7 Мая 2018

Современные нанотехнологии, мощный потенциал которых еще не раскрыт до конца

Опубликовал К.В. Кулик

         Нанотехнологии пришли в наш мир огромной сенсацией, всколыхнув немалый интерес общественности и удивив всех. На самом деле, для большой части аудитории, посвящённой в саму технологию данных инноваций сенсация – слишком громкое слово, ведь многие вещи были спрогнозированы гораздо раньше, а некоторые более того давно ожидались. Однако новизну и революционность данных открытий нельзя не назвать шокирующей для широкой массы людей, которые неискушённые в области новейших технологий.

         Такая вещь не может оставить равнодушным человека, который интересуется дальнейшим развитием прогресса в сторону самых новых и самых передовых технологий, позволяющих осуществить самые смелые задумки человечества. Этому миру есть чем нас удивить, и каждый новый успех в исследовании тех или других процессов и явлений открывает нам простую истину. Мир достаточно мало и порой даже ничтожно изучен, поэтому пространства для ошеломляющих и переворачивающих наши представления открытий более чем предостаточно.

         Если мы спросим о фундаментальных открытиях человечества, то можем с большой вероятностью получить ответ о том, что таким было колесо, или даже айпад. Здесь мнение хотя и может быть субъективно, но можно отследить закономерные тенденции. Много ли людей подумает, если задать им такой вопрос, о нанотехнологиях? Боюсь, что нет, потому что для нас это скорее очень в новинку, хотя исследования в этом направлении велись очень давно.

         Рассмотрим с вами несколько ошеломительных для большинства людей открытий, которые принесло нам развитие нанотехнологий.

       Электропроводный жидкий металл

         Сплав из галлия, иридия и олова образует при воздействии на него электричества сложные фигуры и может намотать круги в чашке Петри. Этот сплав – умное вещество, способное принимать форму самостоятельно, в зависимости от изменения того пространства, в котором ему приходится находиться, то есть деформироваться с учётом изменения окружающей его среды и пространства, что позволяет создавать движущиеся объекты, и словно живым клеткам передавать информацию по цепи. Это открытие сенсационно, и подводит человечество к мысли, что робот из Терминатора не такая уж научная фантастика; вполне возможно мы с вами вскоре станем свидетелями создания такой модели, которая станет похожа на живой организм, передавая информацию и перестраивая словно живые электрические цепи. Такие цепи из жидкого металла способны менять свою конфигурацию посредством команд, что прогнозирует некоторую вероятность того, что сбудется мечта учёных по созданию словно живого организма из цепей жидкого металла, которые будут принимать команды и выполнять их. На деле вся суть нанотехнологии в том, что состав реагирует так на изменения пространства, что его окружает благодаря особому химическому составу раствора, в котором оказываются металлические капли. Поэтому меняя его состав ионов и кислотность можно управлять перемещениями металлических капель и их движением в трёхмерном измерении по трём плоскостям.

         Такой металл имеет название биомиметического, то есть такого, что имитирует поведение живого материала, не являясь при этом живым веществом. Самим же металлом можно управлять при помощи электрических разрядов, посылая их. При этом он может двигаться и самостоятельно благодаря движущей силе, которая образуется из-за перепада давлений на фронтальной и тыльной сторонах капли. Этому процессу возможно суждено стать разгадкой того, как можно конвертировать химическую энергию в механическую. Созданием же роботов, использующих данную технологию, пока говорить рано, ведь металл ведёт себя так только в растворе или соляном, либо гидроксида натрия.

       Нанотехнологическое зарядное устройство

         Когда этому устройству будет суждено наконец появиться на свет и вступить в массовое производство, мукам постоянной зависимости от проводов зарядок наступит конец, ведь не придётся больше постоянно расшатывать разъёмы и сидеть на проводе около своих дорогих гаджетов. Технология такого устройства такова, что он работает как губка, но только впитывает в отличие от неё не жидкость, а кинетическую энергию из среды, в которой оно находится, направляя её в ваш гаджет. Оно состоит из пьезоэлектрического материала, который производит электричество, находясь под механическим напряжением. Даже устройство таково, что напоминает губку, ведь такая зарядка будет оснащена нанопорами. Устройство официально именуют «наногенератором» и обещают быть пригодными для использования везде, где только можно, став частью приборной панели автомобилей или внедряясь в смартфоны в качестве небольшой автономной зарядной станции, даже возможно станут деталью одежды. Это могут быть к примеру карманы. Такая технология имеет потенциал применения в промышленности.

       Искусственная сетчатка

         Для улучшения и коррекции зрения используются самые передовые технологии. Никто не станет спорить о важности этой отрасли исследований. Наноплёнка, имитирующая сетчатку глаз… Это следующий шаг, которому суждено сделать свой вклад в прорыв в медицине и технологиях будущего, ведь это значит, что при помощи специально разработанного интерфейса, которым занимаются исследователи, будет возможным нейронное моделирование в мозг человека из нейронов глаза, что означает обеспечение людям полноценного и здорового зрения. Согласитесь, что возвращать людям зрение — это более чем здорово.

       Нанопроводники

         Наноуровень новых проводников, которые сейчас в разработке позволяет перейти на новый уровень, доселе неизведанный. Такому проводнику, что представляет собой твёрдую наночастицу, предназначается роль выпрямителя тока, и также переключателей или диода. То есть проводнику возможно работать в двух направлениях, как в прямом, так и в обратном, а также он имеет такую достаточную прочность. Частицы имеют особое покрытие.

         Покрытие выполняется из положительно заряженного химического вещества, и окружается отрицательно заряженными атомами. Такой системе для изменения конфигурации достаточно электрического заряда, что подаётся. Учёными считается, что имеется огромный потенциал у данной технологии.

         В чём же новизна и перспектива данного вида материалов? Прежде всего, в том, что они дают нам и учёным надежду на создание нового вида материала, способного улавливать требуемые от него вычислительные задачи, и самостоятельно изменять свои параметры. Так можно фактически изменить и перепрограммировать повсеместно всю электронику будущего. Он может выступить своеобразным мостом трёхмерного вида, соединяющим разные технологии в комплекс. Его совместимостью возможно будет управлять, а это означает лишь одно, большую адаптивность.

       Нанофильтр для воды

         Для водной акватории нет ничего, пожалуй, страшнее из загрязнений как покрытие нефтяного пятна. Тонкая плёнка закрывает слой воды сверху и провоцирует массу необратимых последствий как для самой акватории, так её биоразнообразия. Специальная наноплёнка, служащая фильтром для воды, может спасти бедственное положение при таких загрязнениях – если плёнка будет использоваться с тонкой сеткой, которая выполняется из нержавеющей стали, то нефть будет отталкиваться, и вода снова становится чистой, как была раньше, в своей первозданной красоте.

         Созданию наноплёнки послужила вдохновением сама природа, ведь похожими свойствами обладают цветки лилии. Правда вместо нефти они имеют способность отталкивать воду. У этих растений учёным немало чему есть поучиться и извлечь самые ценные наблюдения, реализуемые потом в исследовательских лабораториях. Таким, например, было воплощение на практике создания супергидрофобных материалов. Так же в производстве наноплёнки, используемой в качестве фильтра, цель это создание материала, воспроизводящего поверхность водных лилий.

       Очистители воздуха для подводных лодок

         Каким воздухом экипажи подводных лодок обычно дышат – таким вопросом задаётся далеко не каждый. Собственно, эта информация неинтересна кажется ни для кого, сколько бы там ни было не связанного с подводными погружениями, а вот самим экипажам она очень и очень интересна. Если не рассуждать глубоко, то воздух – это качество их жизни, ведь он является особо важным элементом системы, влияющей на продолжительность и качество жизни. Людям, которым приходится работать на глубине, приходится также дышать по многу раз одним и тем же воздухом, проходящим сотни раз процедуры очистки и вновь попадающим в их организмы, что безусловно отнюдь не украсит любому человеку здоровье и общее самочувствие. Малоприятным бонусом ко всему изложенному также является амин, который используется в системах очистки воздуха, который можно условно назвать отработанным от углекислого газа. Это вещество обладает весьма неприятным запахом. Многие силы учёных ушли на то, чтобы однажды решить этот вопрос, и вот однажды был изобретён SAMMS, а если быть подробнее, то технология очистки, использующая наночастицы в качестве фильтра. Такие частицы помещаются внутрь керамических гранул и позволяют убрать и поглощать избыток углекислого газа. Такое вещество имеет пористую структуру и поглощение вредной примеси происходит достаточно легко. Их совершенно малое количество будет очищать площадь равную одному футбольному полю, а именно, для такой площади и объёма понадобится всего одной столовой ложки таких гранул.

       Светящаяся одежда

         Учёные синтезировали светящиеся волокна, а вернее, светоотражающие, которые можно вполне свободно и широко использовать в производстве текстильной промышленности. Конструкция каждой нити такова, что её основой выступает тонкая проволока, на которую наносятся наночастицы и слой полимера с люминесцентным эффектом. Вся эта структура покрывается защитным слоем из нанотрубок, которые обеспечивают прозрачность, и в результате получаются лёгкие и гибкие конструкции, которые можно назвать нитями и использовать по назначению. Светятся они под воздействием своего собственного ресурса электрохимической энергии. Для работы же таким нитям необходимо гораздо меньше энергии, чем светодиодам.

         Всем хороши светящиеся нити, кроме, пожалуй, одного – у этой технологии крайне небольшой свой запас света, что означает такой недостаток как работа всего в течении нескольких часов. Однако разработчики уверяют, что этот недостаток не критичен, и его поправят. Светящиеся нити в ближайшем времени обзаведутся собственным большим запасом света большим как минимум в тысячу раз. Такое положение вещей прекрасно, однако пока не вполне понятен ход мыслей разработчиков касательно другого большого недостатка одежды на основе светящихся нитей, ведь её нельзя будет стирать. Учёные с оптимизмом относятся к данной ситуации, и предполагают использование данных нитей при пошиве сигнальной одежды или головных уборов как например кепок, а также в биомедицине. Во всяком случае, сворачивать проект и выбрасывать его на обочину истории прогресса никто не собирается, скорее даже наоборот.

       Нанопластыри

         Так надоели болючие иглы шприцов в больнице? Тогда следующее изобретение придётся вам по вкусу, ведь оно имеет в себе основой технологию, при которой доставка необходимых лекарств и витаминов в организм человека будет осуществляться через специальные нанопластыри, крепящиеся к нужному участку тела человека. Для того, чтобы не приходилось более использовать никаких иголок и шприцов, исследователи обратили внимание на некоторые свойства наночастицы, которая могла бы проникнуть в организм человека через кожу. Лекарство попадает в организм и успешно убивает все требуемые бактерии, которые выводятся из организма естественным процессом.

         Нанопластыри могут по праву считаться новым большим шагом в сторону излечения рака, вернее, путём к нахождению подобного лекарства, ведь они могут прийти на смену химиотерапии. Необыкновенное преимущество перед химиотерапией у этих пластырей заключается в том, что они могут воздействовать на группы клеток индивидуально, не затрагивая при этом всё остальное.

       Наноиглы

         Такие иглы длиной всего в несколько нанометров могут успешно справиться с тончайшими операциями на теле человека, которые невозможно проводить без нежелательных повреждений при помощи обычных операционных игл, поэтому их применение не просто перспективно, а даже востребовано в сегодняшнем мире. Современную хирургию во всяком случае точно не мешало бы улучшить, если не преобразить.

         Такие иглы по выполнению своей основной функции могут безболезненно находиться в организме, не причиняя вреда тому – такие исследования показали результаты на мышах, которым было проведено операции на нервной системе. В их организмы было введено нервные клетки и нуклеиновую кислоту. Побочных эффектов учёные так и не обнаружили. Подводя как итог сказанному, можно сказать, что такие наноиглы весьма пригодились бы в медицине при трансплантации и пересадке органов. Также они весьма пригодились бы в лечении больших ожогов, когда существует риск отторжения тканей, посредством перепрограммирования клеток, повреждённых при ожогах, восстановив их функции, при этом без малейших шрамов.