Co je nanotechnologie
Nanotechnologie (předpona „nano" pochází z řeckého nanos - trpaslík) je moderní technický obor, který se zabývá tvorbou a využíváním technologií v měřítku řádově nanometrů (10-9 m), což je přibližně tisícina tloušťky lidského vlasu. Konstrukčními prvky nanotechnologie jsou molekuly, a dokonce i samotné atomy.
Cílem nanotechnologie je přesné ovládání jednotlivých atomů a molekul tak, aby vznikl nějaký objekt, například integrovaný obvod, čip, tisíckrát menší než obvody vyráběné doposud běžnou technologií.
Průkopníci nanotechnologie
Počátky nanotechnologií jsou spjaty se jménem nositele Nobelovy ceny za fyziku z roku 1965 Richardem Feynmanem. Ten v prosinci roku 1959 vystoupil s přednáškou o technologiích, které umožní manipulaci s velmi malými částicemi.
Další Američan, inženýr Kim Erik Drexler, roku 1986 vydává „bibli" nanotechnologie Stroje stvoření - nástup éry nanotechnologie, v níž líčí svět miniaturních „assemblerů", jak tyto stroje nazývá, které se umí samy rozmnožovat, opravovat, navzájem komunikovat a skládat ve větší celky.
Mezi významné milníky v historii nanotechnologií patří i objev fullerenů, nového druhu kulovitých molekul, které se staly základem dnešních nanotechnologických materiálů. S důkazem existence této přírodní uspořádané formy čistého uhlíku přišli v roce 1985 Robert Curl, Harold Kroto a Richard Smalley.
Cíle nanotechnologie
-
Umístit každý atom na správné místo
-
Vytvořit jakoukoli chemickou strukturu, a to na atomární úrovni
-
Snížit výrobní náklady skoro až na cenu pouhého materiálu
Využití nanorobotů
Nanomedicína
Nanomedicína je podoborem nanotechnologie. V roce 1997 američtí experti usoudili, že nanomedicína se stane realitou do roku 2020. V takovém případě neskončí jen u léčení nemocí. Může vylepšovat přirozeně vzniklé vlastnosti. Kosti se mohou po vložení uhlíkové mřížky do nich stát pevnější. Bude možné změnit rozsah slyšených tónů, který umožní lidem vnímat zvuky, které slyší některá zvířata. Svalová výkonnost bude zvýšena pomocí implantovaných nanomotorů. Vrcholem může být zabránění, nebo aspoň zpomalení stárnutí organismu.
Nanoroboti budou schopni libovolně opravovat naše těla: opravovat poškozené tkáně, vyhledávat a zabíjet choroboplodné zárodky i toxicky působící molekuly, spojovat neutrony i zlomené kosti. Bude možné sestavit chytré roboty, které budou cíleně putovat lidským tělem, přenášet potřebné molekuly, manipulovat s objekty mikroskopické velikosti a komunikovat s lékařem prostřednictvím miniaturních senzorů, motorků, manipulátorů, pohonných generátorů a komputerů velikosti molekul.
Pouze fikce?
Japonští vědci v čele s elektroinženýrem Kazushi Ishiyama sestavili rotující spirálky, které jsou schopné pohybovat se cévami v těle a díky jejich velikosti není problém je aplikovat injekčně. Mohou se zavrtat do tumorů a zničit je nebo dodat léky určité tkáni či orgánu. Jakmile jsou uvnitř těla, jsou magneticky řízené pomocí 3D zdroje magnetického pole a ovládacího spínače.
Australský lékař James Friend spolu se svým týmem vyrobili motorek velikosti krystalu soli a pokoušejí se vytvořit motorek šířky asi dvou lidských chlupů. Rotující motorek pohybuje bičíky kolem své osy, a pokud je v kapalině, funguje podobně jako lodní šroub.
Ale mikroroboti nemusí být pouze stroje. Několik institutů bylo zapojeno do výzkumu, ve kterém jsou slučovány organické živé tkáně s anorganickými částmi za účelem vytvoření hybridního zařízení, které by bylo z části strojem a z části organismem.
Rizika nanomedicíny
Vědecké práce ukazují i na vážná zdravotní a ekologická rizika nanotechnologií. Skupina švýcarských vědců uvedla, že nanočástice snadno pronikají do lidského těla, jsou biologicky aktivnější než větší částice, mají větší měrný povrch a schopnost dlouhodobě přetrvávat v životním prostředí a hromadit se tam.
Další objevy v oblasti nanotechnologie
-
první uhlíkové nanotrubičky
-
demonstrace vedení elektrického proudu jednou molekulou
-
první nanomechanismy (např. osičky deset tisíckrát tenčí než lidský vlas, neviditelná molekulová ložiska sultra nízkým třením, nanovláček jezdící po jedné koleji nebo první nanotranzistory využívající výhodných vlastností fullerenů)
Nanočástice v potravinářství
I když běžně konzumujeme nejrůznější přirozené nanočástice (například v mléce najdeme shluky bílkoviny kaseinu o velikosti sto nanometrů, bílkoviny v syrovátce měří pouhé tři nanometry, při výrobě majonézy vznikají bubliny na úrovni nanometrů), obavy podle vědců vzbuzují uměle vyráběné nanočástice, které se buď přidávají přímo do potravin, aby zlepšily jejich vlastnosti, nebo se používají při výrobě potravinářských obalů. Některé PET lahve obsahují nitrid titaničitý, konzervy a lednice zase antibakteriální nanočástice stříbra. Kromě toho někteří výrobci začínají používat různá barviva a konzervanty ve formě nanočástic.
Na to reaguje i britský tisk, který se znepokojením informuje o vyšetřování parlamentní komise. Ta došla k závěru, že velké potravinářské společnosti vývoj a používání dostatečně nevyzkoušených technologií tají před zákazníky. Zatímco v roce 2006 investoval trh s potravinářskými nanotechnologiemi ve světě 410 miliónů dolarů, pro rok 2012 společnosti odhadují objem ve výši 5,8 miliardy dolarů. Ve Velké Británii se potraviny tohoto druhu zatím údajně neprodávají, ale ve světě se objevilo již 84 produktů využívajících nanotechnologie. Vědci poukazují na to, že nanočástice jsou tak malé, že mohou pronikat buněčnými stěnami, a naopak se z organismu obtížně vylučovat. Kromě toho mohou za jistých podmínek vytvářet nové, samovolně rostoucí struktury s neznámými vlastnostmi.
Nanočástice v IT
Převratným vynálezem posledních let jsou uhlíkové nanotrubičky. Ty by se mohly stát základem příštích počítačových čipů, které by se už neskládaly z kovů jakožto vodičů, ale z velmi malých vodivých vláken karbonu. Umožnily by tak výrobu mnohem menších, rychlejších, a dokonce i levnějších čipů.
Další novinku - první nanočip - představila firma IBM v roce 2002.
Nanotechnologie v Brně
Od 29. prosince 2009 je v Technickém muzeu v Brně otevřena výstava pod názvem Nanotechnologie. Připomíná 50. výročí od výše zmíněné přednášky Richarda Feynmana, v níž byla nastíněna vize ovlivňování molekulárních struktur a která se stala mezníkem pro obory nanotechnologií.
přidat příspěvek