Nanotehnologija

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Struktura fulerena koja ne bi bila vidljiva bez nanotehnologije.

Nanotehnologija je interdisciplinarna nauka koja uključuje fiziku, hemiju, biologiju, nauke o materijalima, kao i širok skup inženjerskih disciplina. Riječ nanotehnologija, koristi se kao sinonim i za nauku i za tehnologiju. Kao nauka, nanotehnologija proučava fizičke, hemijske i biološke osobine molekula i atomskih čestica. Nanotehnologija kao tehnologija primjenjuje istraživanja iz navedenih nauka i različite inženjerske discipline za proizvodnju materijala i funkcionalnih sistema sa posebnim i jedinstvenim osobinama.

Nanotehnologija je predmet istraživanja na svim područjima ljudske aktivnosti i koja će biti osnovna nauka budućeg razvijanja događaja u elektrotehnici, medicini, građevinarstvu, poljoprivredi i svim drugim oblastima.[1]

Koreni nanotehnologije[uredi]

Iako se nanotehnologija smatra za modernu nauku, njeni koreni sežu u duboku prošlost. Glazura kojom se presvlačilo keramičko posuđe za zapravo nanobakar i nanosrebro, a hrana u tim posudama je duže ostajala sveža. Brodsko drvo se premazivalo posebnom bakarnom emulzijom da bi se zaštitilo od propadanja od strane gljivica, posebno od vrste brodski puž.[2]

Danas, nanotehnologija kao inženjerska disciplina, odnosi se na tehnike i proizvode koji uključuju strukture nanometarskih dimenzija, u rangu od 1 do 100 nanometara,[3] a naročito one koje transformišu materiju, energiju i informaciju, upotrebom nanometarskih komponenti sa precizno definisanim molekularnim osobinama. Krajem 1980ih, pojam nanotehnologija ulazi u široku upotrebu za opis budućih tehnologija koje će se bazirati na molekularnim mašinskim sistemima, odnosno sistemima dizajniranim tako da budu sposobni da konstruišu složene proizvode sa atomskom preciznošću. Od polovine 1990ih, upotreba koncepta se proširila na instrumente, procese i proizvode čije su ključne dimenzije u rangu između 1 do 100 nanometara. Različite tehnologije se uklapaju u ovu definiciju, a mnoge mogu doprinijeti razvoju novih proizvoda i proizvodnih procesa, na primjer, napredna molekularna proizvodnja.

Nanomaterijali[uredi]

Nanomaterijalima se smatraju objekti kojima je bar jedna dimenzija između 1 i 1000 nanometara, ali najčešće 1-100 nm, što je uobičajena definicija nanoskale.[4]

Nanopore[uredi]

Desai i Ferari su stvorili jedan od prvih nanomaterijala koji mogu imati primenu u medicini. [5] Reč je o komorama koje obuhvataju ćelije, a načinjene su od pojedinačnih silicijumskih oblandi. Komore omogućavaju komunikaciju ćelije sa spoljašnjom okolinom pomoću rupa (nanopora) čiji prečnik može biti i do 20 nm. Nanopore su dovoljno velike da propuštaju manje molekule, kao što su kiseonik, glukoza ili insulin, ali dovoljno male da sprečavaju prolaz imunoglobulina. Kada se u organizam ubaci ovakva obložena strana ćelija, organizam je neće prepoznati i odbaciti, a omogućiće joj dotok nutrijenata i kiseonika, kao i otpuštanje insulina. Ova tehnologija može imati primenu kod pacijenata obolelih od dijabetesa. Slično ovome, možda je moguće ubaciti obložene neurone u pacijente koji pate od Alchajmerove bolesti, pri tome električnom stimulacijom obezbeđujući otpuštanje neurotransmitera.

Nanoljuske[uredi]

Nanoljuske su sferične nanočestice, koje imaju dielektrično jezgro i tanku zlatnu ljusku. Ove nanoljuske takođe sadrže kvazičesticu plazmon, koja predstavlja simultanu oscilaciju elektrona u odnosu na jone. Od debljine ljuske i radijusa nanočestice zavisi sa elektromagnetnim talasima koje talasne dužine će nanočestice biti uparene. U primeni, npr. za uništavanje ćelija tumora, koristi se bliski dio infracrvenog spektra, jer je u tom delu optička transmisija kroz tkivo optimalna.

Nanoljuske se prvo ubace u polimerski hidrogel, u kom se nalazi i lek. Nanoljuske kruže po organizmu dok se ne akumuliraju blizu ćelija tumora. Na željenom mestu, nanoljuske selektivno apsorbuju infracrvene elektromagnetne talase, koje emituje infracrveni laser. Tako se zagriju i istope polimer, što izaziva otpuštanje leka, koje je više lokalizovano u odnosu na standardne metode. Sličan postupak se može primenjivati i za ispuštanje insulina u organizam, kod pacijenata koji imaju dijabetes.[6]

Kvantne tačke[uredi]

Kvantne tačke su nanočestice koje imaju prečnik od nekoliko nanometara i mogu se podešavati tako da emituju svetlost određene boje. Ova činjenica ih može učiniti korisnim za detekciju, ako se kombinuju sa biomolekulama. Pri osvetljavanju belom bojom, svaka nanočestica će emitovati svetlost jedne boje, čiji je intenzitet i do hiljadu puta veći od trenutno korištenih testova.

Mogućnosti nanotehnologije[uredi]

Nanoskop

Progres u nanotehnologiji se može posmatrati preko mnogih parametara, uključujući preciznost, složenost, isplativost i izbor proizvoda. Dugoročni ciljevi nanotehnologije su atomska preciznost, arbitrarna složenost nanostruktura, ušteda u proizvodnji i masovna proizvodnja. Kombinacija ovih ciljeva izgleda izvodljiva, ali samo kroz višeslojni proces koji počinje sa razumijevanjem da trenutno stanje razvoja nanotehnologije ima ograničene sposobnosti.

Tehnologije koje se koriste u nanotehnologiji su vrlo različite, brzo se mijenjaju, a često nisu međusobno povezane. Tipični proizvodi nanotehnologije su nanočestice, fibre i filmovi različitih materijala i struktura. Tu su takođe litografske nanostrukture za elektronska integralna kola, strukture nastale spontanim dodavanjem molekula, odnosno autosklapanjem, kao i čvrsti hrapavi, ili porozni nanomaterijali. Mediji i materijali koji se koriste za proizvodnju nanostruktura i nanotekstura, često međusobno nemaju mnogo zajedničkog, a nalaze praktičnu primjenu počev od proizvodnje odjeće otporne na fleke pa sve do naprednih elektronskih komponenti. Mnogi tipovi nanotehnologija su nasljednici naučnih istraživanja iz već postojećih nauka, ali sada pod novim imenom.

U budućnosti se pretpostavlja da će nanotehnologija u velikoj meri olakšati život ljudima i rešiti značajne probleme današnjice. Po izboru sajta My life scoop među šest najboljih izuma nanotehnologije su se našli kesica za čaj koja pročišćava vodu, veštački mišići koji prepoznaju bolest i leče je iznutra, putevi koji se greju iznutra i sprečavaju klizanje vozila tokom zime, dobijanje energije iz izmeta, odeća na solarni pogon, kao i odeća koja pročišćava vazduh.[7] Ali pored toga može postati veoma destruktivna ako se bude koristila u ratovima.[8]

Vidi još[uredi]


Reference[uredi]

  1. „Nanotehnologija“, Dragana Pavlović, draganapavlovic07.wordpress.com, 29. decembar 2012. Pristupljeno 7. decembra 2013.
  2. „Nanotehnologija u službi zdravlja“, val-znanje.com. Pristupljeno 7. decembra 2013.
  3. „Nanotehnologija - pojam nanotehnologije“. Pristupljeno 2. decembra 2013.
  4. Buzea, Cristina; Pacheco, Ivan; Robbie, Kevin (2007). „Nanomaterials and Nanoparticles: Sources and Toxicity”. Biointerphases. 2 (4): MR17—MR71. doi:10.1116/1.2815690. PMID 20419892. 
  5. Desai, Tejal; Ferrari, Mauro; Hansford, Derek (1999). „Nanopore Technology for Biomedical Applications”. Biomedical Microdevices. 2 (1). doi:10.1023/A:1009903215959. 
  6. L. R. Hirsch; R. J. Stafford; J. L. West (2003). „Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100. doi:10.1073/pnas.2232479100. 
  7. „Šta nam omogućava nanotehnologija“, Željko +, ekologija.rs, 28. mart 2012. Pristupljeno 7. decembra 2013.
  8. „Kako ćemo izumreti?“, Dario Salić, nauka.rs, 1. maj 2013. Pristupljeno 7. decembra 2013.

Spoljašnje veze[uredi]