Нанатэхналогіі ў побыце і ў прамысловасці

З кожным днём мы набліжаемся да непазбежнай рэвалюцыі, якую нясуць у сабе нанатэхналогіі. Мы ствараем новыя прыборы, атрымліваем унікальныя матэрыялы, пра якія раней не задумваліся. Прымяненне нанатэхналогій у побыце дазволіла змяніць форму звыклых для нас прадметаў. У выніку гэтага мы атрымалі зусім іншыя, але карысныя ўласцівасці рэчывы. Навакольнае нас рэальнасць становіцца менш небяспечнай і найбольш спрыяльнай для камфортнага жыцця. Наглядны прыклад: памяншэнне звыклых габарытаў выкарыстоўваюцца электрычных прыбораў да памераў наначасціц, непрыкметных чалавечаму воку. Кампутары становяцца менш у памерах, але нашмат прадукцыйней. Нанатэхналогіі ў побыце і ў прамысловасці дазволілі значна змяніць усе вакол нас.

Ці магчыма стварыць такую форму штучнага інтэлекту, які змог бы задаволіць любыя нашы патрэбы? Адказ крыецца ў рацыянальным ўжыванні найноўшых распрацовак. Нанатэхналогіі - гэта шлях у будучыню, бо яны закранаюць усе аспекты нашага жыцця. Выкарыстанне нанатэхналогій дае шмат магчымасцяў, але і выклікае шэраг боязі.

Акно ў наномир

Электронны мікраскоп дазваляе зазірнуць у мікрасвет. Без спецыяльнай апаратуры нанатэхналогіі ў побыце адразу заўважыць вельмі цяжка, бо яны настолькі малыя, што неадметныя няўзброеным вокам. Менавіта ў такіх маштабах рэчывы праяўляюць самыя незвычайныя і нечаканыя ўласцівасці. Выкарыстанне такіх уласцівасцяў абяцае унікальную тэхналагічную рэвалюцыю. Яны даюць радыкальна новыя магчымасці, такія як кіраваць целам чалавека і навакольным асяроддзем.

Гісторыя з'яўлення нанатэхналогій

Усё пачынаецца ў 80-х гадах XX стагоддзя з вынаходствам інструмента пад назвай сканавальны тунэльны мікраскоп (СТМ). Прафесар універсітэта Каліфорніі Джэймс Джимзевский правёў усё сваё прафесійнае жыццё ў свеце нанапамераў. Ён з'яўляецца адным з першых у свеце людзей, якія атрымалі магчымасць даследаваць матэрыю на ўзроўні неверагодна малых велічынь, мільённых доляй міліметра. Гэтыя мікраскопы дазваляюць вывучыць паверхню падобна таму, як сляпыя чытаюць шрыфт Брайля. Тады ніхто не мог падазраваць, наколькі спатрэбяцца нанатэхналогіі ў побыце і прамысловасці.

Прынцып працы з наначасціц

Сканавальны мікраскоп выкарыстоўвае зонд, які ўяўляе сабой іголку таўшчынёй у 1 атам. Калі яна набліжаецца ўсяго на некалькі нанаметраў да ўзору, адбываецца абмен электронамі з бліжэйшай Наначасціц. Гэта з'ява называецца эфектам тунэля. Сістэма кіравання фіксуе змена велічыні тунэльнага току, і вось ужо на аснове гэтай інфармацыі ідзе больш дакладнае пабудова тапаграфіі паверхні доследнага ўзору. Праграмнае забеспячэнне дазваляе пераўтварыць атрыманыя дадзеныя ў малюнак, якое дае навукоўцам ключ да новага свеце, выкарыстоўваючы нанатэхналогіі ў побыце і іншых галінах.

Як сцвярджае Джэймс Джимзевский, дзякуючы сканавальнага электроннага мікраскопа навукоўцы ўпершыню атрымалі малюнка атамаў і малекул і змаглі вывучыць іх форму. Гэта стала сапраўднай рэвалюцыяй у навуцы, бо навукоўцы пачалі глядзець на многія рэчы зусім па-іншаму, звярнуўшы ўвагу на ўласцівасці асобных атамаў, а не мільёны і мільярды часціц, як гэта было ў мінулым.

Першыя адкрыцця

Выкарыстанне новых тэхналогій прывяло да дзіўнага адкрыцця. Калі прыбор набліжаўся да атаму на адлегласць у 1 нанаметр, паміж ім і атамам ўзнікала сувязь. Гэтая асаблівасць дазволіла знайсці спосаб перамяшчаць асобныя мікрачасціны. Дзякуючы такому адкрыцця з'явілася магчымасць выкарыстоўваць нанатэхналогіі для камфортнага побыту.

Як растлумачыў Джэймс Джимзевский, прафесар універсітэта Каліфорніі, тунэльны сканавальны мікраскоп дазволіў практычна дакранацца да малекулам і атама. Навукоўцы ўпершыню змаглі маніпуляваць атамамі на паверхні рэчывы і ствараць структуры, якія раней нельга было і ўявіць.

Гэта нованабытай адкрыццё (здольнасць назіраць і маніпуляваць драбнюткімі часціцамі, складнікамі матэрыю) дало магчымасць выкарыстоўваць нанатэхналогіі ва ўсіх галінах без выключэння.

развіццё нанатэхналогій

Фізік і філосаф Этин Клін лічыць, што магчымасць тэхналагічнага прарыву за кошт нанатэхналогій цалкам рэальная, але шмат у чым гэта будуецца на энтузіязме навукоўца. Як кажа фізік і філосаф Этин Клін, з моманту эксперыментальнага пацверджання існавання атамаў да моманту атрымання магчымасці імі маніпуляваць прайшло менш за 100 гадоў. Перад навукоўцамі адкрываюцца такія магчымасці, пра якія раней і падумаць не маглі. Толькі дзякуючы гэтаму ўрад ўсіх развітых краін стала праяўляць цікавасць да адпаведных навуках. Усё пачалося з амерыканскай ініцыятывы 2002 года, з якой выступілі фізікі Рока і Бенбридж. Гэтыя навукоўцы выступілі з вар'яцкай ідэяй пра тое, што дзякуючы нанатэхналогіях чалавецтва зможа вырашыць усе якія стаяць перад ім праблемы.

Гэтая заява стала штуршком да пачатку шматлікіх даследаванняў, якія дазволілі рэалізаваць такія перадавыя напрамкі навукі і тэхнікі, як мікраэлектроніка, інфарматыка, ядзерна-энергетычныя даследаванні, мікрабіялогія, лазерная тэхніка, медыцына і многае іншае.

Нанатэхналогіі: прыклады

У побыце ёсць столькі непрыкметных, але вельмі важных рэчываў, аб прысутнасці якіх мы нават не падазраём! Давайце разгледзім самыя яркія прыклады:

• Сучасныя тэлефоны. Дзякуючы выкарыстанню нанатэхналогій з'явілася магчымасць абсталяваць смартфоны, iPhone і іншыя прылады адмысловымі датчыкамі, якія выступаюць у ролі абароны. Нават пры пабітым шкле мікрачыпы ня перастаюць працаваць.

• Зубная паста. Раней ніхто не задумваўся пра тое, чаму ачышчальнае сродак для зубоў бывае розным. Гэта ўсё тлумачыцца наяўнасцю пэўных наначасціц. Напрыклад, гидроксиапатит кальцыя, які незаўважны няўзброеным вокам, дапамагае аднавіць разбураную эмаль і абараніць зубы ад карыесу.

• Лейкопластырь. Нанатэхналогіі ў побыце сустракаюцца ў самых нечаканых прадметах. Напрыклад, звычайны лейкопластырь. Ён мае нанослой срэбра, які спрыяе хуткаму гаенню і валодае антыбактэрыйнымі ўласцівасцямі.

• Фарба для аўтамабіляў. Сучасныя аўтамабільныя фарбы, дзякуючы Наначасціц, здольныя перакрываць неглыбокія драпіны і іншыя паражніны, якія ўтварыліся на кузаве. У іх склад уваходзяць мікраскапічныя шарыкі, якія і забяспечваюць такі эфект.