Nanotechnologijos

Istorija

Nanotechnologijos gimimo momentu laikoma garsi Nobelio premijos laureato Richardo Feynmano paskaita ironišku pabadinimu "Apačioje daugybė vietos", ją 1959 metais jis skaitė Amerikos fizikų draugijai. Šioje kalboje jis svarstė, kaip galėtų atrodyti mažiausio dydžio mašinos, atitinkančios žinomus fizikos dėsnius. Jis suprato, kad mašinų dydžiai bus vis mažinami, kol pasieks atominius atstumus, o paskui atomai gali būti naudojami kitoms mašinoms sukurti. Jis padarė išvadą, kad paprasčiausios atominės mašinos, tokios kaip, pavyzdžiui, skridinys, svirtis ir ratas, atitinka fizikos dėsnius, tačiau jas pagaminti yra ypač sunku.

Daugelį metų nanotechnologijos slypėjo užmarštyje, nes tuometinės technologijos neturėjo galimybių manipuliuoti individualiais atomais. Tačiau 1981 metais įvyko didžiulis atradimas- Ciuricho IBM laboratorijoje dirbantys mokslininkai Gerdas Binningas ir Heinrichas Rohreris išrado skenuojantį tunelinį mikroskopą, už kurį vėliau buvo skirta Nobelio premija fizikos srityje.

Netikėtai fizikai įgijo galimybę gauti stulbinamus pavienių atomų "atvaizdus", kurie suformuodavo tinklines struktūras, visiškai panašias į vaizdinius chemijos knygose. Kadaise atomo teorijos kritikai manė, kad tai neįmanoma. Dabar tapo įmanoma daryti puikias kristalo arba metalo gardelėje išsirikiavusių atomų fotografijas. Mokslininkų naudojamas chemijos formules, kuriomis jie siekė atvaizduoti sudėtingas molekules sudarančių atomų sekas, dabar tapo įmanoma pamatyti plika akimi. Be to, skenuojantis tunelinis mikroskopas suteikė galimybę valdyti pavienius atomus. Jo išradėjai iš paskirų atomų net išklojo raides IBM ir moksliniame pasaulyje sukėlė didžiulę sensaciją. Mokslininkai daugiau nebebuvo akli pavienių atomų pasaulyje, jie įgijo galimybę juos matyti, žaisti ir dirbti su jais.

Panaudojimas

1. Kasdienėje buityje

Galbūt daugelis tik pirmą kartą girdi šią sąvoką, tačiau jų nuostabai ši mokslo šaka dabar mus lydi vos ne kiekviename žingsnyje. Nanotechnologijos naudojamos daugelyje sričių, bet aš išskirsiu tik keletą iš jų.

Šiandien nanotechnologijos labiausiai padeda žmonėms tokioje paprastoje ir buitiškoje srityje, kaip švaros palaikymas. Nanodalelėmis padengtas paviršius turi daugybę smulkių iškilumų, kurie yra daug mažesni už vandens molekulę, todėl vanduo ant tokio paviršiaus neužsilaiko ir tiesiog nuteka juo, kartu nusinešdamas ir bet kokius nešvarumus. Šiuo principu „veikia“ ir lotoso lapai – vandens lašeliai jais teka lyg stiklo karoliukai.

Šiandien jau gaminamos tokios nanodangos, skirtos įvairiems paviršiams: užpurškus tokios medžiagos ant vonios ar veidrodžio, kalkės ir nešvarumai paprasčiausiai negalės užsilaikyti ant paviršiaus, tad jo nereikės valyti ir naudoti jokių chemikalų. Tačiau tai tik laikina priemonė, todėl inžinieriai ir mokslininkai dirba ties naujomis gamybos technologijomis, kurios padėtų kuo pigiau ir paprasčiau išraižyti bet kokį paviršių tokiais nanonelygumais. Įsivaizduokime miestą, kuriame niekada nereikia plauti gatvių šviestuvų, dangoraižių stiklų, o vairuotojams nereikia rūpintis savo automobilio švara.

Kita pramonės sritis, kurioje nanotechnologijos šiandien naudojamos ypač intensyviai, yra kosmetikos gamyba. Pavyzdžiui, į kremus nuo saulės dažniausiai dedama iki nanodalelių susmulkinto cinko oksido arba titano dioksido – šios medžiagos labai gerai sugeria ultravioletinę spinduliuotę. Kitos nanomedžiagos naudojamos norimam kosmetikos atspalviui išgauti, be to, mažos dalelės geriau įsigeria į odą, todėl pagerėjo kremų efektyvumas.

Kosmetikos pramonė išties mato perspektyvų nanotechnologijų srityje. Pavyzdžiui, kosmetikos gamintoja „L’Oreal“ šiandien yra investavusi daugiau nei 600 mln. dolerių į tyrimus, susijusius su nanotechnologijomis. Tiesa, vis dar pasigirsta mokslininkų abejonių dėl nanodalelių saugumo kosmetikoje – juk jos gali gan giliai įsiskverbti į žmogaus kūną.

2. Medicinoje

Labai daug dėmesio pastaruoju metu skiriama nanotechnologijų galimybėms medicinos srityje. Naudojantis nanotechnologijomis kuriamas naujas požiūris į mediciną, keliamos idėjos, kaip išgydyti iki šiol neišgydomas ligas, kaip paprasčiausiai pratęsti žmonių gyvenimo trukmę. Svarbi nauja kryptis – nanorobotų kūrimas. Tokie nanorobotai būtų paleidžiami į organizmą, atpažinę ligos pažeistas ląsteles, prisikabintų prie jų ir jas sunaikintų arba prisikabinę įsiskverbtų į jų vidų, išleistų reikalingus medikamentus, kurie atkurtų ląstelės funkcijas arba jas sunaikintų. Taip būtų užtikrinama, kad reikalingi vaistai būtų pristatyti tik į pažeistas ląsteles, o ne pasklistų visame organizme. Tai perkeltų patį medicinos mokslą į kitą lygmenį – pacientas būtų gydomas su minimalia invazija į organizmą. Štai kaip galėtų atrodyti nanorobotas