Download
1 / 10
E N D
NanoTehnologia "Nanotehnologie" este un termen colectiv pentru dezvoltarile tehnologice la scara nanometrica. In sens larg, nanotehnologia reprezinta orice tehnologie al carei rezultat finit e de ordin nanometric: particule fine, sinteza chimica, microlitografie avansata etc. Intr-un sens restrans, nanotehnologia este orice tehnologie care se bazeaza pe abilitatea de a construi structuri complexe respectand specificatii la nivel atomic si folosindu-se de sinteza mecanica. Structurile nanometrice nu numai ca sunt foarte mici, ajungandu-se chiar pana la scara atomica in proiectarea lor, dar ele poseda unele proprietati total deosebite si neasteptate, in comparatie cu trasaturile aceleiasi substante luata la nivel macroscopic.
Mediciise confruntaadesea cu problematicaexecutariiunoroperatiicomplexe de micro-chirurgiepentrereparareavaselor de sange, pentrutransplantarile de tesutsaupentrureatasareamembrelorsectionate. Intrucatastfel de procedurisuntfoarte complicate, chirurgia se dovedesterareorisolutia optima, avand un caracterpreainvazivsidestulelimitari. In curandinsa, sistemul medical simai ales cel chirurgical si-arputeamodificastilul de abordare, capotandspretehnologianano, cea care vapermiteprestareacelormaisinuoasesarcinimedicaleprincontrolareatelecomandata a unormecanismerobotice minuscule, capabilesacalatoreascaprincorpulomenesc, sadiagnostichezeafectiunisisa le trateze.
La UniversitateaTonhuku din Japonia, inginerul Kazushi Ishiyamasigrupulsau de cercetare au proiectatmicispiralerotativeelectronice, capacitate sainoateprinfluidulcelormaisubtiriveneorganice. La nevoie, acestedispozitive pot chiarpenetraanumitetumoripentru a le suprimasi pot livrasubstantemedicalecatreanumitetesuturisiorgane. Gratiedimensiunilorreduse, nanobotii pot fiinjectati in organism cu ajutoruluiuneiseringi standard cu ac hipodermic, odataintrati in sistemreactionandimpulsurilorexercitate cu ajutorulunui camp magnetic si al uneitelecomenzi. Ishiyamaconsidera ca acestedispozitivesialteleasemenealor se vordovediextrem de eficiente din punct de vedere medical, mai ales in privintaindepartariitumorilorcerebrale, foartegreu de operatpecaleclasica. In loc sa se bazezepeutilizareaunui camp magnetic pentrucoordonareamiscarilornanorobotilor, alticercetatoricreeazadispozitivesimilare de diagnosticaresitratare a anumitorafectiuni, propulsateinsaprincorp cu ajutorulunormotoare minuscule.
Viitorul este nano! Dacaacesteutilizaripetermenscurt ale nanotehnologiei par impresionante, posibilitatilepetermen lung sunt de-a dreptulnaucitoare. InstitutulpentruConcepteAvansate (ICA) din cadrul NASA a fost special creatpentru a promovacercetareavizionara in domeniultehnologiilorspatiale care vornecesitaintre 10 si 40 de ani ca sa fie fructificate. Spreexemplu, ICA a fondat un studiu de fezabilitateasupramanufacturii la nanoscara - altfelspus, folosireaunuinumar mare de masinariimicroscopicemoleculare care saproducaoriceobiectprinasamblareaacestuia atom cu atom. O asemenea"nanofabrica" arputea produce, de exempleu, componente de aeronavacosmica cu precizieatomica, fiecare atom din cadrulfiecaruiobiectfiindamplasatacolounde ii estelocul. Componentarezultataarfiextrem de dura, iar forma sa s-ar abate de la design-ul ideal cu numai o grosime de atom. Suprafetele ultra-fine n-arnecesitalustruiresaulubrifieresi n-arsuferi, virtual, niciopatasauzgarietura in timp. Asemeneapreciziesisustenabilitateridicate ale componenteloraeronavelorsuntmaimultdecat un moftatuncicandvietileastronautilorsunt in joc. Totusi, inspirandu-se din biologie, ConstantinosMavroidis, director al Laboratorului de BionanoroboticaComputerizata din cadrulUniversitatii Nord-Estice din Boston, exploreaza o alternativa a abordariinanotehnologiei: in loc sainceapa de la zero, concepteleluiMavroidisangajeaza "masinarii" functionale molecular, pre-existente, care pot figasite in celulele vii: molecule de ADN, proteine, enzime, etc.
Formatede evolutie in milioane de ani, aceste molecule biologicesuntdejafoarteadaptate la manipulareamateriei la scaramoleculara, motivpentru care o plantapoatecombinaaerul, apasipamantulpentru a produce capsunerosiisisuculenteiarcorpulumanpoateconverticina de aseara in noilecelulerosii de azi. Rearanjareaatomilor, care face acestelucruriposibile, esteperformata de sute de proteinesienzimespecializate, iar ADN-uluistocheazacodulproduceriilor. Folosireaacestormasinariimoleculare "pre-construite" saufolosirealor ca puncte de pornirepentrunoi design-urireprezinta o abordarepopulara a nanotehnologiei, denumita "bio-nanotehnologie". "De cesareinventamroata? Natura ne-a oferittoataacestaminunatasirafinatananotehnologie in interiorulorganismelor vii, deci de ce nu ne-am folosi de ea si nu am incercasainvatam din ea?", maiadaugaMavroidis. Utilizarilespecifice ale bio-nanotehnologiei, pe care Mavroidis le propune in studiulsau, suntfoartefuturiste. O idee face referire la obtinereaunuisoi de "panza de paianjen", din tuburi de grosimeafirului de par, asamblate cu senzori bio-nanotehnologicipeparcursul a mii de kilometri de teren, intr-o metoda de cartografieredetaliata a mediuluiunorplanetestraine. Un alt concept propuseste "o a douapiele" pe care astronautiisa o poartepe sub costumelespatiale, care arfolosi bio-nanotehnologiapentru a simtisi a raspunderadiatieicepenetreazacostumul, sigiland rapid oricezgarieturisaubrese. Futurist? Cu siguranta? Posibil? Poate. Mavroidisadmite ca asemeneatehnologii se afla, celmaiprobabil, la distante de zeci de ani, si ca tehnologiaviitoruluiindepartatvadiferimult de ceape care ne-o imaginam in prezent. Totusi, el considera ca este important saincepemsa ne gandim de peacum la cearputea face posibilnanotehnologiapeste multi ani de acuminainte.
Nanotehnologii implementate în practică Câteva exemple de nanotehnologii care sunt deja realizate şi folosite în practică, chiar dacă sunt încă scumpe (ianuarie 2009): - lacuri de automobile cu calităţi superioare (rezistente; autorefacere la zgârieturi; cu darea în folosinţă încă din anul 2003); - oglinzi retrovizoare care nu orbesc; - ferestre auto pe care apa nu condensează; - ferestre transparente pe tavanul auto care produc curent electric; altele care se întunecă după dorinţă; - îmbunătăţirea proprietăţilor materialelor de lucru; - substanţe adezive (lipiciuri) care, supuse de ex. la microunde, permit şi dezlipirea fără probleme a două piese metalice; - pneuri auto cu calităţi îmbunătăţite prin reducerea frecărilor interne;
Nanomateriale Materialeproduse din componente care au dimensiuni de celmult 100 nm, fiindformate din grupari de catevazecisausute de atomi. Princomparatie, firul de par uman are un diametru de 80-100 mii nm. Celemaicercetatenanomaterialesuntcelepebaza de nanotuburisaunanosfere din carbon. Nanomaterialelesuntfoartepromitatoare in domeniulelectroniciisi al medicinii, dar pun probleme de toxicitatetocmai din cauzadimensiunilorextrem de micipe care le au: se pot raspandi cu usurinta, pot fipurtate de curenti de aerfoarteslabi, iarefectelelorasupraorganismuluisuntfoarteputincunoscute.
O metodainovativasinecostisitoare de realizarepescaralarga a nanomaterialelor a rezultat in noiforme de materialeavansate care netezesccaleacatreproprietatiexceptionalesineprevazute. Nouatehnica de fabricatie, cunoscuta sub numele de litografie soft (soft lithography - SIL), oferamulteavantajesemnificativecomparativ cu tehnicileexistente, inclusivabilitatea de a amplificaprocesul de manufacturarepentru a produce dispozitive in cantitatimari. Cercetarea, finantata de National Science Foundation (NSF) sicondusa de Teri Odom de la Northwestern University, SUA, aparepecopertanumarului din Septembrie 2007 a revistei Nature Nanotechnology. Nanomaterialeleoptice din aceastacercetaresuntnumite "metamaterialeplasmodice" deoareceproprietatilelorfiziceuniceisi au originea in forma sistructura, si nu doar in compozitiamaterialului. Douaexemple de metamateriale in naturasuntpenelepaunuluisiaripilefluturelui. Culorilelor vii se datoreazavariatiilorstructurale la nivel de sute de nanometri, ceeace le face saabsoarbasausareflectelumina. Prindezvolatareauneinoitehnici de manufacturare, Odom sicolegiisai au reusitsafacafilme de aur cu perforatiidispuse in matrici care suntpracticextinse la infinit, perforatiileavandpana la 100 de nanometri - de 500 pana la 1000 de orimaiputindecat un fir de par uman. Marite, acestefilme de aur cu perforatiiarata ca o felie de cascaval, cu exceptiafaptului ca perforatiilesuntbineordonatesi se pot intindepedistantemacroscopice. Abilitateacercetatorilor de a realizaacestemetamateriale in mod necostisitorsipewaferesaufoi de maridimensiunidiferentiazamuncalor de altetehnicianterioare. "Unadintrecelemaimariprobleme cu nanomaterialele a fostdintotdeaunaobtinerealorpescara mare," a spus Odom. "A fostfoartedificilsaufoartescumpsamultiplicammodelullorpeariimaimaridecataproximativ un milimetrupatrat. Acestacercetareesteinteresanta nu numaifiindcademonstreaza o modalitateieftina de repetare a unuisablon, dar de asemeneauna care poate produce materialeoptice de inaltacalitate cu proprietatiinteresante." De exemplu, dacaperforatiilesuntasezate in "petice" microscopice, eledemonstreaza un comportament al luminii care difera dramatic comparativ cu o matriceinfinita de perforatii. Peticele par safocalizezelumina, in vremecematriceainfinita nu are aceastaproprietate.
In plus, proprietatilelor de transmitere a luminii pot fialterateprinsimplaschimbare a geometrieiperforatiilor, si nu prin "coacerea" uneinoicompozitii de materiale. Aceastacaracteristica le face foarteatractiveatuncicandestenecesaraacordareasimpla a comportamentuluilorpentru o anumitacerinta. Acestemateriale pot fi de asemeneafolosite ca senzorioptici, sideschidposibilitatearealizarii de surse de lumina de dimensiuni ultra reduse. In plus, datoritaorganizarii precise, pot servi ca sabloanepentruproprialorcopieresaupentru a realizaaltematerialebineordonate, cum arfimatrici de nanoparticule. " Aceastaactivitateeste exact genul de cercetaretransformationala cu riscridicat, potential ridicat, care Divizia de Materiale de la NSF esteinteresatasa o sprijine," a spus Harsh Deepak Chopra, manager de program la NSF. "Rezultateleincipientesuntextrem de promitatoaresisugereaza o nouageneratie de dispozitiveoptice."
