Ciekawe nanotechnologie. Nanotechnologia we współczesnym świecie. Czy nanotechnologia stwarza zagrożenie dla zdrowia ludzi i środowiska?

Nauczyciel fizyki Nikambaeva G.M.

Z. Karabulak OSSH nr 22

Temat: Nanotechnologia w nowoczesny świat

Cele Lekcji

Edukacyjny :

wprowadzić nową koncepcję nanotechnologii.

kontynuuj rozwijanie umiejętności obserwacji, wyciągania wniosków i podkreślania najważniejszych rzeczy.

Rozwojowy :

rozwijać obserwację, uwagę, mowę, pamięć.

rozwijać zainteresowania i logiczne myślenie rozwiązując problemy.

rozwinąć zainteresowanie poszukiwaniem Dodatkowe informacje przez internet.

Edukacyjny :

nadal rozwijać horyzonty uczniów.

rozwijać umiejętność pracy w zespole i samodzielnego wykonywania czynności.

Typ lekcji : nauka nowego materiału

Typ lekcji: lekcja-konferencja

Podczas zajęć

Organizowanie czasu

Sprawdź D.Z

prowadzić fizyczne dyktando

3. sprawdzanie wiedzy uczniów

Czym według Ciebie jest nanotechnologia?

4. Etap wyznaczania celów

Zapoznanie się z planem konferencji.

Plan

Historia nanotechnologii

Czym jest nanotechnologia?

Nanotechnologia w kosmosie

Nanotechnologia w medycynie

Nanotechnologia w rolnictwo i przemysł

5. Nauka nowego materiału

1. Historia powstania nanotechnologii

Dziadka nanotechnologii można uznać za greckiego filozofa Demokryta. Po raz pierwszy użył słowa „atom” do opisania najmniejszej cząstki materii. Przez ponad dwadzieścia stuleci ludzie próbowali zgłębić tajemnicę budowy tej cząstki. Rozwiązanie tego problemu, niemożliwego dla wielu pokoleń fizyków, stało się możliwe w pierwszej połowie XX wieku po stworzeniu przez niemieckich fizyków Maxa Knolla i Ernsta Ruską mikroskopu elektronowego, który po raz pierwszy umożliwił badanie nanoobiektów .

Wiele źródeł, przede wszystkim anglojęzycznych, pierwsze wzmianki o metodach, które później nazwano nanotechnologią, kojarzy ze słynnym przemówieniem Richarda Feynmana „There’s Plenty of Roo at the Bottom”, wygłoszonym przez niego w 1959 roku w California Institute of Technology na dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Richard Feynman zasugerował, że możliwe jest mechaniczne przemieszczanie pojedynczych atomów za pomocą manipulatora o odpowiedniej wielkości, przynajmniej taki proces nie byłby sprzeczny ze znanymi dziś prawami fizyki.

Zasugerował wykonanie tego manipulatora w następujący sposób. Konieczne jest zbudowanie mechanizmu, który stworzyłby swoją kopię, tylko o rząd wielkości mniejszą. Utworzony mniejszy mechanizm musi ponownie stworzyć swoją kopię, znowu o rząd wielkości mniejszą i tak dalej, aż wymiary mechanizmu będą współmierne do wymiarów rzędu jednego atomu. W takim przypadku konieczne będzie dokonanie zmian w strukturze tego mechanizmu, gdyż siły grawitacyjne działające w makrokosmosie będą miały coraz mniejszy wpływ, a siły oddziaływań międzycząsteczkowych będą w coraz większym stopniu wpływać na działanie mechanizmu. Ostatni etap - powstały mechanizm złoży swoją kopię z poszczególnych atomów. W zasadzie ilość takich egzemplarzy jest nieograniczona; w krótkim czasie możliwe będzie stworzenie dowolnej liczby takich maszyn. Maszyny te będą mogły składać makro-rzeczy w ten sam sposób, poprzez montaż atomowy. Dzięki temu będzie znacznie taniej – takim robotom (nanorobotom) trzeba będzie dostarczyć jedynie wymaganą ilość cząsteczek i energii oraz napisać program, który złoży potrzebne elementy. Jak dotąd nikt nie był w stanie obalić tej możliwości, ale nikomu nie udało się jeszcze stworzyć takich mechanizmów. Podstawową wadą takiego robota jest niemożność stworzenia mechanizmu z jednego atomu.

2. Czym jest nanotechnologia

Nanotechnologia, która pojawiła się całkiem niedawno, coraz częściej wkracza w obszar badań naukowych, a co za tym idzie – w nasze życie codzienne. Rozwój naukowców coraz częściej dotyczy obiektów mikroświata, atomów, cząsteczek i łańcuchów molekularnych. Sztucznie stworzone nanoobiekty nieustannie zaskakują badaczy swoimi właściwościami i obiecują najbardziej nieoczekiwane perspektywy ich zastosowania.

Podstawową jednostką miary w badaniach nanotechnologicznych jest nanometr – jedna miliardowa metra. W takich jednostkach mierzy się cząsteczki i wirusy, a obecnie także pierwiastki czipy komputerowe nowe pokolenie. To właśnie w nanoskali zachodzą wszystkie podstawowe procesy fizyczne determinujące makrointerakcje.

Stworzenie w 1980 roku skaningowego mikroskopu tunelowego umożliwiło naukowcom nie tylko rozróżnienie poszczególnych atomów, ale także przemieszczanie ich i składanie z nich struktur, w szczególności elementów przyszłych nanomaszyn – silników, manipulatorów, zasilaczy, sterowników. Powstają nanokapsułki do bezpośredniego dostarczania leków do organizmu, nanorurki są 60 razy mocniejsze od stali, elastyczne Ogniwa słoneczne i wiele innych niesamowitych urządzeń.

Innym dobrze znanym nanopierwiastkiem jest nanorurka węglowa. Jest to jednoatomowa warstwa węgla zwinięta w cylinder o średnicy kilku nanometrów. Obiekty te po raz pierwszy uzyskano w 1952 r., ale dopiero w 1991 r. przykuły uwagę naukowców. Wytrzymałość tych rur dziesiątki razy przewyższa wytrzymałość stali, wytrzymują ogrzewanie do 2500 stopni i ciśnienie tysięcy atmosfer. Kolejnym nanomateriałem jest grafen – dwuwymiarowa warstwa węgla, płaszczyzna złożona z atomów węgla. Materiał ten po raz pierwszy uzyskali rosyjscy fizycy pracujący w Anglii. Wielu naukowców wierzy, że ten materiał, posiadający unikalne właściwości, stanie się w przyszłości podstawą mikroprocesorów, wypierając nowoczesne półprzewodniki. Ponadto materiał ten jest również niezwykle trwały.

Wszystkie te nanoelementy znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych dziedzinach techniki – od medycyny po badania kosmiczne.

3. Nanotechnologia w kosmosie

Powstał system mikrosatelitów, który jest mniej podatny na próby jego zniszczenia. Zestrzelenie na orbicie kolosa ważącego kilkaset kilogramów, a nawet ton i natychmiastowe unieruchomienie całego układu to jedno komunikacja kosmiczna lub rozpoznania, a drugi - gdy na orbicie znajdzie się cały rój mikrosatelitów. Awaria jednego z nich w tym przypadku nie zakłóci działania systemu jako całości. W związku z tym można zmniejszyć wymagania dotyczące niezawodności działania każdego satelity.

Młodzi naukowcy uważają, że do kluczowych problemów mikrominiaturyzacji satelitów należy m.in. tworzenie nowych technologii w zakresie optyki, systemów łączności, metod przesyłania, odbierania i przetwarzania dużych ilości informacji. Mówimy o nanotechnologiach i nanomateriałach, które pozwalają zmniejszyć masę i wymiary urządzeń wystrzeliwanych w przestrzeń kosmiczną o dwa rzędy wielkości. Na przykład wytrzymałość nanoniklu jest 6 razy większa niż konwencjonalnego niklu, co pozwala przy zastosowaniu w silnikach rakietowych zmniejszyć masę dyszy o 20-30%. Zmniejszenie masy technologii kosmicznej rozwiązuje wiele problemów: wydłuża żywotność urządzenia w kosmosie, pozwala mu latać dalej i przenosić bardziej przydatny sprzęt do badań. Jednocześnie rozwiązany zostaje problem zaopatrzenia w energię. Miniaturowe urządzenia wkrótce będą wykorzystywane do badania wielu zjawisk, m.in. skutków promienie słoneczne na procesy zachodzące na Ziemi i w przestrzeni okołoziemskiej.

Kosmos nie jest dziś egzotyczny, a jego eksploracja to nie tylko kwestia prestiżu. Po pierwsze, jest to pytanie bezpieczeństwo narodowe i konkurencyjność narodową naszego państwa. To właśnie rozwój wysoce złożonych nanosystemów może stać się przewagą narodową kraju. Podobnie jak nanotechnologia, nanomateriały dadzą nam możliwość poważnego porozmawiania o załogowych lotach na różne planety Układu Słonecznego. To właśnie zastosowanie nanomateriałów i nanomechanizmów może sprawić, że załogowe loty na Marsa i eksploracja powierzchni Księżyca staną się rzeczywistością. Kolejnym niezwykle popularnym obszarem rozwoju mikrosatelitów jest tworzenie teledetekcji Ziemi (ERS). Zaczął kształtować się rynek konsumentów informacji o rozdzielczości obrazów przestrzeni kosmicznej wynoszącej 1 m w zakresie radarowym i mniejszej niż 1 m w zakresie optycznym (dane takie wykorzystywane są przede wszystkim w kartografii).

Oczekuje się, że już w 2025 roku pojawią się pierwsze asemblery stworzone w oparciu o nanotechnologię. Teoretycznie jest możliwe, że z gotowych atomów uda im się zbudować dowolny obiekt. Wystarczy zaprojektować dowolny produkt na komputerze, a on zostanie zmontowany i pomnożony przez kompleks montażowy nanorobotów. Ale to wciąż najprostsze możliwości nanotechnologii. Z teorii wiadomo, że silniki rakietowe pracowałyby optymalnie, gdyby mogły zmieniać swój kształt w zależności od trybu pracy. Tylko dzięki zastosowaniu nanotechnologii stanie się to rzeczywistością. Konstrukcja mocniejsza od stali i lżejsza od drewna będzie mogła rozszerzać się, kurczyć i zginać, zmieniając siłę i kierunek trakcji. Statek kosmiczny można zmienić w około godzinę. Nanotechnologia wbudowana w skafander kosmiczny i zapewniająca obieg substancji pozwoli człowiekowi przebywać w nim przez nieograniczony czas. Nanoroboty są także w stanie zrealizować marzenie pisarzy science fiction o kolonizacji innych planet; urządzenia te będą w stanie stworzyć na nich siedlisko niezbędne do życia człowieka. Możliwe stanie się automatyczne budowanie systemów orbitalnych, dowolnych konstrukcji w oceanach świata, na powierzchni ziemi i w powietrzu (eksperci przewidują to do 2025 roku).

4. Nanotechnologia w medycynie

Zdaniem naukowców najnowsze osiągnięcia nanotechnologii mogą być bardzo przydatne w walce z nowotworami. Opracowano lek przeciwnowotworowy skierowany bezpośrednio do celu – do komórek dotkniętych nowotworem złośliwym. Nowy system oparty na materiale znanym jako biokrzem. Nanosilikon ma porowatą strukturę (o średnicy dziesięciu atomów), do której wygodnie jest wprowadzać leki, białka i radionuklidy. Po dotarciu do celu biosilikon zaczyna się rozpadać, a dostarczane przez niego leki zaczynają działać. Co więcej, zdaniem twórców, nowy system pozwala dostosować dawkowanie leku.

Dla ostatnie lata Pracownicy Centrum Nanotechnologii Biologicznej pracują nad stworzeniem mikroczujników, które posłużą do wykrywania komórek nowotworowych w organizmie i zwalczania tej strasznej choroby.

Nowa technika rozpoznawania komórek nowotworowych polega na wszczepianiu do organizmu człowieka maleńkich, kulistych zbiorników z syntetycznych polimerów, zwanych dendrymerami (od greckiego dendron – drewno). Polimery te zsyntetyzowano w Ostatnia dekada i mają zasadniczo nową, nie integralną strukturę, która przypomina strukturę koralowca lub drewna.

Po wejściu do organizmu te maleńkie czujniki będą penetrować limfocyty – białe krwinki, które zapewniają reakcję obronną organizmu przed infekcjami i innymi czynnikami chorobotwórczymi. Podczas odpowiedzi immunologicznej komórek limfoidalnych na określoną chorobę lub warunki środowiskowe – na przykład przeziębienie lub narażenie na promieniowanie – zmienia się struktura białkowa komórki. Każdy nanosensor pokryty specjalnymi odczynnikami chemicznymi zacznie świecić pod wpływem takich zmian.

Aby zobaczyć ten blask, naukowcy stworzą specjalne urządzenie skanujące siatkówkę oka. Laser takiego urządzenia powinien wykrywać świecenie limfocytów, gdy jedna po drugiej przechodzą one przez wąskie naczynia włosowate dna oka. Naukowcy twierdzą, że jeśli w limfocytach znajduje się wystarczająca liczba znakowanych czujników, do wykrycia uszkodzenia komórek potrzebne jest 15-sekundowe skanowanie.

myć się. Do chwili obecnej stworzono tylko jednego prymitywnego, chodzącego robota DNA.

Nanomedycyna reprezentowana jest przez następujące możliwości:

1. Laboratoria na chipie, ukierunkowane dostarczanie leków do organizmu.

2. Chipy DNA (tworzenie indywidualnych leków).

3. Sztuczne enzymy i przeciwciała.

4. Sztuczne narządy, sztuczne polimery funkcjonalne (substytuty tkanek organicznych). Kierunek ten jest ściśle powiązany z ideą sztucznego życia i w przyszłości prowadzi do powstania robotów posiadających sztuczną świadomość i zdolnych do samoleczenia na poziomie molekularnym. Wynika to z ekspansji koncepcji życia poza organiczne

5. Chirurdzy nanoroboci (biomechanizmy dokonujące zmian i wymaganych działań medycznych, rozpoznawania i niszczenia komórek nowotworowych). To najbardziej radykalne zastosowanie nanotechnologii w medycynie - stworzenie molekularnych nanorobotów, które potrafią niszczyć infekcje i nowotwory nowotworowe, naprawiać uszkodzone DNA, tkanki i narządy, powielać całe systemy podtrzymywania życia organizmu i zmieniać jego właściwości.

Traktując pojedynczy atom jako element konstrukcyjny lub „część”, poszukuje się nanotechnologii praktyczne sposoby z tych części konstruować materiały o określonych właściwościach. Wiele firm wie już, jak łączyć atomy i cząsteczki w określone struktury.

W przyszłości wszelkie cząsteczki będą się łączyć w podobny sposób projektant dziecięcy. W tym celu planuje się wykorzystanie nanorobotów (nanobotów). Tak naprawdę można zbudować dowolną chemicznie stabilną konstrukcję, którą można opisać. Ponieważ nanobota można zaprogramować do zbudowania dowolnej konstrukcji, a w szczególności do zbudowania kolejnego nanobota, będą one bardzo tanie. Pracując w ogromnych grupach, nanoboty będą w stanie stworzyć dowolne obiekty niskim kosztem i dużą dokładnością. W medycynie problemem stosowania nanotechnologii jest konieczność zmiany struktury komórki na poziomie molekularnym, tj. przeprowadzić „chirurgię molekularną” przy użyciu nanobotów. Oczekuje się, że stworzą molekularnych lekarzy-robotów, którzy będą mogli „żyć” w środku Ludzkie ciało, eliminując wszelkie powstałe szkody lub zapobiegając ich wystąpieniu. Manipulując pojedynczymi atomami i cząsteczkami, nanoboty będą w stanie naprawiać komórki. Przewidywany okres powstania lekarzy-robotów, pierwsza połowa XXI wieku.

Pomimo obecnego stanu rzeczy nanotechnologia, jako podstawowe rozwiązanie problemu starzenia się, jest więcej niż obiecująca.

5. Nanotechnologia w rolnictwie i przemyśle

Nanotechnologia może zrewolucjonizować rolnictwo. Roboty molekularne będą mogły produkować żywność, „uwalniając” od niej rośliny i zwierzęta. W tym celu wykorzystają dowolne „surowce”: wodę i powietrze, gdzie są główne niezbędne elementy- węgiel, tlen, azot, wodór, glin i krzem, a reszta, jak w przypadku „zwykłych” organizmów żywych, będzie potrzebna w mikro ilościach. Przykładowo teoretycznie możliwa jest produkcja mleka bezpośrednio z trawy z pominięciem ogniwa pośredniego – krowy. Nie trzeba zabijać zwierząt, aby cieszyć się smażonym kurczakiem lub kawałkiem wędzonego smalcu. Dobra konsumpcyjne będą produkowane „bezpośrednio w domu”

Nanożywność to termin nowy, niejasny i nieestetyczny. Jedzenie dla nanoludzi? Bardzo małe porcje? Żywność przetwarzana w nanofabrykach? Oczywiście nie. Ale mimo to jest to ciekawy kierunek w branży spożywczej. Okazuje się, że nanofood to cały zestaw pomysłów naukowych, które są już na drodze do wdrożenia i zastosowania w przemyśle. Po pierwsze, nanotechnologia może zapewnić producentom żywności wyjątkowe możliwości całkowitego monitorowania w czasie rzeczywistym jakości i bezpieczeństwa produktów bezpośrednio podczas procesu produkcyjnego. Mowa o maszynach diagnostycznych wykorzystujących różnorodne nanosensory, czyli tzw. kropki kwantowe, potrafiące szybko i niezawodnie wykryć w produktach najmniejsze zanieczyszczenia chemiczne czy niebezpieczne czynniki biologiczne. Metody produkcji, transportu i przechowywania żywności mogą zyskać część przydatnych innowacji z branży nanotechnologii. Zdaniem naukowców pierwsze tego typu maszyny produkcyjne pojawią się w masowej produkcji żywności już za cztery lata. Ale w porządku obrad są także bardziej radykalne pomysły. Czy jesteś gotowy połknąć nanocząsteczki, których nie widać? A co jeśli nanocząstki zostaną specjalnie wykorzystane do dostarczania przydatnych substancji i leków do precyzyjnie wybranych części ciała? A co by było, gdyby można było wprowadzić do nich takie nanokapsułki produkty żywieniowe? Nikt jeszcze nie stosował nanożywności, ale wstępne prace nad nią już trwają. Eksperci twierdzą, że jadalne nanocząstki można wytwarzać z krzemu, ceramiki lub polimerów. I oczywiście - materia organiczna. A jeśli chodzi o bezpieczeństwo tzw. „miękkich” cząstek, podobnych pod względem struktury i składu do materiały biologiczne– wszystko jest jasne, wówczas cząstki „stałe” złożone z substancji nieorganicznych są duże Biała plama na styku dwóch terytoriów – nanotechnologii i biologii. Naukowcy nie są jeszcze w stanie określić, jaką trasą takie cząstki będą podróżować w organizmie i dokąd trafią. To się jeszcze okaże. Jednak niektórzy eksperci już rysują futurystyczne obrazy zalet nanojadaczy. Oprócz dostarczania cennych składników odżywczych do odpowiednich komórek. Pomysł jest taki: każdy kupuje ten sam napój, ale wtedy konsument będzie mógł kontrolować nanocząsteczki tak, aby smak, kolor, aromat i stężenie napoju zmieniały się na jego oczach.

6. Etap zrozumienia

Czy nanotechnologia może zaszkodzić?

Co oznacza przedrostek NANO?

Czy warto rozwijać tę naukę? w jakim środowisku jest głębiej?

4. Konsolidacja nowego materiału

Stworzenie projektu „Nasz NANOświat!”

Markin Cyryl Pietrowicz

Dziedzina nauki i technologii zwana nanotechnologią pojawiła się stosunkowo niedawno. Perspektywy tej nauki są ogromne. Sama cząsteczka „nano” oznacza jedną miliardową części. Na przykład nanometr to jedna miliardowa część metra. Rozmiary te są podobne do rozmiarów cząsteczek i atomów. Precyzyjna definicja nanotechnologia brzmi tak: nanotechnologia to technologia manipulująca materią na poziomie atomów i cząsteczek (dlatego nanotechnologia nazywana jest także technologią molekularną). Impulsem do rozwoju nanotechnologii był wykład Richarda Feynmana, w którym naukowo udowadnia, że ​​z punktu widzenia fizyki nie ma przeszkód, aby tworzyć rzeczy bezpośrednio z atomów. Aby wyznaczyć sposób efektywnego manipulowania atomami, wprowadzono pojęcie asemblera – molekularnej nanomaszyny potrafiącej zbudować dowolną strukturę molekularną. Przykładem naturalnego asemblera jest rybosom, który syntetyzuje białko w organizmach żywych. Oczywiście nanotechnologia to nie tylko odrębny zasób wiedzy, to zakrojona na szeroką skalę, kompleksowa dziedzina badań powiązana z naukami podstawowymi. Można powiedzieć, że prawie każdy przedmiot nauczany w szkole będzie w taki czy inny sposób powiązany z technologiami przyszłości. Najbardziej oczywisty wydaje się związek „nano” z fizyką, chemią i biologią. Wydaje się, że to właśnie te nauki otrzymają największy impuls rozwojowy w związku ze zbliżającą się rewolucją nanotechnologiczną.

Pobierać:

Zapowiedź:

Miejska budżetowa instytucja oświatowa

"Przeciętny Szkoła ogólnokształcąca Nr 2 nazwany imieniem AA Arakancew, Semikarakorsk”

Wstęp.

Obecnie niewiele osób wie, czym jest nanotechnologia, choć przyszłość kryje się za tą nauką.

Cel pracy:

Dowiedz się, czym jest nanotechnologia;

Dowiedz się o zastosowaniu tej nauki w różnych gałęziach przemysłu;

Dowiedz się, czy nanotechnologia może być niebezpieczna dla człowieka.

Dziedzina nauki i technologii zwana nanotechnologią pojawiła się stosunkowo niedawno. Perspektywy tej nauki są ogromne. Sama cząsteczka „nano” oznacza jedną miliardową części. Na przykład nanometr to jedna miliardowa metra. Rozmiary te są podobne do rozmiarów cząsteczek i atomów. Dokładna definicja nanotechnologii jest następująca: nanotechnologia to technologia manipulująca materią na poziomie atomów i cząsteczek (dlatego nanotechnologia nazywana jest także technologią molekularną). Impulsem do rozwoju nanotechnologii był wykład Richarda Feynmana, w którym naukowo udowadnia, że ​​z punktu widzenia fizyki nie ma przeszkód, aby tworzyć rzeczy bezpośrednio z atomów. Aby wyznaczyć sposób efektywnego manipulowania atomami, wprowadzono pojęcie asemblera – molekularnej nanomaszyny potrafiącej zbudować dowolną strukturę molekularną. Przykładem naturalnego asemblera jest rybosom, który syntetyzuje białko w organizmach żywych. Oczywiście nanotechnologia to nie tylko odrębny zasób wiedzy, to zakrojona na szeroką skalę, kompleksowa dziedzina badań powiązana z naukami podstawowymi. Można powiedzieć, że prawie każdy przedmiot nauczany w szkole będzie w taki czy inny sposób powiązany z technologiami przyszłości. Najbardziej oczywisty wydaje się związek „nano” z fizyką, chemią i biologią. Wydaje się, że to właśnie te nauki otrzymają największy impuls rozwojowy w związku ze zbliżającą się rewolucją nanotechnologiczną.

Już dziś możemy skorzystać z korzyści i nowych możliwościnanotechnologie w:

• medycyna, w tym lotnictwo;
• farmakologia;
• geriatria;
• ochrony zdrowia narodu w kontekście jego zwiększania kryzys ekologiczny i katastrofy spowodowane przez człowieka;
• globalne sieci komputerowe i komunikacja informacyjna na nowych zasadach fizycznych;
• systemy komunikacji na bardzo duże odległości;
• sprzęt samochodowy, traktorowy i lotniczy;
• bezpieczeństwo na drodze;
• systemy bezpieczeństwa informacji;
• decyzja problemy środowiskowe megamiasta;
• rolnictwo;
• rozwiązywanie problemów zaopatrzenia w wodę pitną i oczyszczania ścieków;
• zasadniczo nowe systemy nawigacji;
• odnowa naturalnych surowców mineralnych i węglowodorowych.

Postanowiliśmy skupić się na zastosowaniu nanotechnologii w medycynie, przemyśle spożywczym, wojskowości i kosmosie, gdyż te obszary wzbudziły nasze zainteresowanie.

1. Nanotechnologia we współczesnym świecie.

1.1 Historia nanotechnologii.

Nauka „Nanotechnologie” I" powstał w wyniku rewolucyjnych zmian w informatyce!

W 1947 roku wynaleziono tranzystor, po którym rozpoczął się rozkwit technologii półprzewodnikowej, podczas którego rozmiary tworzonych urządzeń krzemowych stale się zmniejszały.Termin „nanotechnologia”w 1974 roku Japończyk Noryo Taniguchi zaproponował opisanie procesu konstruowania nowych obiektów i materiałów za pomocą manipulacji pojedynczymi atomami. Nazwa pochodzi od słowa „nanometr” - jedna miliardowa metra (10-9 m).

Współcześnie nanotechnologia to technologia wytwarzania supermikroskopowych struktur z najmniejszych cząstek materii, łącząca wszystko procesy techniczne, związane bezpośrednio z atomami i cząsteczkami.

Współczesna nanotechnologia ma dość głęboki ślad historyczny. Znaleziska archeologiczne wskazują na istnienie ponownie preparatów koloidalnych świat starożytny na przykład „chiński atrament” w Starożytny Egipt. Słynna stal damasceńska powstała dzięki obecności w niej nanorurek.

Za ojca idei nanotechnologii można uważać greckiego filozofa Demokryta około 400 roku p.n.e. po raz pierwszy użył słowa „atom”, co po grecku oznacza „niezniszczalny”, do opisania najmniejszej cząstki materii.

Oto przybliżona ścieżka rozwoju:

• 1905 Szwajcarski fizyk Albert Einstein opublikował pracę, w której udowodnił, że wielkość cząsteczki cukru wynosi w przybliżeniu 1 nanometr.
• 1931 Stworzyli niemieccy fizycy Max Knoll i Ernst Ruska mikroskop elektronowy, co po raz pierwszy umożliwiło badanie nanoobiektów.
• 1934 Amerykański fizyk teoretyczny, laureat nagroda Nobla Eugene Wigner teoretycznie uzasadnił możliwość stworzenia ultradrobnego metalu z odpowiednio małą liczbą elektronów przewodzących.
• 1951 John von Neumann nakreślił zasady działania samoreplikujących się maszyn, a naukowcy ogólnie potwierdzili ich możliwość.
• W 1953 roku Watson i Crick opisali strukturę DNA, co pokazało, w jaki sposób żywe obiekty przekazują instrukcje kierujące ich konstrukcją.
• 1959 Amerykański fizyk Richard Feynman jako pierwszy opublikował artykuł oceniający perspektywy miniaturyzacji. laureat Nagrody Nobla R. Feynman napisał zdanie, które obecnie jest postrzegane jako przepowiednia: „O ile widzę, zasady fizyki nie zabraniają manipulacji pojedynczymi atomami”. Idea ta została wyrażona, gdy początek ery postindustrialnej nie był jeszcze zrealizowany; w tamtych latach nie było układów scalonych, mikroprocesorów, komputerów osobistych.
• 1974 Japoński fizyk Norio Taniguchi wprowadził do obiegu naukowego słowo „nanotechnologia”, które zaproponował nazwać mechanizmami o wielkości mniejszej niż jeden mikron. Greckie słowo „nanos” z grubsza oznacza „stary człowiek”.
• 1981 Gleiter jako pierwszy zwrócił uwagę na możliwość tworzenia materiałów o unikalnych właściwościach, których strukturę reprezentują krystality w zakresie nanoskali.

• 27 marca 1981 roku CBS Radio News zacytowało naukowca pracującego w NASA, który powiedział, że inżynierowie będą w stanie w ciągu dwudziestu lat zbudować samoreplikujące się roboty do użytku w kosmosie lub na Ziemi. Maszyny te budowałyby swoje kopie, a kopiom można było nakazać tworzenie przydatnych produktów.
• 1982 G. Biening i G. Rohrer stworzyli pierwszy skaningowy mikroskop tunelowy.
• 1985 Amerykańscy fizycy Robert Curl, Harold Kroteau i Richard Smaily stworzyli technologię, która umożliwia dokładny pomiar obiektów o średnicy jednego nanometra.
• 1986 Nanotechnologia stała się znana ogółowi społeczeństwa. Amerykański naukowiec Eric Drexler opublikował książkę „Machines of Creation: The Coming of the Era of Nanotechnology”, w której przepowiedział, że nanotechnologia wkrótce zacznie się aktywnie rozwijać.
• 1991, Houston (USA), Wydział Chemii, Uniwersytet Rais. W swoim laboratorium dr R. Smalley (laureat Nagrody Nobla w 1996 r.) użył lasera do odparowania grafitu w próżni, którego faza gazowa składała się z dość dużych krakersów: każdy z 60 atomami węgla. Klaster składający się z 60 atomów jest bardziej stabilny, ponieważ ma zwiększoną wartość Darmowa energia. Klaster ten jest formacją strukturalną podobną do piłka nożna i zaproponował nazwanie tej cząsteczki fulerenem.
• 1991, Pracownik laboratorium NEC w Japonii, Sumio Ijima, jako pierwszy odkrył nanorurki węglowe, co przewidzieli kilka miesięcy wcześniej rosyjski fizyk L. Chernozatonsky i Amerykanin J. Mintmir.
• 1995 W Instytucie Badań Naukowych Fizyki i Chemii im. L.Ya. Karpow opracował czujnik oparty na nanokompozytie filmowym, który wykrywa różne substancje w atmosferze (amoniak, alkohol, para wodna).
• 1997 Richard E. Smalley, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 1996 r., profesor chemii i fizyki, przewidział powstawanie atomów do roku 2000 i tym samym przewidział pojawienie się pierwszych komercyjnych nanoproduktów. Prognoza ta spełniła się w przewidywanym terminie.
• 1998 Doświadczalnie potwierdzono zależność właściwości elektrycznych nanorurek od parametrów geometrycznych.
• 1998 Holenderski fizyk Seez Dekker stworzył tranzystor oparty na nanotechnologii.
• 1998 Tempo rozwoju nanotechnologii zaczęło gwałtownie rosnąć. Japonia uznała nanotechnologię za prawdopodobną kategorię technologii XXI wieku.
• 1999 Amerykańscy fizycy James Tour i Mark Reed ustalili, że pojedyncza cząsteczka może zachowywać się w taki sam sposób, jak łańcuchy molekularne.
• rok 2000. Grupa badawcza Hewlett-Packard stworzyła cząsteczkę przełączającą lub minimikrodiodę, korzystając z najnowszych nanotechnologicznych metod samoorganizacji.

• rok 2000. Początek ery nanoelektroniki hybrydowej.
• 2002 S. Dekker połączył nanorurkę z DNA, uzyskując pojedynczy nanomechanizm.
• 2003 Japońscy naukowcy jako pierwsi na świecie stworzyli urządzenie półprzewodnikowe, które implementuje jeden z dwóch głównych elementów niezbędnych do stworzenia komputera kwantowego. 2004. Zaprezentowano „pierwszy na świecie” komputer kwantowy

• W dniu 7 września 2006 roku Rząd Federacji Rosyjskiej zatwierdził koncepcję Federalnego Programu Celowego Rozwoju Nanotechnologii na lata 2007-2010.

Zatem , tworząc historycznie, do tej pory, nanotechnologię, podbijając pole teoretyczne świadomość społeczna nadal przenika do jego codziennej warstwy.

Nanotechnologii nie należy jednak ograniczać jedynie do lokalnego, rewolucyjnego przełomu w tych obszarach (elektronika, informatyka). W nanotechnologii uzyskano już szereg niezwykle ważnych wyników, które pozwalają mieć nadzieję na znaczący postęp w rozwoju wielu innych dziedzin nauki i technologii (medycyna i biologia, chemia, ekologia, energetyka, mechanika itp.). Na przykład, przechodząc do zakresu nanometrów (tj. do obiektów o charakterystycznych długościach około 10 nm), wiele najważniejsze właściwości substancje i materiały ulegają znaczącym zmianom. Mówimy o tak ważnych cechach, jak przewodność elektryczna, współczynnik załamania światła, właściwości magnetyczne, wytrzymałość, odporność na ciepło itp. Na podstawie materiałów Z nowe typy są już tworzone z nowymi właściwościami panele słoneczne, konwertery energii, produkty przyjazne dla środowiska itp.Możliwe, że jest to właśnie produkcja tania, energooszczędna i przyjazna dla środowiska bezpieczne materiały będzie najważniejszą konsekwencją wprowadzenia nanotechnologii.Powstały już bardzo czułe czujniki biologiczne (czujniki) i inne urządzenia, które pozwalają mówić o wystąpieniu nowa nauka nanobiotechnologii i ma ogromne perspektywy praktyczne zastosowanie. Nanotechnologia oferuje nowe możliwości mikroprzetwarzania materiałów i tworzenia na tej podstawie nowych procesów produkcyjnych i nowych produktów, co powinno mieć rewolucyjny wpływ na życie gospodarcze i społeczne przyszłych pokoleń.

1.2. Nanotechnologie w różnych sferach działalności człowieka

Przenikanie nanotechnologii w sfery działalności człowieka można przedstawić w postaci drzewa nanotechnologii. Aplikacje mają formę drzewa, którego gałęzie reprezentują główne obszary zastosowań, a gałęzie głównych gałęzi reprezentują zróżnicowanie w obrębie głównych obszarów zastosowań w danym czasie.

Dziś (2000 - 2010) mamy następujący obraz:

• nauki biologiczne obejmują rozwój technologii znaczników genowych, powierzchni implantów, powierzchni antybakteryjnych, leków celowanych, inżynierii tkankowej, terapii onkologicznej.
• proste włókna oznaczają rozwój technologii papierniczej, tanich materiałów budowlanych, lekkich płyt, części samochodowych i materiałów o dużej wytrzymałości.
• nanoclipsy sugerują produkcję nowych tkanin, powlekanie szkła, „inteligentnych” piasków, papieru, włókien węglowych.
• zabezpieczenie antykorozyjne za pomocą nanododatków do miedzi, aluminium, magnezu, stali.
• Katalizatory przeznaczone są do stosowania w rolnictwie, dezodoryzacji i produkcji żywności.
• Materiały łatwe w czyszczeniu znajdują zastosowanie w życiu codziennym, architekturze, przemyśle mleczarskim, spożywczym, transporcie i sanitacji. Jest to produkcja szkła samoczyszczącego, sprzętu i instrumentów szpitalnych, powłok przeciwpleśniowych oraz ceramiki łatwej w czyszczeniu.
• Biopowłoki stosuje się m.in Wyposażenie sportowe i łożyska.
• Optyka jako dziedzina zastosowań nanotechnologii obejmuje takie obszary jak elektrochromia i produkcja soczewek optycznych. Są to nowe optyki fotochromowe, łatwe w czyszczeniu i powlekane.
• Ceramika w zakresie nanotechnologii umożliwia uzyskanie elektroluminescencji i fotoluminescencji, past drukarskich, pigmentów, nanoproszków, mikrocząstek, membran.
• Technologia komputerowa i elektronika jako dziedzina zastosowań nanotechnologii spowodują rozwój elektroniki, nanosensorów, mikrokomputerów domowych (wbudowanych), narzędzi wizualizacji i przetworników energii. Dalej jest rozwój sieci globalnych, komunikacji bezprzewodowej, komputerów kwantowych i DNA.
• Nanomedycyna, jako dziedzina zastosowań nanotechnologii, obejmuje nanomateriały do ​​protetyki, „inteligentne” protezy, nanokapsułki, nanosondy diagnostyczne, implanty, rekonstruktory i analizatory DNA, „inteligentne” i precyzyjne instrumenty, celowane farmaceutyki.
• Kosmos jako obszar zastosowań nanotechnologii otworzy perspektywy dla przetworników mechanoelektrycznych energia słoneczna, nanomateriały do ​​zastosowań kosmicznych.
• Ekologia jako dziedzina zastosowań nanotechnologii to odbudowa warstwy ozonowej, kontrola pogody.

1.2.1 Nanotechnologia w kosmosie

W kosmosie szaleje rewolucja. Zaczęto tworzyć satelity i nanourządzenia o wadze do 20 kilogramów.

Powstał system mikrosatelitów, który jest mniej podatny na próby jego zniszczenia. Czym innym jest zestrzelenie na orbicie kolosa ważącego kilkaset kilogramów, a nawet ton, natychmiast uniemożliwiając wszelką komunikację kosmiczną lub rozpoznanie, a czym innym, gdy na orbicie znajduje się cały rój mikrosatelitów. Awaria jednego z nich w tym przypadku nie zakłóci działania systemu jako całości. W związku z tym można zmniejszyć wymagania dotyczące niezawodności działania każdego satelity.

Młodzi naukowcy uważają, że do kluczowych problemów mikrominiaturyzacji satelitów należy m.in. tworzenie nowych technologii w zakresie optyki, systemów łączności, metod przesyłania, odbierania i przetwarzania dużych ilości informacji. Mówimy o nanotechnologiach i nanomateriałach, które pozwalają zmniejszyć masę i wymiary urządzeń wystrzeliwanych w przestrzeń kosmiczną o dwa rzędy wielkości. Na przykład wytrzymałość nanoniklu jest 6 razy większa niż konwencjonalnego niklu, co pozwala przy zastosowaniu w silnikach rakietowych zmniejszyć masę dyszy o 20-30%.Zmniejszenie masy technologii kosmicznej rozwiązuje wiele problemów: wydłuża żywotność urządzenia w kosmosie, pozwala mu latać dalej i przenosić bardziej przydatny sprzęt do badań. Jednocześnie rozwiązany zostaje problem zaopatrzenia w energię. Miniaturowe urządzenia wkrótce będą wykorzystywane do badania wielu zjawisk, np. wpływu promieni słonecznych na procesy zachodzące na Ziemi i w przestrzeni okołoziemskiej.

Kosmos nie jest dziś egzotyczny, a jego eksploracja to nie tylko kwestia prestiżu. Przede wszystkim jest to kwestia bezpieczeństwa narodowego i konkurencyjności narodowej naszego państwa. To właśnie rozwój wysoce złożonych nanosystemów może stać się przewagą narodową kraju. Podobnie jak nanotechnologia, nanomateriały dadzą nam możliwość poważnego porozmawiania o załogowych lotach na różne planety Układu Słonecznego. To właśnie zastosowanie nanomateriałów i nanomechanizmów może sprawić, że załogowe loty na Marsa i eksploracja powierzchni Księżyca staną się rzeczywistością.Kolejnym niezwykle popularnym obszarem rozwoju mikrosatelitów jest tworzenie teledetekcji Ziemi (ERS). Zaczął kształtować się rynek konsumentów informacji o rozdzielczości obrazów przestrzeni kosmicznej wynoszącej 1 m w zakresie radarowym i mniejszej niż 1 m w zakresie optycznym (dane takie wykorzystywane są przede wszystkim w kartografii).

1.2.2 Nanotechnologia w medycynie

Zdaniem naukowców najnowsze osiągnięcia nanotechnologii mogą być bardzo przydatne w walce z nowotworami. Opracowano lek przeciwnowotworowy skierowany bezpośrednio do celu – do komórek dotkniętych nowotworem złośliwym. Nowy system oparty na materiale znanym jako biokrzem. Nanosilikon ma porowatą strukturę (o średnicy dziesięciu atomów), do której wygodnie jest wprowadzać leki, białka i radionuklidy. Po dotarciu do celu biosilikon zaczyna się rozpadać, a dostarczane przez niego leki zaczynają działać. Co więcej, zdaniem twórców, nowy system pozwala regulować dawkowanie leku.

Przez ostatnie lata pracownicy Centrum Nanotechnologii Biologicznych pracowali nad stworzeniem mikroczujników, które posłużą do wykrywania komórek nowotworowych w organizmie i zwalczania tej straszliwej choroby.

Nowa technika rozpoznawania komórek nowotworowych polega na wszczepianiu do organizmu człowieka maleńkich, kulistych zbiorników z syntetycznych polimerów, zwanych dendrymerami (od greckiego dendron – drewno). Polimery te zostały zsyntetyzowane w ostatniej dekadzie i mają zasadniczo nową, niestałą strukturę, która przypomina strukturę koralowca lub drewna. Takie polimery nazywane są hiperrozgałęzionymi lub kaskadowymi. Te, w których rozgałęzienia są regularne, nazywane są dendrymerami. Średnica każdej takiej kuli, czyli nanosensora, osiąga zaledwie 5 nanometrów – 5 miliardowych części metra, co pozwala na umieszczenie jej na mały obszar W kosmosie znajdują się miliardy podobnych nanosensorów.

Po wejściu do organizmu te maleńkie czujniki będą penetrować limfocyty – białe krwinki, które zapewniają reakcję obronną organizmu przed infekcjami i innymi czynnikami chorobotwórczymi. Podczas odpowiedzi immunologicznej komórek limfoidalnych na określoną chorobę lub warunki środowiskowe – na przykład przeziębienie lub narażenie na promieniowanie – zmienia się struktura białkowa komórki. Każdy nanosensor pokryty specjalnymi odczynnikami chemicznymi zacznie świecić pod wpływem takich zmian.

Aby zobaczyć ten blask, naukowcy stworzą specjalne urządzenie skanujące siatkówkę oka. Laser takiego urządzenia powinien wykrywać świecenie limfocytów, gdy jedna po drugiej przechodzą one przez wąskie naczynia włosowate dna oka. Naukowcy twierdzą, że jeśli w limfocytach znajduje się wystarczająca liczba znakowanych czujników, do wykrycia uszkodzenia komórek potrzebne jest 15-sekundowe skanowanie.

To właśnie tam należy spodziewać się największego wpływu nanotechnologii, gdyż wpływa ona na samą podstawę istnienia społeczeństwa – człowieka. Nanotechnologia osiąga ten poziom wymiarowy świat fizyczny, w którym rozróżnienie między żywymi i nieożywionymi staje się niepewne – są to maszyny molekularne. Nawet wirusa można częściowo uznać za żywy system, ponieważ zawiera informacje o jego budowie. Ale rybosom, chociaż składa się z tych samych atomów, co cała materia organiczna, nie zawiera takiej informacji i dlatego jest jedynie organiczną maszyną molekularną. Nanotechnologia w swojej rozwiniętej formie polega na budowie nanorobotów, maszyn molekularnych o nieorganicznym składzie atomowym; maszyny te będą mogły budować swoje kopie, mając informacje o takiej konstrukcji. Dlatego granica między żywym i nieożywionym zaczyna się zacierać. Do chwili obecnej stworzono tylko jednego prymitywnego, chodzącego robota DNA.

Nanomedycyna reprezentowana jest przez następujące możliwości:

1. Laboratoria na chipie, ukierunkowane dostarczanie leków do organizmu.

2. Chipy DNA (tworzenie indywidualnych leków).

3. Sztuczne enzymy i przeciwciała.

4. Sztuczne narządy, sztuczne polimery funkcjonalne (substytuty tkanek organicznych). Kierunek ten jest ściśle powiązany z ideą sztucznego życia i w przyszłości prowadzi do powstania robotów posiadających sztuczną świadomość i zdolnych do samoleczenia na poziomie molekularnym. Wynika to z ekspansji koncepcji życia poza organiczne

5. Chirurdzy nanoroboci (biomechanizmy dokonujące zmian i wymaganych działań medycznych, rozpoznawania i niszczenia komórek nowotworowych). To najbardziej radykalne zastosowanie nanotechnologii w medycynie - stworzenie molekularnych nanorobotów, które potrafią niszczyć infekcje i nowotwory nowotworowe, naprawiać uszkodzone DNA, tkanki i narządy, powielać całe systemy podtrzymywania życia organizmu i zmieniać jego właściwości.

Traktując pojedynczy atom jako element konstrukcyjny lub „część”, nanotechnologia poszukuje praktycznych sposobów konstruowania z tych części materiałów o określonych właściwościach. Wiele firm wie już, jak łączyć atomy i cząsteczki w określone struktury.

W przyszłości dowolne cząsteczki będą składane niczym zestaw konstrukcyjny dla dzieci. W tym celu planuje się wykorzystanie nanorobotów (nanobotów). Tak naprawdę można zbudować dowolną chemicznie stabilną konstrukcję, którą można opisać. Ponieważ nanobota można zaprogramować do zbudowania dowolnej konstrukcji, a w szczególności do zbudowania kolejnego nanobota, będą one bardzo tanie. Pracując w ogromnych grupach, nanoboty będą w stanie stworzyć dowolne obiekty niskim kosztem i dużą dokładnością. W medycynie problemem stosowania nanotechnologii jest konieczność zmiany struktury komórki na poziomie molekularnym, tj. przeprowadzić „chirurgię molekularną” przy użyciu nanobotów. Oczekuje się, że stworzą molekularnych lekarzy-robotów, którzy będą mogli „żyć” w organizmie człowieka, eliminując wszelkie powstałe uszkodzenia lub zapobiegając ich wystąpieniu.Manipulując pojedynczymi atomami i cząsteczkami, nanoboty będą w stanie naprawiać komórki. Przewidywany okres powstania lekarzy-robotów, pierwsza połowa XXI wieku.

Pomimo obecnego stanu rzeczy nanotechnologia, jako podstawowe rozwiązanie problemu starzenia się, jest więcej niż obiecująca.

Wynika to z faktu, że nanotechnologia ma ogromny potencjał do komercyjnego zastosowania w wielu gałęziach przemysłu, w związku z czym oprócz poważnych funduszy rządowych badania w tym kierunku prowadzone są przez wiele dużych korporacji.

Całkiem możliwe, że po udoskonaleniu zapewniającym „wieczną młodość” nanoboty nie będą już potrzebne lub zostaną wyprodukowane przez samą komórkę.

Aby osiągnąć te cele, ludzkość musi rozwiązać trzy główne problemy:

1. Projektuj i twórz roboty molekularne, które potrafią naprawiać cząsteczki.
2. Projektować i tworzyć nanokomputery sterujące nanomaszynami.
3. Utwórz Pełny opis wszystkich cząsteczek ludzkiego ciała, innymi słowy, aby stworzyć mapę ludzkiego ciała na poziomie atomowym.

Główną trudnością związaną z nanotechnologią jest problem stworzenia pierwszego nanobota. Jest kilka obiecujących kierunków.

Jednym z nich jest udoskonalenie skaningowego mikroskopu tunelowego lub mikroskopu sił atomowych i osiągnięcie dokładności pozycjonowania oraz siły chwytania.
Inna droga do stworzenia pierwszego nanobota prowadzi przez syntezę chemiczną. Być może uda się zaprojektować i zsyntetyzować sprytne składniki chemiczne, które będą mogły samoorganizować się w roztworze.
Kolejna droga prowadzi przez biochemię. Rybosomy (wewnątrz komórki) to wyspecjalizowane nanoboty, które możemy wykorzystać do stworzenia bardziej wszechstronnych robotów.

Te nanoboty będą w stanie spowolnić proces starzenia, leczyć poszczególne komórki i wchodzić w interakcje z poszczególnymi neuronami.

Prace badawcze rozpoczęły się stosunkowo niedawno, jednak tempo odkryć w tej dziedzinie jest niezwykle duże, wielu uważa, że ​​to przyszłość medycyny.

1.2.3 Nanotechnologia w przemyśle spożywczym

Nanożywność to termin nowy, niejasny i nieestetyczny. Jedzenie dla nanoludzi? Bardzo małe porcje? Żywność przetwarzana w nanofabrykach? Oczywiście nie. Ale mimo to jest to ciekawy kierunek w branży spożywczej. Okazuje się, że nanofood to cały zestaw pomysłów naukowych, które są już na drodze do wdrożenia i zastosowania w przemyśle. Po pierwsze, nanotechnologia może zapewnić producentom żywności wyjątkowe możliwości całkowitego monitorowania w czasie rzeczywistym jakości i bezpieczeństwa produktów bezpośrednio podczas procesu produkcyjnego. Mowa o maszynach diagnostycznych wykorzystujących różnorodne nanosensory, czyli tzw. kropki kwantowe, potrafiące szybko i niezawodnie wykryć w produktach najmniejsze zanieczyszczenia chemiczne czy niebezpieczne czynniki biologiczne. Metody produkcji, transportu i przechowywania żywności mogą zyskać część przydatnych innowacji z branży nanotechnologii. Zdaniem naukowców pierwsze tego typu maszyny produkcyjne pojawią się w masowej produkcji żywności już za cztery lata. Ale w porządku obrad są także bardziej radykalne pomysły. Czy jesteś gotowy połknąć nanocząsteczki, których nie widać? A co jeśli nanocząstki zostaną specjalnie wykorzystane do dostarczania przydatnych substancji i leków do precyzyjnie wybranych części ciała? A gdyby takie nanokapsułki można było wprowadzić do produktów spożywczych? Nikt jeszcze nie stosował nanożywności, ale wstępne prace nad nią już trwają. Eksperci twierdzą, że jadalne nanocząstki można wytwarzać z krzemu, ceramiki lub polimerów. I oczywiście - substancje organiczne. I jeśli wszystko jest jasne, jeśli chodzi o bezpieczeństwo tzw. cząstek „miękkich”, podobnych budową i składem do materiałów biologicznych, to cząstki „twarde” złożone z substancji nieorganicznych są wielką białą plamą na styku dwóch terytoriów – nanotechnologii i biologii . Naukowcy nie są jeszcze w stanie określić, jaką trasą takie cząstki będą podróżować w organizmie i dokąd trafią. To się jeszcze okaże. Jednak niektórzy eksperci już rysują futurystyczne obrazy zalet nanojadaczy. Oprócz dostarczania cennych składników odżywczych do odpowiednich komórek. Pomysł jest taki: każdy kupuje ten sam napój, ale wtedy konsument będzie mógł kontrolować nanocząsteczki tak, aby smak, kolor, aromat i stężenie napoju zmieniały się na jego oczach.

1.2.4 Nanotechnologia w sprawach wojskowych

Wojskowe zastosowanie nanotechnologii otwiera się jakościowo nowy poziom dominacja wojskowo-techniczna na świecie. Można rozważyć główne kierunki tworzenia nowej broni opartej na nanotechnologii:

1. Stworzenie nowych potężnych miniaturowych urządzeń wybuchowych.

2. Niszczenie makrourządzeń z poziomu nano.

3. Szpiegostwo i tłumienie bólu z wykorzystaniem neurotechnologii.

4. Broń biologiczna i nanourządzenia celujące genetycznie.

5. Nano sprzęt dla żołnierzy.

6. Ochrona przed bronią chemiczną i biologiczną.

7. Nanourządzenia w systemach sterowania sprzętem wojskowym.

8. Nanopowłoki do sprzętu wojskowego.

Nanotechnologia umożliwi produkcję potężnych materiałów wybuchowych. Rozmiar materiału wybuchowego można zmniejszyć dziesiątki razy. Atak kierowanych rakiet zawierających nanomateriały wybuchowe na zakłady regeneracji paliwa jądrowego mógłby pozbawić kraj fizycznej zdolności do produkcji plutonu nadającego się do celów wojskowych. Wprowadzenie małych urządzeń robotycznych do elektroniczne wyposażenie może zakłócać pracę obwodów elektrycznych i mechanicznych. Nie można zapobiec awariom centrów kontroli i stanowisk dowodzenia, chyba że nanourządzenia zostaną odizolowane. Roboty do demontażu materiałów na poziomie atomowym staną się potężną bronią, która zamieni w pył pancerze czołgów, betonowe konstrukcje bunkrów, obudowy reaktorów jądrowych i ciała żołnierzy. Ale to wciąż tylko perspektywa dla zaawansowanej formy nanotechnologii. W międzyczasie prowadzone są badania w zakresie technologii neuronowych, których rozwój doprowadzi do pojawienia się nanourządzeń wojskowych realizujących zadania szpiegowskie, czyli przechwytujące kontrolę nad funkcjami organizmu ludzkiego, wykorzystujące połączenie za pośrednictwem nanourządzeń z siecią system nerwowy. Laboratoria NASA stworzyły już działające próbki sprzętu do przechwytywania mowy wewnętrznej. Komponenty fotoniczne na nanostrukturach, zdolne do odbierania i przetwarzania ogromnych ilości informacji, staną się podstawą systemów monitorowania przestrzeni kosmicznej, obserwacji naziemnej i szpiegostwa. Za pomocą nanourządzeń wprowadzanych do mózgu możliwe jest uzyskanie „sztucznego” (technicznego) widzenia o rozszerzonym zakresie percepcji w porównaniu do wizja biologiczna. Trwają prace nad systemem tłumienia bólu u żołnierzy, wszczepionym do ciała i mózgu oraz neurochipami.

Kolejne zastosowanie nanotechnologii w sfera militarna to nanourządzenia ukierunkowane genetycznie. Genetycznie ukierunkowane nanourządzenie można zaprogramować do wykonywania określonych, destrukcyjnych działań w zależności od struktury genetycznego DNA komórki, w której się znajdzie. Jako warunek aktywacji urządzenia określony jest unikalny region kod genetyczny konkretna osoba lub szablon działań nad grupą osób. Bez narzędzi do wykrywania nanorobotów niemal niemożliwe będzie odróżnienie zwykłej epidemii od czystek etnicznych. Nanourządzenia będą działać tylko na określony typ człowieka i pod ściśle określonymi warunkami. Gdy nanourządzenie znajdzie się w organizmie, nie zamanifestuje się w żaden sposób, dopóki nie zostanie wydany rozkaz aktywacji. Kolejnym zastosowaniem nanotechnologii jest wyposażenie żołnierzy. Proponuje się, aby z człowieka, umundurowania i broni zrobić swego rodzaju hybrydę, której elementy będą ze sobą tak ściśle powiązane, że w pełni wyposażonego żołnierza przyszłości można nazwać odrębnym organizmem.

Nanotechnologia zapewniła przełom w produkcji zbroi i kamizelek kuloodpornych.

Sprzęt wojskowy ma być wyposażony w specjalną „farbę elektromechaniczną”, która pozwoli na zmianę koloru i zapobiegnie korozji. Nanopaint będzie w stanie „wyleczyć” drobne uszkodzenia karoserii i będzie się składać z dużej liczby nanomechanizmów, które pozwolą jej spełniać wszystkie powyższe funkcje. Wykorzystując układ matryc optycznych, które będą odrębnymi nanomaszynami w „farbie”, badacze chcą uzyskać efekt niewidzialności samochodu czy samolotu.

Nanotechnologia przyniesie zmiany w sferze militarnej. Nowy jakościowo przekształcony i niekontrolowany wyścig zbrojeń. Kontrolę nad nanotechnologią można realistycznie sprawować jedynie w cywilizacji globalnej. Nanotechnologia pozwoli na pełną mechanizację działań wojennych, eliminując obecność zmodernizowanych żołnierzy.

Zatem głównym wnioskiem dotyczącym skutków penetracji nanotechnologii w dziedzinie broni jest perspektywa powstania społeczeństwa globalnego zdolnego do kontrolowania nanotechnologii i wyścigu zbrojeń. O tej tendencji uniwersalizmu decyduje racjonalność cywilizacja technogenna oraz wyraża swoje zainteresowania i wartości.

Wniosek

Po wyjaśnieniu pojęcia nanotechnologii, zarysowaniu jej perspektyw oraz zastanowieniu się nad możliwymi niebezpieczeństwami i zagrożeniami, chciałbym wyciągnąć wniosek. Wierzę, że nanotechnologia jest nauką młodą, efekty jej rozwoju mogą zmienić otaczający nas świat nie do poznania. To, jakie będą te zmiany – pożyteczne, ułatwiające życie nieporównanie czy szkodliwe, zagrażające ludzkości – zależy od wzajemnego zrozumienia i racjonalności ludzi. A wzajemne zrozumienie i racjonalność zależą bezpośrednio od poziomu człowieczeństwa, który zakłada odpowiedzialność człowieka za swoje czyny. Dlatego też najważniejszą potrzebą ostatnich lat przed nieuniknionym „boomem” nanotechnologicznym jest kultywowanie filantropii. Tylko inteligentni i humanitarni ludzie mogą zamienić nanotechnologię w odskocznię do zrozumienia Wszechświata i swojego miejsca w tym Wszechświecie.

Bibliografia

1. Podstawy programowania obiektowego w Delphi: Podręcznik. podręcznik / V.V. Kuznetsov, I.V. Abdrashitova; wyd. T. B. Korneeva. – wyd. 3., poprawione i dodatkowe – Tomsk, 2008. – 120 s.
2. Kimmel P. Tworzenie aplikacji w Delphi./P. Kimel – M: Williams, 2003. – 114 s.
3. Kobayashi N. Wprowadzenie do nanotechnologii/N. Kobayashiego. – M.:Binom, 2005 – 134s
4. Chaplygin A. „nanotechnologie w elektronice” / A. Chaplygin. - 2005 M.: technosfera
5. http:// www.delphi.com

   Zapowiedź:

   Aby korzystać z podglądów prezentacji, utwórz konto Google i zaloguj się:

Ostatnio nanotechnologie i ich zastosowania są na ustach wszystkich: dużo o nich piszą w gazetach i magazynach, realizują programy telewizyjne i dyskutują o nich w wielu firmach. Przeciętny człowiek nie do końca rozumie, czym jest nanotechnologia i gdzie jest wykorzystywana. Jak się okazuje, nanotechnologie często spotykamy w życiu codziennym, są one wszędzie, tylko o tym nie wiemy.

Wszyscy używamy mydła, bez którego nie wyobrażamy sobie już higieny osobistej. Nikt nawet nie zdaje sobie sprawy, że mydło jest wytworem nanotechnologii, ale jednej z najprostszych. Mydło zawiera micele, drobne nanocząsteczki, z których powstają także inne popularne produkty kosmetyczne. Nanotechnologia pomaga także miłośnikom słońca i czekoladowej opalenizny. Filtry i balsamy przeciwsłoneczne powstają z dodatkiem cząstek, które nasycają skórę witaminami i chronią ją przed szkodliwym działaniem.

Nanotechnologia odegrała również ważną rolę w rozwoju mody. Kurtki narciarskie produkowane są przy użyciu najnowocześniejszych technologii. Bardzo dobrze zatrzymują ciepło, nie przepuszczają wiatru i nie przemakają. Nanocząsteczki wykorzystuje się także do tworzenia innej odzieży sportowej, która nie gniecie się i jest odporna na zabrudzenia oraz złą pogodę.

W tenisie nanotechnologia odegrała ważną i jedną z głównych ról. Nanocząsteczki znajdują się w rakietach i piłkach tenisowych. Dzięki nim stały się znacznie lżejsze, piłki są bardziej sprężyste i szybkie.

Nanotechnologia stała się popularna w opracowywaniu i produkcji armatury wodno-kanalizacyjnej. Nanocząsteczki pozwalają stworzyć specjalną powłokę, która przez długi czas zachowuje swój błyszczący wygląd i jest bardzo łatwa w czyszczeniu.

Nanotechnologia ma szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Światowy rynek jest wypełniony nietypowymi produktami spożywczymi, które powstają przy użyciu nanocząstek. Wśród krajów prym wiodą Stany Zjednoczone, kraje Europy i Azji. Dobrze znane są na przykład chińska herbata z drobinkami selenu czy austriacki chleb, do którego dodawane są nanocząsteczki tłuszczu z tuńczyka.

Nawet nie podejrzewamy, że nanotechnologia pomaga nam w codziennym życiu podczas pracy z komputerem i Internetem. Nanocząstki służą do zwiększania parametrów pamięci dysków twardych. Dzięki rozwojowi pojawiły się laptopy, netbooki, iPhone'y, smartfony i wiele innych nowoczesne gadżety. Nasze samochody również odniosły ogromne korzyści z rozwoju nanocząstek. Producenci stosują je do pokrywania powierzchni i wytrzymują znacznie dłużej. Ponadto niektóre samochody są wyposażone w specjalne lusterka, które nie zamarzają ani nie zaparowują.

Znaczenie nanotechnologii w życiu każdego człowieka jest ogromne. W miarę jak życie staje się coraz wygodniejsze, naukowcom udało się dowiedzieć więcej o tych bardzo małych cząsteczkach.

Ostatnio coraz częściej słyszymy o nanotechnologii, wyobrażając sobie coś z zakresu chemii, fizyki czy Inżynieria genetyczna– mechanizmy, urządzenia, substancje, które pozwalają rozwiązywać złożone i ważne, ale dalekie od codziennych problemów. Ale tak nie jest, nanotechnologia jest szeroko stosowana w życiu codziennym, a liczba nowych produktów rośnie każdego dnia. Nanotechnologia, oddane w służbie naszego komfortu, spełniają wiele pożytecznych zadań: od izolacji ścian, okien itp., po czyszczenie antybakteryjne.

Z historii: O nanotechnologii po raz pierwszy wspomniano w połowie XX wieku, kiedy amerykański fizyk Richard Feynman zasugerował, że można „kontrolować” nie cząsteczki, ale pojedyncze atomy, nadając w ten sposób substancjom określone właściwości. Dziś nanotechnologia odnosi się do metod pracy z cząsteczkami o niewyobrażalnie małych rozmiarach, mierzonych w nanometrach. Jeden nanometr to jedna miliardowa część metra.

Jakie są korzyści ze stosowania nanotechnologii w życiu codziennym? Wielu z nas go używa, ale teraz wyobraźmy sobie domowy oczyszczacz wody z membraną, której pory są mniejsze niż 1 nanometr. Oznacza to, że membrana zatrzyma najmniejsze cząsteczki chemiczne zanieczyszczające wodę. Przed pojawieniem się oczyszczaczy wody opartych na nanotechnologii wysoka jakość woda, o której można tylko marzyć.

Inny przykład. Czy wszyscy jesteśmy zmęczeni kurzem, który osiada na meblach pięć minut po czyszczeniu? W tym przypadku z pewnością docenisz nowy produkt - nanopowłoka dla meble domowe . Na powierzchnię mebla nanoszona jest substancja zawierająca nanocząsteczki. Cząsteczki te w ciągu dwóch godzin wchodzą w interakcję z cząsteczkami powietrza, tworząc w efekcie cienką, niewidoczną warstwę na czyszczonych powierzchniach. Dzięki pokrycie ochronne powierzchnia mebli zyskuje właściwości antystatyczne oraz czyszczenie na mokro co trzy godziny możesz zapomnieć.

Utrzymanie czystości w mieszkaniu i tworzenie zdrowy mikroklimat oferuje szereg produktów opartych na technologii Srebrne Nano. Najbardziej popularna jest technologia Silver Nano nowoczesny system dezynfekcja polegająca na uwalnianiu aktywnego srebra w postaci nanocząstek. Technologia Silver Nano niszczy 99,9% bakterii, niezawodnie chroniąc zdrowie całej rodziny. Technologia ta umożliwia stworzenie chusteczek i gąbek czyszczących o wyraźnym działaniu antybakteryjnym.

Włókna serwetek nasycone są nanocząsteczkami srebra – dzięki temu serwetka skutecznie zwalcza bakterie podczas czyszczenia. Dodatkowo zawartość mikrocząsteczek srebra sprawia, że ​​sama serwetka pozostaje czysta.

Jednym z przykładów skutecznego działania technologii Silver Nano jest chusteczka antybakteryjna TM Vortex, która zwalcza szeroką gamę szkodliwych mikroorganizmów. Osobliwość Produkty VORTEX TM – innowacyjne technologie.

Jeszcze wyraźniejszy efekt uzyskuje się dzięki połączeniu nanotechnologii i mikrofibry. Mikrofibra- materiał składający się z włókien, których grubość mierzy się w setnych milimetra. Nici włókien, splecione ze sobą, tworzą maleńkie pory, które działają jak mikroodkurzacze: są w stanie wchłonąć ilość wilgoci kilkadziesiąt razy większą niż ich własna waga. Ściereczka z mikrofibry z łatwością usunie brud nawet bez detergenty i nie pozostawia śladów wilgoci ani kłaczków na powierzchni.

Łączy w sobie antybakteryjną ściereczkę z mikrofibry TM Vortex, wykonaną w technologii Silver Nano niesamowite właściwości mikrowłókien i zdolności mikrocząstek srebra do zwalczania bakterii.

Polimer antybakteryjny– kolejna innowacja, która jest bezpośrednio związana z naszym codziennym życiem. Antybakteryjne gąbki czyszczące TM Vortex, które wykorzystują tę technologię, nie tylko dokładnie czyszczą delikatne powierzchnie, ale także usuwają aż 90% bakterii.

Co ciekawe, niektóre przydatne technologie, które pomagają nam w życiu codziennym, zostały przez człowieka zapożyczone z natury. Na przykład serwetki i gąbki do czyszczenia wykonane z celulozy. Głównym włóknem jest celuloza materiał konstrukcyjny w świecie roślin. Jego naturalny stan jest suchy i twardy. Serwetki celulozowe TM Vortex po czyszczeniu wysychają, a rozwój bakterii w nich ustaje. Oznacza to, że następnym razem będziesz czyścić naprawdę czystą szmatką.

Przykład zastosowania technologii Silver Nano z firmy SAMSUNG w sprzęcie AGD.

Technologia Silver Nano firmy Samsung Electronics ma zastosowanie nie tylko w pralkach, ale także w lodówkach. Technologia ta wspomaga higienę w agregat chłodniczy poprzez zastosowanie najnowszej nanotechnologii. Technologia Silver Nano obejmuje sprzęt AGD firmy Samsung cienka warstwa srebro, które w lodówkach przedłuża trwałość żywności, a w pralkach niszczy bakterie przy praniu nawet w zimnej wodzie.

Wszystkie gospodynie domowe wiedzą, że nie wszystkie ubrania można prać gorąca woda. Produkty wykonane z cienkich tkanin o wysokich wymaganiach sterylności wymagają dokładnego prania w wodzie o niskiej temperaturze. Nowa technologia umożliwia pranie takich przedmiotów z dodatkowym, długotrwałym działaniem antybakteryjnym, bez uszkadzania ich gorącą wodą.

Klimatyzatory Samsung wykorzystują technologię Silver Nano w wymienniku ciepła i filtrze elektrostatycznym. Daje to dodatkowy efekt antyalergiczny i zapewnia cyrkulację świeżego i oczyszczonego powietrza w pomieszczeniu.

Również w ten sposób nowa ochrona ze szkodliwych bakterii rozprzestrzenia się do i

Tak więc w najbliższej przyszłości asortyment ulegnie zmianie, zostaną otwarte sklepy internetowe „Nano-produkty”. Przecież obecnie następuje szybki rozwój nanotechnologii

Przykładem rozwoju nanotechnologii do użytku codziennego mieszkańców jest wieś „Morozów”, położony w pobliżu Moskwy, 10 km od Zelenograd.

Gęsty las i piękne leśne jezioro są dostawcami czystego i... Podobnie jak same ulice wsi, drogi czyste i zadbane, piękne domy w tym samym stylu. Ale za pozorną prostotą kryje się wiele lat rozwoju rosyjskich naukowców: nanowzmocnienie, nanoasfalt, nanolampy i wiele więcej. Każdy centymetr życia jest nimi dosłownie wypełniony: ściany zawierają bazaltowe, niemetalowe wzmocnienia materiały kompozytowe. Jego siła wytrzyma ponad sto lat. W przypadku dróg w Morozowie zastosowano specjalny nanokomponent, który zmniejsza ilość wchłoniętej wilgoci, dzięki czemu ta powłoka asfaltowa jest nawet czterokrotnie mocniejsza i trwalsza niż zwykle. Nanoświatła świecą wieczorem wzdłuż dróg – najnowsze osiągnięcie naukowców. Woda oczyszczana jest za pomocą filtra z nanosystemem. To tylko niewielka lista nanotechnologii, które wykorzystano przy budowie wioski w pobliżu Zelenogradu.

Zatem program rozwoju nanoprzemysłu w Rosji działa. Globalne wydatki na projekty nanotechnologiczne przekraczają obecnie 9 miliardów dolarów rocznie. Na Stany Zjednoczone przypada około jedna trzecia wszystkich światowych inwestycji w nanotechnologię. Innymi znaczącymi inwestorami na rynku nanotechnologii są Unia Europejska i Japonia. Prognozy wskazują, że do 2015 roku łączna liczba pracowników w różnych sektorach przemysłu nanotechnologicznego może osiągnąć 2 miliony osób, a łączna wartość towarów wyprodukowanych przy użyciu nanomateriałów może zbliżyć się do 1 biliona dolarów. Przyszłość należy więc do towarów wykonanych z nanomateriałów.