недостижимы для обычных материалов.

Правда, до недавних пор удавалось получать лишь крошечные листы соединенных между собой нанотрубок. Но недавно группа ученых из США и Англии создала установку, способную воспроизводить за минуту ленту из нанотрубок шириной около 7 см и длиной 14 метров. Создатели говорят, что эта лента прочнее стали и пластмасс, при этом прозрачная и гибкая. Кроме того, под воздействием солнечных лучей она аккумулирует энергию. При всех своих уникальных свойствах, материал отличается сверхлегостью.  Естественно, что подобный материал незаменим в любой отрасли хозяйства.

Запах по телефону

Нанотрубки являются незаменимыми элементами  для электроники, где очень важен малый вес и большая прочность механизмов. Исследователи давно уже начали работать над созданием практически невидимой «начинки» для телевизоров или мобильных телефонов на основе нанотрубок. Само собой, это существенно изменит внешний вид техники, а кроме того, и ее внутренние свойства — значительно уменьшится вес и объем, и в то же время изделие станет более мощным и долговечным.

Естественно, что нанотрубки заинтересовали и создателей компьютеров. Все чаще говорят, что вскоре произойдет полная революция в программном обеспечении — появятся новые супермощные компьютеры нового поколения на основе нанотехнологий. Ученые утверждают, что нанотехнологии  –  прямой путь для создания компьютеров с искусственным интеллектом. И исследователи говорят, что произойдет это в ближайшие 10 лет.  

Также специалисты обещают, что вскоре, благодаря нанотехнологиям, появятся уникальные новинки для мобильной связи. Дэвид Бишоп, вице-президент одной из американских компаний, занимающейся нанотехнологиями, недавно заявил: «В следующем десятилетии мы создадим набор технологий, которые позволят мобильным телефонам распознавать запахи, звуки и визуальные образы так же, как и человек. Это поможет людям полноценно общаться, находясь друг от друга даже на расстоянии 3 тысяч миль. Мы хотим достичь качества передачи звука, создающего иллюзию полного присутствия собеседника рядом с говорящим». При этом телефоны, созданные при помощи нанотехнологий, будут очень малы и легки.

Чудо-лекарство

Но уже сейчас существуют нано-изобретения, которые изменяют привычный нам мир. Например, на рынке появились компьютерные дисплеи, которые вскоре сменят жидко-кристаллические мониторы. Толщина дисплея, сделанного при помощи нанотрубок, составляет всего 0,29 мм! А в США  при помощи нанотехнологий создали новый материал, который позволяет усилить скорость передачи данных в 100 раз.

Появились в магазинах и нано-аккумуляторы, которые заряжаются буквально за минуту и работают в любых условиях, причем гораздо большее время, чем обычные. Кстати, по прогнозам ученых, нанотехнологии смогут совершить революцию и в самой болезненной проблеме человечества — энергетической, и вскоре людям не понадобятся ни нефть, ни уголь…

Уже существуют лекарства на основе нанотрубок. Их уникальность состоит в том, что они доставляются непосредственно в больную клетку. Некоторые врачи смело заверяют, что вскоре можно будет вылечить страшные и смертельные болезни.  Например, исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сант-Луисе разработали метод, который  при помощи нанотехнологий позволяет обнаруживать злокачественные опухоли на очень ранних стадиях.

Нанотехнологии  помогают и в промышленности. В Японии, например, создан термометр, представляющий собой  одну-единственную нанотрубку, заполненную жидким гелием. Естественно, наблюдать за ним можно только в микроскоп. Чувствительность термометра так высока, что им можно пользоваться для измерений температуры при реакции небольших групп молекул между собой или изучать воздействие лазерного луча на материалы. Этот уникальный прибор действует в  широком диапазоне —  от 50 до 500 °С.

Недавно в Техасе был сделан смелый опыт, в результате которого удалось создать нарастить живые клетки на нанотрубки. Это значительный прорыв в науке, который  может привести к созданию биороботов…

Вечная ткань

Нанотехнологии могут широко применяться и в быту.  Интересна такая новинка — ткани, изготовленные с их помощью.  Они не мнутся и не пачкаются, благодаря своим уникальным свойствам, и практически не подвергаются износу. Кроме того, наночастицы уже используются для создания чистящих средств, в том числе зубных паст. Из-за своих микроскопических размеров, они проникают в самые недоступные места и избавляют от  ранее не выводимых пятен. Также наночастицы успешно очищают воду, воздух, некоторые продукты питания.

Машины, покрытые краской, содержащей наночастицы, практически не царапаются и обладают гораздо большей прочностью. После небольшого удара краска сама восстанавливается, а микротрещины затягиваются. А сейчас ведутся работы по созданию такого автомобильного покрытия на основе наночастиц, которое сможет и после значительной аварии принять прежнюю форму.

Есть и еще одна приятная для автомобилистов новинка, кстати, разработанная нашими соотечественниками — уникальный стеклоочиститель на основе наночастиц кремния. Если им обрызгать машину, то  стекло очень долго будет оставаться чистым. На нем образуется сверхтонкий скользкий слой, за который любая грязь просто не может «зацепиться». Естественно, что не только машины можно обработать этим составом, но и любые стеклянные поверхности, вплоть до огромных небоскребов, которые после этого будут практически вечно сверкать чистотой.

Естественно, что это далеко неполный перечень всех новшеств, которые появились в нашем мире благодаря нанотехнологиям. Но наука эта совсем новая и так быстро развивающаяся, что, возможно, в ближайшие дни или месяцы мы услышим о глобальном прорыве, сделанном благодаря крошечным наночастицам…

Теги: