- Công nghệ nano là gì?
- Lịch sử công nghệ nano
- Công nghệ nano để làm gì?
- Ứng dụng công nghệ nano
- Ví dụ về công nghệ nano
- Công nghệ nano trong y học
- Công nghệ nano và công nghệ sinh học
Chúng tôi giải thích công nghệ nano là gì, nó dùng để làm gì và các ví dụ. Ngoài ra, các ứng dụng của nó trong y học, công nghệ sinh học và các lĩnh vực khác.
Công nghệ nano là gì?
Nói một cách tổng thể, công nghệ nano là việc chế tác và sản xuất các vật liệu và đồ tạo tác tại một tỉ lệ nguyên tử hoặc phân tử, nghĩa là, nanomet. Nó là một lĩnh vực rất rộng tìm kiếm và các ứng dụng vẫn đang được hợp nhất.
Công nghệ nano liên quan đến vấn đề hạ nguyên tử, cũng như kiến thức cụ thể về kỷ luật khoa học như thế nào hóa học hữu cơ, sinh học phân tử, chất bán dẫn, chế tạo vi mô, và khoa học bề mặt, trong số những bề mặt khác.
Nói một cách đơn giản, công nghệ nano bắt đầu từ ý tưởng chế tạo những cỗ máy siêu nhỏ để tạo ra những vật liệu mới có cấu hình phân tử đặc biệt và độc đáo.
Tuy nhiên, bản chất của nhiều "cỗ máy" này không giống với những "cỗ máy" mà chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, nhưng cũng có thể bao gồm vi-rút "Tái lập trình" về mặt di truyền và các phương tiện công nghệ sinh học khác. Do đó, điều này Công nghệ nó là một nguồn vô hạn của khả năng và tất nhiên, của những nguy hiểm.
Ngoài ra, thông qua công nghệ nano, các vật liệu nano đã được chế tạo, là những phần tử không tồn tại trong Thiên nhiên và những đặc tính đáng kinh ngạc. Chúng được tạo ra từ việc sửa đổi phân tử vật liệu hiện có.
Do đó, một lĩnh vực nghiên cứu khổng lồ đã được mở ra với các ứng dụng hầu như vô hạn, vẫn đang được định nghĩa và thử nghiệm. Công nghệ nano hứa hẹn sẽ mang đến một cuộc cách mạng công nghiệp và khoa học - công nghệ mới.
Lịch sử công nghệ nano
Năm 1959, khả năng của công nghệ nano và khoa học nano lần đầu tiên được thảo luận. Người đầu tiên đề cập đến chúng là một người đoạt giải Nobel Vật lý, người Mỹ Richard Feynman (1918-1988), trong bài phát biểu của ông tại Caltech (California, Hoa Kỳ), trong đó ông đã đưa ra lý thuyết về sự tổng hợp bằng thao tác trực tiếp của nguyên tử.
Tuy nhiên, thuật ngữ "công nghệ nano" được đặt ra vào năm 1974 bởi Norio Taniguchi người Nhật Bản (1912-1999). Kể từ đó, nhiều người đã mơ ước hoặc giả thuyết về khả năng của những loại máy móc và vật liệu tiên tiến này.
Ví dụ, kỹ sư người Mỹ Kim Eric Drexler (1955-) đã tham gia vào việc phổ biến thuật ngữ và loại hình nghiên cứu này, chịu trách nhiệm phần lớn cho sự khởi đầu chính thức của lĩnh vực nghiên cứu công nghệ nano trong những năm 1980, đáp ứng những tiến bộ của thời gian trong kính hiển vi và việc phát hiện ra fulleren vào năm 1985.
Từ năm 2000 vật liệu nano bắt đầu được sử dụng trong công nghiệp. Đáp lại các chính phủ trên thế giới bắt đầu đầu tư những khoản tiền khổng lồ vào nghiên cứu và phát triển công nghệ nano.
Các ứng dụng của nó vào lĩnh vực hóa sinh, thuốc và kỹ thuật di truyền chúng trở nên rõ ràng ngay sau đó. Ngày nay, nó là một trong những lĩnh vực khoa học có giá trị và nhu cầu lớn nhất ngay cả ở các nước thuộc Thế giới thứ ba.
Công nghệ nano để làm gì?
Theo thuật ngữ cơ bản, công nghệ nano là một loại kỹ thuật vật liệu ở quy mô nguyên tử hoặc phân tử. Điều đó có nghĩa là nó cho phép bạn thao tác vật chất ở quy mô nhỏ vô hạn, từ 1 đến 100 nanomet, tức là có kích thước bằng một phân tử DNA (2 nm) và a vi trùng thuộc chi Mycoplasma (200 nm).
Do đó, lợi ích của công nghệ nano là hầu như vô hạn: từ việc can thiệp vào thành phần hóa học của sinh vật sống, do đó cho phép sửa đổi DNA của những sinh vật sống vi mô và "lập trình" chúng để thực hiện các nhiệm vụ sinh hóa nhất định, cho đến chế tạo các vật liệu mới với các đặc tính độc đáo, được gọi là vật liệu nano.
Ứng dụng công nghệ nano
Một số ứng dụng hiện tại của công nghệ nano liên quan đến:
- Ngành dệt may. Việc tạo ra các loại vải thông minh, có khả năng lập trình sẵn các hành vi trong chip hoặc các thiết bị điện tử khác, do đó có thể tự làm sạch, chống vết bẩn hoặc có thể thay đổi màu sắc và của nhiệt độ.
- Thiết kế nông nghiệp. Xây dựng thuốc trừ sâu, thuốc trừ sâu và phân bón với hóa sinh được kiểm soát cho phép cải thiện đất, cũng như cảm biến nano để phát hiện nước ngầm, nồng độ chất dinh dưỡng, v.v.
- Hỗ trợ cho chăn nuôi. Sản xuất thông qua các hạt nano vắc-xin và thuốc để chăm sóc Sức khỏe vật nuôi, hoặc cảm biến nano có khả năng cảnh báo sự hiện diện của dịch bệnh, ký sinh trùng, Vân vân.
- Công nghiệp thực phẩm. Trong lĩnh vực này, các cảm biến thực phẩm được phát triển, nghĩa là, các yếu tố có thể xác minh khả năng tồn tại của món ăn, để đóng gói nano cho nó, được thiết kế đặc biệt để làm chậm quá trình phân hủy thực phẩm tự nhiên.
- Dược phẩm nano. Đó là thế hệ đầu tiên của Mỹ phẩm Các sản phẩm dược lý được thiết kế với hệ thống nano, có khả năng phân phối hiệu quả và cụ thể các hợp chất hoạt tính của thuốc, thu được kết quả tốt hơn và nhanh hơn và giảm thiểu thiệt hại về tài sản thế chấp.
Mặt khác, ngành công nghiệp hình dung các lĩnh vực nghiên cứu trong tương lai như sau:
- Tin học nano. Việc thiết kế các hệ thống máy tính hóa có sức mạnh và tốc độ khổng lồ thông qua các hệ thống nano.
- Cơ thể học. Ứng dụng công nghệ nano để điều chỉnh nhiệt độ cục bộ một cách hiệu quả và nhanh chóng.
- Lực lượng nano. Rằng chúng cũng có thể hiệu quả, an toàn và thấp tác động môi trường, như một giải pháp cho cuộc khủng hoảng năng lượng bắt đầu từ thế kỷ XXI.
- Các giải pháp về môi trường. Là hệ thống công nghệ nano để xử lý chất thải nguy hại hoặc xử lý rác thải.
Ví dụ về công nghệ nano
Một vài ví dụ về ứng dụng công nghệ nano hiện tại để các vấn đề con người như sau:
- Silicon đen diệt khuẩn. Các nhà khoa học Úc và Tây Ban Nha đã công bố việc tạo ra một loại vật liệu được gọi là "silicon đen", có thành phần phân tử ngăn cản, mà không cần thêm sản phẩm, sự gia tăng của rất nhiều giống loài của vi khuẩn gram dương và gram âm, ngoài việc làm giảm hiệu quả của một số loại nội bào tử.
- Phẫu thuật nano bằng robot. Phòng thí nghiệm Thụy Sĩ ETH Zürich đang chuẩn bị thử nghiệm robot siêu nhỏ dẫn đường bằng từ tính đầu tiên của mình, được gọi là OctoMag, với dự kiến nó có thể thực hiện các phẫu thuật siêu nhỏ mà không cần mở bệnh nhân, chỉ đơn giản bằng cách tiêm nó vào cơ thể thông qua một cây kim nhỏ. Các mô hình tương tự của micropumps cũng đã được thử nghiệm ở Mỹ, giải phóng thuốc vào mắt khi cần thiết.
Công nghệ nano trong y học
Ít nhất thì những hứa hẹn của công nghệ nano đối với sự tiến bộ của y học là đáng kinh ngạc. Ở trên, chúng tôi đã đưa ra một số ví dụ về điều này, nhưng vẫn còn nhiều điều để khám phá, chẳng hạn như:
- Thuốc chữa bệnh nan y. Các giải pháp công nghệ nano cho bệnh ung thư, HIV / AIDS hoặc bệnh Alzheimer có thể đến từ bàn tay của các robot sinh hóa được tiêm vào cơ thể con người.
- Công nghệ nano làm chậm lão hóa. Một ngày nào đó, chúng ta có thể, thông qua các hạt nano, chống lại sự lão hóa ở cấp độ phân tử và kéo dài tuổi thọ của chúng ta hơn nữa, trì hoãn sự lão suy.
- Nanovaccines. Hệ thống bảo vệ chống lại bệnh tật dựa trên việc đưa các hệ thống nano vào cơ thể, hệ thống này sẽ đảm nhận việc hỗ trợ Hệ thống miễn dịch trong cuộc chiến chống lại tất cả các loại bệnh mới.
- Tái lập trình di truyền. Sử dụng nanorobots, có thể sửa đổi DNA của chúng ta và loại bỏ dần các gen mang các bệnh bẩm sinh, khiếm khuyết và các bệnh tật khác. Điều này sẽ cải thiện chất lượng cuộc sống của các loài nói chung. Điều này, tất nhiên, cũng đòi hỏi phải xem xét lại các quy luật đạo đức của khoa học ở một mức độ nào đó.
Công nghệ nano và công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học là ứng dụng của các giải pháp công nghệ để các vấn đề bản chất sinh học. Nó nâng lên một cấp độ hoàn toàn mới nhờ sự ra đời của khoa học nano.
Khả năng lập trình hoặc tái lập trình các sinh vật sống thông qua sự can thiệp của công nghệ nano DNA có thể cho phép chúng ta đưa cuộc sống theo những con đường thuận tiện hơn. Tuy nhiên, sự kết hợp giữa công nghệ sinh học và công nghệ nano sẽ kéo theo những rủi ro sinh học và đạo đức đáng kể.
Nhân loại biết rất rõ điều gì sẽ xảy ra khi cố gắng đóng vai Chúa. Ví dụ, việc sản xuất nhiều bò sữa hơn và nhiều thịt hơn, cây trồng kháng sâu bệnh, v.v., phải luôn đi đôi với việc phản ánh vị trí của chúng ta trong trật tự tự nhiên của thế giới.