Нанотехнології в побуті і в промисловості

З кожним днем ми наближаємося до неминучої революції, яку несуть в собі нанотехнології. Ми створюємо нові прилади, отримуємо унікальні матеріали, про які раніше не замислювалися. Застосування нанотехнологій в побуті дозволило змінити форму звичних для нас предметів. В результаті цього ми отримали зовсім інші, але корисні властивості речовини. Навколишнє нас реальність стає менш небезпечною і найсприятливішою для комфортного життя. Наочний приклад: зменшення звичних габаритів використовуваних електричних приладів до розмірів наночастинок, непомітних людському оку. Комп'ютери стають менше в розмірах, але набагато продуктивніше. Нанотехнології в побуті і в промисловості дозволили значно змінити все навколо нас.

Чи можливо створити таку форму штучного інтелекту, який зміг би задовольнити будь-які наші потреби? Відповідь криється в раціональному застосуванні новітніх розробок. Нанотехнології - це шлях у майбутнє, оскільки вони зачіпають всі аспекти нашого життя. Використання нанотехнологій дає багато можливостей, але і викликає ряд побоювань.

Вікно в наномир

Електронний мікроскоп дозволяє заглянути в мікросвіт. Без спеціальної апаратури нанотехнології в побуті відразу помітити дуже важко, так як вони настільки малі, що невиразні неозброєним оком. Саме в таких масштабах речовини проявляють самі незвичайні і несподівані властивості. Використання таких властивостей обіцяє унікальну технологічну революцію. Вони дають радикально нові можливості, такі як управляти тілом людини і навколишнім середовищем.

Історія появи нанотехнологій

Все починається в 80-х роках XX століття з винаходом інструменту під назвою скануючий тунельний мікроскоп (СТМ). Професор університету Каліфорнії Джеймс Джімзевскій провів все своє професійне життя в світі нанорозмірів. Він є одним з перших у світі людей, які отримали можливість досліджувати матерію лише на рівні неймовірно малих величин, мільйонних часток міліметра. Ці мікроскопи дозволяють вивчити поверхню подібно до того, як сліпі читають шрифт Брайля. Тоді ніхто не міг підозрювати, наскільки знадобляться нанотехнології в побуті та промисловості.

Принцип роботи з наночастинками

Скануючий мікроскоп використовує зонд, що представляє собою голку товщиною в 1 атом. Коли вона наближається всього на кілька нанометрів до зразка, відбувається обмін електронами з найближчою наночасткою. Це явище називається ефектом тунелю. Система управління фіксує зміну величини тунельного струму, і ось вже на основі цієї інформації йде більш точне побудова топографії поверхні досліджуваного зразка. Програмне забезпечення дозволяє перетворити отримані дані в зображення, яке дає вченим ключ до нового світу, використовуючи нанотехнології в побуті та інших галузях.

Як стверджує Джеймс Джімзевскій, завдяки скануючого електронного мікроскопу вчені вперше отримали зображення атомів і молекул і змогли вивчити їх форму. Це стало справжньою революцією в науці, адже вчені почали дивитися на багато речей зовсім по-іншому, звернувши увагу на властивості окремих атомів, а не мільйони і мільярди частинок, як це було в минулому.

Перші відкриття

Використання нових технологій призвело до вражаючого відкриття. Коли прилад наближався до атому на відстань в 1 нанометр, між ним і атомом виникала зв'язок. Ця особливість дозволила знайти спосіб переміщати окремі мікрочастинки. Завдяки такому відкриттю з'явилася можливість використовувати нанотехнології для комфортного побуту.

Як пояснив Джеймс Джімзевскій, професор університету Каліфорнії, тунельний скануючий мікроскоп дозволив практично торкатися до молекул і атомів. Учені вперше змогли маніпулювати атомами на поверхні речовини і створювати структури, які раніше можна було й уявити.

Це новопридбане відкриття (здатність спостерігати і маніпулювати найдрібнішими частинками, складовими матерію) дало можливість використовувати нанотехнології у всіх галузях без винятку.

Розвиток нанотехнологій

Фізик і філософ Етін Клин вважає, що можливість технологічного прориву за рахунок нанотехнологій цілком реальна, але багато в чому це будується на ентузіазмі вченого.Як говорить фізик і філософ Етін Клин, з моменту експериментального підтвердження існування атомів до моменту отримання можливості ними маніпулювати пройшло менше 100 років. Перед вченими відкриваються такі можливості, про які раніше й подумати не могли. Тільки завдяки цьому уряд всіх розвинених країн стало проявляти інтерес до відповідним наукам. Все почалося з американської ініціативи 2002 року, з якою виступили фізики Рока і Бенбрідж. Ці вчені виступили з божевільною ідеєю про те, що завдяки нанотехнологій людство зможе вирішити всі поставлені перед ним проблеми.

Ця заява стала поштовхом до початку численних досліджень, що дозволили реалізувати такі передові напрямки науки і техніки, як мікроелектроніка, інформатика, ядерно-енергетичні дослідження, мікробіологія, лазерна техніка, медицина і багато іншого.

Нанотехнології: приклади

У побуті є стільки непомітних, але дуже важливих речовин, про присутність яких ми навіть не підозрюємо! Давайте розглянемо найяскравіші приклади:

• Сучасні телефони. Завдяки використанню нанотехнологій з'явилася можливість оснастити смартфони, iPhone та інші пристрої спеціальними датчиками, які виступають у ролі захисту. Навіть при розбитому склі мікрочіпи не перестають працювати.

• Зубна паста. Раніше ніхто не замислювався про те, чому очищає засіб для зубів буває різним. Це все пояснюється наявністю певних наночасток. Наприклад, гідроксиапатит кальцію, який непомітний неозброєним оком, допомагає відновити зруйновану емаль і захистити зуби від карієсу.

• Лейкопластир. Нанотехнології в побуті зустрічаються в найнесподіваніших предметах. Наприклад, звичайний лейкопластир. Він має нанослой срібла, який сприяє швидкому загоєнню і володіє антибактеріальними властивостями.

• Фарба для автомобілів. Сучасні автомобільні фарби, завдяки наночасткам, здатні перекривати неглибокі подряпини та інші порожнини, що утворилися на кузові. До їх складу входять мікроскопічні кульки, які і забезпечують такий ефект.