Nanotechnologijos: pradedant galingais PC, baigiant kosmetika (I dalis)

1959 m. gruodžio 29 d., Kalifornija, JAV. Kasmetinis JAV fizikų draugijos susirinkimas. Nobelio premijos laureatas, garsus mokslininkas Richard P. Feynman susirinkusiems uždavė provokuojantį klausimą: „Kodėl mums nesutalpinus visų Britanijos enciklopedijos 24 tomų turinio ant smeigtuko galvutės?“ Anot jo: „Fizikos principai nedraudžia manipuliuoti medžiaga po vieną atomą. Tai nėra bandymas pažeisti gamtos dėsnius, todėl tai – įmanomas dalykas. Iki šiol to nepadarėme dėlto, jog tiesiog esame per dideli“.

Šio autoritetingo mokslininko kalba paskatino daugelį mokslo labaratorijų bandyti išaiškinti tuos įmanomus dalykus, naujas, dar niekieno nepaliestas fizikos sritis. Po 5 metų „Tokyo Science University“ profesorius Norio Taniguchi apibrėžė šią sritį „nanotechnologijos“ vardu. Anot jo „nanotechnologija apima atskyrimo, sujungimo procesus bei medžiagų deformaciją naudojant vieną molekulę arba vieną atomą“. Taigi, koks šių technologijų taikymas?

Taikymas plataus vartojimo prekėms

Ne. Šį kart nepataikėte. Nanotechnologijos – tai ne tik iPod Nano. Nors šis įrenginys ir buvo išrinktas pirmuoju numeriu 2007 metais, nano skiltyje. Įrenginys garsėja nepaprastai didele talpa. Kiti “iPod” modeliai gali sutalpinti net iki 160 GB duomenų į kelių centimetrų dėžutę. Bet tai ne vienintelė nano technologijomis paremta plataus vartojimo prekė (eng. consumer goods).

Negalima nepaminėti ir maisto pramonės. Šiame sektoriuje nano vaidina ypatingą rolę visuose produkto etapuose: gamyboje, apdorojime, saugojime, net pakavime. Nanokompozitinis (nanocomposite) produkto padengimas gali pailgtinti produkto vartojimo laiką. Nanokompozitinis produkto padengimas – procesas, kurio metu ant produkto paviršiau yra beriama speciali antimikrobinė medžiaga. Be padengimo, nano leidžia padidinti atsparumą karščiui, sumažinti deguonies pralaidumo kiekį.

Nano taip pat yra taikomas ūkio apyvokos reikenysė. Tarkim, langų ir keramikinių dirbinių valikliai. Nano pagalba valikliai suteikia daugiau glotnumo ir atsparumo namų apyvokos reikmenims. Nanoskaidulos puikiai valo dėmes nuo drabužių, jų pagalba drabužius galima skalbti daug rečiau ir mažesnėje temperatūroje.

Jeigu prieš tai aprašytas produktas, anot jūsų, yra “nemoteriškas”, tai šįkart su manim tikrai nesiginčysite. Kalbu apie kosmetiką. Dauguma preparatų nuo saulės nudegimo yra paremti nano technologija. Tai padeda žmogaus (t.y. moters :) ) sveikatai. Ir ne vien sveikatai, bet ir grožiui. Vis dėlto, ne specialūs eliksyrai atjaunina žmogų dvidešimčia metų, bet nano.

Taikymas medicinoje, chemijoje, energetikoje ir infomatikoje

Biologiniai ir medicininiai tyrimai panaudojo nanotechnologijas medicinos vystymui. Koncepcija paprasta: nanomedžiagos sąveikauja su biologinėmis molekulėmis ir strukūromis ir taip gaunamos papildomos funkcijos. Laikui bėgant susikūrė hibridinės mokslo kryptys: biomedicininė nanotechnologija, bionanotechnologija, nanomedicina ir kt. Kolkas, sąveika tarp nano ir biologijos atnešė į pasaulį tokius svarbius dalykus, kaip diagnostiniais įrenginiai, analitinė įranga, fizinė terapija, vaistai ir kt.

Cheminiai katalizatoriai ir filtravimo metodai yra tik keletas cheminių sričių, kuriose didelį vaidmenį vaidina nanotechnologijos. Labiausiai išvystyti energetiniai projektai, paremti nano yra energijos gamyba, jos pavertimas į kitą energijos formą, jos saugojimas.

Dabartinė moderniosios technologijos gamyba yra paremta tradiciniu iš viršaus į apačią (top down) metodu, kas reiškia, jog nanotechnologijos naudojamos įdiegiamos betriukšmingai. Nanotechnologijomis dabar paremta dauguma prietaisų: naujoviški puslaidininkių prietaisai, optoelektroniniai prietaisai. Nano technologijomis kuriami displėjai ir galingi kvantiniai kompiuteriai su didžiule talpa turinčiais kietaisiais diskais. Štai tokiu būdu ir grįžome prie didelę talpą turinčiais „iPod“ grotuvais.

Apie tamsiąją nanotechnologijų pusę – antroje šio straipsnio dalyje.

–

Pastaba: šis tekstas anksčiau buvo portale Alfa.lt. Skelbiamas, gavus sutikimą.