Por muy extraña que pueda parecer esta pregunta en nuestros tiempos, habrá que responderla. Al menos para mí. Al comunicarme con científicos y especialistas involucrados en esta industria, llegué a la conclusión de que la pregunta aún permanece abierta.

Alguien en Wikipedia lo definió de esta manera:

La nanotecnología es un campo interdisciplinario de ciencia y tecnología fundamentales y aplicadas, que se ocupa de una combinación de justificación teórica, métodos prácticos de investigación, análisis y síntesis, así como métodos para la producción y uso de productos con una estructura atómica determinada mediante la manipulación controlada de átomos y moléculas individuales.

Y esta definición estaba ahí hace 2 años:

La nanotecnología es un campo de la ciencia y la tecnología aplicadas que se ocupa del estudio de las propiedades de los objetos y del desarrollo de dispositivos con dimensiones del orden del nanómetro (según el sistema SI de unidades, 10 -9 metros).

La prensa popular utiliza una definición aún más simple y comprensible para la persona promedio:

La nanotecnología es una tecnología para manipular la materia a nivel atómico y molecular.

(Me encantan las definiciones cortas :))

O aquí está la definición del profesor G. G. Elenin (MSU, Instituto M. V. Keldysh de Matemáticas Aplicadas RAS):

La nanotecnología es un campo interdisciplinario de la ciencia en el que se estudian las leyes de los procesos físicos y químicos en regiones espaciales de dimensiones nanométricas para controlar átomos, moléculas y sistemas moleculares individuales en la creación de nuevas moléculas, nanoestructuras, nanodispositivos y materiales con propiedades físicas especiales. , propiedades químicas y biológicas.

Sí, en general, todo está bastante claro... Pero nuestro meticuloso escéptico (observo especialmente el doméstico) dirá: "¿Qué, cada vez que disuelve un trozo de azúcar en un vaso de té, no estamos manipulando la sustancia en ¿El nivel molecular?

Y tendrá razón. Es necesario añadir al hilo conceptos relacionados con “control y precisión de la manipulación”.

La Agencia Federal para la Ciencia y la Innovación en el "Concepto para el desarrollo del trabajo en el campo de la nanotecnología en la Federación de Rusia hasta 2010" da la siguiente definición:

“La nanotecnología es un conjunto de métodos y técnicas que brindan la capacidad de crear y modificar objetos de manera controlada, incluidos componentes con tamaños inferiores a 100 nm, al menos en una dimensión, y como resultado de esto, obtener cualidades fundamentalmente nuevas que permitir su integración en sistemas a gran escala en pleno funcionamiento; En un sentido más amplio, este término abarca también los métodos de diagnóstico, caracterización e investigación de dichos objetos."

¡Guau! ¡Dicho poderosamente!

O el Secretario de Estado del Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación Rusa, Dmitry Livanov, define la nanotecnología como:

“un conjunto de áreas científicas, tecnológicas e industriales que se unen en una sola cultura basada en operaciones con la materia a nivel de moléculas y átomos individuales”.

Un simple escéptico está satisfecho, pero un escéptico-especialista dirá: "¿No son estas mismas nanotecnologías en las que la química tradicional o la biología molecular y muchas otras áreas de la ciencia están constantemente involucradas, creando nuevas sustancias en las que se determinan sus propiedades y estructura?" ¿Por objetos de tamaño nanométrico conectados de cierta manera?

¿Qué hacer? Entendemos qué es la “nanotecnología”… lo sentimos, se podría decir… Intentemos agregar un par de términos más a la definición.

La navaja de Occam

Nanotecnología: cualquier tecnología para crear productos cuyas propiedades de consumo están determinadas por la necesidad de controlar y manipular objetos individuales de tamaño nanométrico.

¿Breve y parco? Expliquemos los términos utilizados en la definición:

"Cualquier": Este término pretende acercar a especialistas de diferentes campos científicos y tecnológicos. Por otro lado, este término obliga a las organizaciones que controlan el presupuesto de desarrollo de la nanotecnología a encargarse de financiar una amplia gama de áreas. Incluyendo, por supuesto, las biotecnologías moleculares. (Sin necesidad de añadir artificialmente el prefijo “nano-” al nombre de estas direcciones). Lo considero un término bastante importante para la situación actual de la nanotecnología en nuestro país :).

"Propiedades de consumo" (por supuesto, puede utilizar el término tradicional "valor para el consumidor", como desee): la creación de productos utilizando métodos tan avanzados como el control y la manipulación de la materia a nanoescala debería impartir algunas propiedades nuevas para el consumidor o afectar el precio de productos, de lo contrario perderá su sentido.

También está claro que, por ejemplo, los nanotubos, en los que una de las dimensiones lineales se encuentra en la zona de las dimensiones tradicionales, también entran en esta definición. Al mismo tiempo, los productos creados pueden tener cualquier tamaño, desde "nano" hasta tradicional.

"Individual": la presencia de este término aleja la definición de la química tradicional y requiere claramente la presencia de las herramientas científicas, metrológicas y tecnológicas más avanzadas capaces de proporcionar control sobre nanoobjetos individuales y, si es necesario, incluso específicos. Es con control individual que obtenemos objetos que tienen novedad para el consumidor. Se podría argumentar que, por ejemplo, muchas de las tecnologías existentes para la producción industrial de materiales ultrafinos no requieren dicho control, pero esto es sólo a primera vista; En realidad certificado La producción de materiales ultradispersos requiere necesariamente un control sobre el tamaño de las partículas individuales.

"Control" , sin "Manipulación" extiende la definición a los llamados. Nanotecnología de “generación anterior”.
"Control" Juntos con "Manipulación" amplía la definición a las nanotecnologías avanzadas.

Por lo tanto, si somos capaces de encontrar un objeto específico de tamaño nanométrico, controlarlo y, si es necesario, cambiar su estructura y conexiones, entonces esto es “nanotecnología”. Si obtenemos objetos de tamaño nanométrico sin la posibilidad de tal control (sobre nanoobjetos específicos), entonces esto no es nanotecnología o, en el mejor de los casos, nanotecnología de “generación anterior”.

"Objeto de tamaño nanométrico": Átomo, molécula, formación supramolecular.

En general, la definición intenta vincular la ciencia y la tecnología con la economía. Aquellos. cumple con el logro de los principales objetivos del programa de desarrollo de la nanoindustria: la creación de tecnologías basadas en métodos avanzados de investigación y producción, así como la comercialización de los logros alcanzados.

El presidente ruso, Dmitry Medvedev, confía en que el país reúne todas las condiciones para el desarrollo exitoso de la nanotecnología.

La nanotecnología es una nueva dirección de la ciencia y la tecnología que se ha ido desarrollando activamente en las últimas décadas. Las nanotecnologías incluyen la creación y uso de materiales, dispositivos y sistemas técnicos, cuyo funcionamiento está determinado por la nanoestructura, es decir, sus fragmentos ordenados que varían en tamaño de 1 a 100 nanómetros.

El prefijo "nano", que proviene del idioma griego ("nanos" en griego - gnomo), significa milmillonésima parte. Un nanómetro (nm) es una milmillonésima parte de un metro.

El término “nanotecnología” fue acuñado en 1974 por Norio Taniguchi, un científico de materiales de la Universidad de Tokio, quien lo definió como “una tecnología de fabricación que puede alcanzar una precisión ultraalta y dimensiones ultrapequeñas... del orden de 1 nm...” .

En la literatura mundial, la nanociencia se distingue claramente de la nanotecnología. El término ciencia a nanoescala también se utiliza para la nanociencia.

En el idioma ruso y en la práctica de la legislación y los documentos reglamentarios rusos, el término "nanotecnología" combina "nanociencia", "nanotecnología" y, a veces, incluso "nanoindustria" (áreas de negocios y producción donde se utilizan nanotecnologías).

Los componentes más importantes de la nanotecnología son nanomateriales, es decir, materiales cuyas propiedades funcionales inusuales están determinadas por la estructura ordenada de sus nanofragmentos que varían en tamaño de 1 a 100 nm.

- estructuras nanoporosas;
- nanopartículas;
- nanotubos y nanofibras
- nanodispersiones (coloides);
- superficies y películas nanoestructuradas;
- nanocristales y nanoclusters.

Tecnología de nanosistemas- sistemas y dispositivos funcionalmente completos creados total o parcialmente a partir de nanomateriales y nanotecnologías, cuyas características son radicalmente diferentes de las de los sistemas y dispositivos con fines similares creados utilizando tecnologías tradicionales.

Áreas de aplicación de la nanotecnología.

Es casi imposible enumerar todas las áreas en las que esta tecnología global puede influir significativamente en el progreso tecnológico. Podemos nombrar sólo algunos de ellos:

- elementos de nanoelectrónica y nanofotónica (transistores semiconductores y láseres;
- fotodetectores; Células solares; varios sensores);
- dispositivos de grabación de información ultradensos;
- tecnologías de telecomunicaciones, información e informática; supercomputadoras;
- equipos de vídeo: pantallas planas, monitores, proyectores de vídeo;
- dispositivos electrónicos moleculares, incluidos interruptores y circuitos electrónicos a nivel molecular;
- nanolitografía y nanoimpresión;
- pilas de combustible y dispositivos de almacenamiento de energía;
- dispositivos de micro y nanomecánica, incluidos motores moleculares, nanomotores y nanorobots;
- nanoquímica y catálisis, incluido el control de la combustión, los recubrimientos, la electroquímica y los productos farmacéuticos;
- aplicaciones aeronáuticas, espaciales y de defensa;
- dispositivos de vigilancia ambiental;
- administración selectiva de fármacos y proteínas, biopolímeros y curación de tejidos biológicos, diagnóstico clínico y médico, creación de músculos y huesos artificiales, implantación de órganos vivos;
- biomecánica; genómica; bioinformática; bioinstrumentación;
- registro e identificación de tejidos cancerígenos, patógenos y agentes biológicamente nocivos;
- seguridad en la agricultura y la producción de alimentos.

Computadoras y microelectrónica

Nanocomputadora— un dispositivo informático basado en tecnologías electrónicas (mecánicas, bioquímicas, cuánticas) con un tamaño de elementos lógicos del orden de varios nanómetros. El propio ordenador, desarrollado sobre la base de la nanotecnología, también tiene dimensiones microscópicas.

computadora de ADN- un sistema informático que utiliza las capacidades informáticas de las moléculas de ADN. La computación biomolecular es un nombre colectivo para diversas técnicas relacionadas de una forma u otra con el ADN o el ARN. En la computación del ADN, los datos no se representan en forma de ceros y unos, sino en forma de una estructura molecular construida sobre la base de la hélice del ADN. La función del software para leer, copiar y gestionar datos la desempeñan enzimas especiales.

microscopio de fuerza atómica- un microscopio de sonda de barrido de alta resolución basado en la interacción de una aguja en voladizo (sonda) con la superficie de la muestra en estudio. A diferencia del microscopio de efecto túnel (STM), este puede examinar superficies tanto conductoras como no conductoras incluso a través de una capa de líquido, lo que permite trabajar con moléculas orgánicas (ADN). La resolución espacial de un microscopio de fuerza atómica depende del tamaño del voladizo y de la curvatura de su punta. La resolución alcanza un nivel atómico horizontal y la supera significativamente verticalmente.

Oscilador de antena- El 9 de febrero de 2005 se obtuvo en el laboratorio de la Universidad de Boston una antena-oscilador con unas dimensiones de aproximadamente 1 micrón. Este dispositivo cuenta con 5.000 millones de átomos y es capaz de oscilar a una frecuencia de 1,49 gigahercios, lo que le permite transmitir enormes cantidades de información.

Nanomedicina e industria farmacéutica.

Una dirección en la medicina moderna basada en el uso de propiedades únicas de nanomateriales y nanoobjetos para rastrear, diseñar y modificar sistemas biológicos humanos a nivel nanomolecular.

nanotecnología de ADN- utilizar bases específicas de ADN y moléculas de ácido nucleico para crear estructuras claramente definidas a partir de ellas.

Síntesis industrial de moléculas de fármacos y preparaciones farmacológicas de forma claramente definida (bispéptidos).

A principios de 2000, los rápidos avances en la tecnología de nanopartículas impulsaron el desarrollo de un nuevo campo de la nanotecnología: nanoplasmónica. Resultó posible transmitir radiación electromagnética a lo largo de una cadena de nanopartículas metálicas mediante la excitación de oscilaciones de plasmón.

Robótica

Nanorobots- robots creados a partir de nanomateriales y de tamaño comparable a una molécula, con funciones de movimiento, procesamiento y transmisión de información y ejecución de programas. Nanorobots capaces de crear copias de sí mismos, es decir. La autorreproducción se llama replicadores.

En la actualidad ya se han creado nanodispositivos electromecánicos con movilidad limitada que pueden considerarse prototipos de nanorobots.

Rotores moleculares- motores sintéticos de tamaño nanométrico capaces de generar par cuando se les aplica suficiente energía.

El lugar de Rusia entre los países que desarrollan y producen nanotecnologías

Los líderes mundiales en términos de inversión total en nanotecnología son los países de la UE, Japón y Estados Unidos. Recientemente, Rusia, China, Brasil e India han aumentado significativamente las inversiones en esta industria. En Rusia, el importe de la financiación del programa "Desarrollo de la infraestructura nanoindustrial en la Federación de Rusia para el período 2008 - 2010" ascenderá a 27,7 mil millones de rublos.

El último informe (2008) de la firma de investigación Cientifica, con sede en Londres, llamado Nanotechnology Outlook Report, describe textualmente la inversión rusa de la siguiente manera: “Aunque la UE todavía ocupa el primer lugar en términos de inversión, China y Rusia ya han superado a los Estados Unidos. "

Hay áreas de la nanotecnología en las que los científicos rusos fueron los primeros del mundo en obtener resultados que sentaron las bases para el desarrollo de nuevas tendencias científicas.

Entre ellos se encuentran la producción de nanomateriales ultradispersos, el diseño de dispositivos monoelectrónicos, así como el trabajo en el campo de la fuerza atómica y la microscopía de sonda de barrido. Sólo en una exposición especial celebrada en el marco del XII Foro Económico de San Petersburgo (2008) se presentaron a la vez 80 novedades específicas.

Rusia ya produce una serie de nanoproductos que tienen demanda en el mercado: nanomembranas, nanopolvos y nanotubos. Sin embargo, según los expertos, en la comercialización de avances nanotecnológicos Rusia va diez años por detrás de Estados Unidos y otros países desarrollados.

El material fue elaborado con base en información de fuentes abiertas.

) — Este término actualmente no tiene una definición única y universalmente aceptada. Por el término "nanotecnología" RUSNANO entiende un conjunto de métodos y técnicas tecnológicas utilizadas en el estudio, diseño y producción de materiales, dispositivos y sistemas, incluido el control y la gestión específicos de la estructura, la composición química y la interacción de sus elementos individuales a nanoescala (con dimensiones del orden de 100 nm y menos según al menos una de las mediciones), que conducen a una mejora o a la aparición de características y propiedades operativas y/o de consumo adicionales de los productos resultantes.

Descripción

El término "nanotecnología" fue utilizado por primera vez por el profesor en su informe "Sobre el concepto básico de nanotecnología" en una conferencia internacional celebrada en Tokio en 1974. Inicialmente, el término "nanotecnología" se utilizó en un sentido estricto y significaba un conjunto de procesos. que proporcionan procesamiento de alta precisión utilizando haces de electrones, fotones e iones de alta energía, deposición de películas y ultradelgados. Actualmente, el término “nanotecnología” se utiliza en un sentido amplio, abarcando y combinando procesos, técnicas y sistemas tecnológicos de máquinas y mecanismos diseñados para realizar operaciones ultraprecisas en una escala de varios nanómetros.

Los objetos de la nanotecnología pueden ser tanto objetos directamente de pequeñas dimensiones con dimensiones características del nanorango en al menos una dimensión (nanopelículas) como objetos macroscópicos (materiales a granel, elementos individuales de dispositivos y sistemas), cuya estructura se crea y modifica de forma controlada. con resolución a nivel de nanoelementos individuales. Se considera que los dispositivos o sistemas están fabricados mediante nanotecnología si al menos uno de sus componentes principales es un objeto de nanotecnología, es decir, existe al menos una etapa del proceso tecnológico cuyo resultado es un objeto de nanotecnología.

Autores

• Goldt Iliá Valerievich
• Gusev Alexander Ivanovich

Fuentes

1. Gusev a.i. Nanomateriales, nanoestructuras, nanotecnologías. - M.: Fizmatlit, 2007. - 416 p.
2. Gusev A. I., Rempel A. A. Materiales nanocristalinos. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.

La nanotecnología es un campo de la ciencia y la tecnología fundamentales y aplicadas que se ocupa de una combinación de justificación teórica, métodos prácticos de investigación, análisis y síntesis, así como métodos para la producción y uso de productos con una estructura atómica determinada mediante la manipulación controlada de individuos. átomos y moléculas.

Historia

Muchas fuentes, principalmente de habla inglesa, asocian la primera mención de métodos que luego se llamarían nanotecnología con el famoso discurso de Richard Feynman "Hay mucho espacio en el fondo", pronunciado por él en 1959 en el Instituto de Tecnología de California en la conferencia anual. reunión de la Sociedad Americana de Física. Richard Feynman sugirió que era posible mover mecánicamente átomos individuales utilizando un manipulador del tamaño apropiado, al menos tal proceso no contradeciría las leyes de la física conocidas hoy.

Sugirió hacer este manipulador de la siguiente manera. Es necesario construir un mecanismo que cree una copia de sí mismo, sólo que un orden de magnitud más pequeño. El mecanismo más pequeño creado debe volver a crear una copia de sí mismo, nuevamente un orden de magnitud más pequeño, y así sucesivamente hasta que las dimensiones del mecanismo sean proporcionales a las dimensiones del orden de un átomo. En este caso, será necesario realizar cambios en la estructura de este mecanismo, ya que las fuerzas gravitacionales que actúan en el macrocosmos tendrán cada vez menos influencia, y las fuerzas de las interacciones intermoleculares y las fuerzas de Van der Waals influirán cada vez más en el funcionamiento de el mecanismo.

La última etapa: el mecanismo resultante ensamblará su copia a partir de átomos individuales. En principio, el número de copias de este tipo es ilimitado; será posible crear un número arbitrario de máquinas de este tipo en poco tiempo. Estas máquinas podrán ensamblar macrocosas de la misma manera, mediante ensamblaje atómico. Esto hará que las cosas sean mucho más baratas: estos robots (nanorobots) necesitarán recibir sólo la cantidad requerida de moléculas y energía, y escribir un programa para ensamblar los elementos necesarios. Hasta ahora nadie ha podido refutar esta posibilidad, pero nadie ha logrado crear tales mecanismos. Durante el estudio teórico de esta posibilidad surgieron escenarios hipotéticos apocalípticos, que suponen que los nanorobots absorberán toda la biomasa de la Tierra, llevando a cabo su programa de autorreproducción (la llamada “sustancia gris” o “lodo gris”).

Las primeras suposiciones sobre la posibilidad de estudiar objetos a nivel atómico se pueden encontrar en el libro “Opticks” de Isaac Newton, publicado en 1704. En el libro, Newton expresa su esperanza de que algún día los microscopios del futuro puedan explorar los “secretos de los corpúsculos”.

El término “nanotecnología” fue utilizado por primera vez por Norio Taniguchi en 1974. Utilizó este término para describir la producción de productos de varios nanómetros de tamaño. En la década de 1980, Eric K. Drexler utilizó el término en sus libros Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology and Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation.

¿Qué puede hacer la nanotecnología?

Estas son sólo algunas de las áreas en las que la nanotecnología promete avances:

Medicamento

Los nanosensores aportarán avances en el diagnóstico precoz de enfermedades. Esto aumentará sus posibilidades de recuperación. Podemos vencer el cáncer y otras enfermedades. Los viejos medicamentos contra el cáncer destruyeron no sólo las células enfermas, sino también las sanas. Con la ayuda de la nanotecnología, el medicamento llegará directamente a la célula enferma.

nanotecnología de ADN– utilizar bases específicas de ADN y moléculas de ácido nucleico para crear estructuras claramente definidas a partir de ellas. Síntesis industrial de moléculas de fármacos y preparaciones farmacológicas de forma claramente definida (bispéptidos).

A principios del año 2000, gracias al rápido progreso en la tecnología de fabricación de nanopartículas, se dio impulso al desarrollo de un nuevo campo de la nanotecnología: nanoplasmónica. Resultó posible transmitir radiación electromagnética a lo largo de una cadena de nanopartículas metálicas mediante la excitación de oscilaciones de plasmón.

Construcción

Los nanosensores de las estructuras de los edificios controlarán su resistencia y detectarán cualquier amenaza a su integridad. Los objetos construidos con nanotecnología pueden durar cinco veces más que las estructuras modernas. Las casas se adaptarán a las necesidades de los residentes, manteniéndolas frescas en verano y cálidas en invierno.

Energía

Seremos menos dependientes del petróleo y el gas. Los paneles solares modernos tienen una eficiencia de alrededor del 20%. Con el uso de nanotecnología, puede crecer de 2 a 3 veces. Las finas nanopelículas en el techo y las paredes pueden proporcionar energía a toda la casa (si, por supuesto, hay suficiente sol).

Ingeniería Mecánica

Todos los equipos voluminosos serán reemplazados por robots, dispositivos fácilmente controlables. Podrán crear cualquier mecanismo a nivel de átomos y moléculas. Para la producción de máquinas se utilizarán nuevos nanomateriales que pueden reducir la fricción, proteger las piezas contra daños y ahorrar energía. Estas no son todas las áreas en las que la nanotecnología puede (¡y se utilizará!) utilizar. Los científicos creen que el surgimiento de la nanotecnología es el comienzo de una nueva revolución científica y técnica que cambiará enormemente el mundo en el siglo XXI. Sin embargo, vale la pena señalar que la nanotecnología no entra muy rápidamente en la práctica real. No muchos dispositivos (principalmente electrónicos) funcionan “nano”. Esto se debe en parte al alto precio de la nanotecnología y al no muy alto rendimiento de los productos nanotecnológicos.

Probablemente, en un futuro próximo, con la ayuda de la nanotecnología, se crearán dispositivos móviles de alta tecnología y fácilmente controlables que reemplazarán con éxito los equipos automatizados, pero difíciles de administrar y engorrosos de hoy. Por ejemplo, con el tiempo, los biorobots controlados por computadora podrán realizar las funciones de las voluminosas estaciones de bombeo actuales.

• computadora de ADN– un sistema informático que utiliza las capacidades informáticas de las moléculas de ADN. La computación biomolecular es un nombre colectivo para diversas técnicas relacionadas de una forma u otra con el ADN o el ARN. En la computación del ADN, los datos no se representan en forma de ceros y unos, sino en forma de una estructura molecular construida sobre la base de la hélice del ADN. La función del software para leer, copiar y gestionar datos la desempeñan enzimas especiales.
• microscopio de fuerza atómica– un microscopio de sonda de barrido de alta resolución basado en la interacción de una aguja en voladizo (sonda) con la superficie de la muestra en estudio. A diferencia del microscopio de efecto túnel (STM), este puede examinar superficies tanto conductoras como no conductoras incluso a través de una capa de líquido, lo que permite trabajar con moléculas orgánicas (ADN). La resolución espacial de un microscopio de fuerza atómica depende del tamaño del voladizo y de la curvatura de su punta. La resolución alcanza un nivel atómico horizontal y la supera significativamente verticalmente.
• Oscilador de antena– El 9 de febrero de 2005 se obtuvo en el laboratorio de la Universidad de Boston una antena-oscilador con unas dimensiones de aproximadamente 1 micrón. Este dispositivo cuenta con 5.000 millones de átomos y es capaz de oscilar a una frecuencia de 1,49 gigahercios, lo que le permite transmitir enormes cantidades de información.

10 nanotecnologías con un potencial asombroso

Intenta recordar algún invento canónico. Probablemente alguien ahora imaginó una rueda, alguien un avión y alguien un iPod. ¿Cuántos de ustedes han pensado en la invención de una generación completamente nueva: la nanotecnología? Este mundo está poco estudiado, pero tiene un potencial increíble que puede brindarnos cosas realmente fantásticas. Lo sorprendente es que el campo de la nanotecnología no existió hasta 1975, aunque los científicos comenzaron a trabajar en este campo mucho antes.

El ojo humano es capaz de reconocer objetos de hasta 0,1 milímetros de tamaño. Hoy hablaremos de diez inventos que son 100.000 veces más pequeños.

Metal líquido eléctricamente conductor

Usando electricidad, se puede hacer una simple aleación de metal líquido de galio, iridio y estaño para formar formas complejas o círculos de viento dentro de una placa de Petri. Se puede decir con cierto grado de probabilidad que este es el material a partir del cual se creó el famoso cyborg de la serie T-1000, que pudimos ver en Terminator 2.

“La aleación blanda se comporta como una forma inteligente, capaz de deformarse cuando es necesario, teniendo en cuenta el cambiante espacio circundante por el que se mueve. Lo mismo que podría hacer un cyborg de una popular película de ciencia ficción”, afirma Jin Li, de la Universidad de Tsinghua, uno de los investigadores que participan en este proyecto.

Este metal es biomimético, es decir, imita reacciones bioquímicas, aunque no es en sí mismo una sustancia biológica.

Este metal puede controlarse mediante descargas eléctricas. Sin embargo, él mismo es capaz de moverse de forma independiente, debido al desequilibrio de carga resultante, que se crea por la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera de cada gota de esta aleación de metal. Y aunque los científicos creen que este proceso puede ser la clave para convertir la energía química en energía mecánica, el material molecular no se utilizará para construir cyborgs malvados en el corto plazo. Todo el proceso "mágico" sólo puede ocurrir en una solución de hidróxido de sodio o solución salina.

Nanoplastias

Investigadores de la Universidad de York están trabajando en el desarrollo de parches especiales que estarán diseñados para administrar todos los medicamentos necesarios dentro del cuerpo sin el uso de agujas ni jeringas. Los parches, que son de tamaño bastante normal, se pegan a la mano y administran una cierta dosis de nanopartículas del medicamento (lo suficientemente pequeñas como para penetrar los folículos pilosos) dentro del cuerpo. Las nanopartículas (cada una de ellas de menos de 20 nanómetros de tamaño) encontrarán las células dañinas, las matarán y serán eliminadas del cuerpo junto con otras células como resultado de procesos naturales.

Los científicos señalan que en el futuro estos nanoparches podrían utilizarse en la lucha contra una de las enfermedades más terribles de la Tierra: el cáncer. A diferencia de la quimioterapia, que suele ser una parte integral del tratamiento en tales casos, los nanoparches podrán encontrar y destruir individualmente las células cancerosas sin tocar las células sanas. El proyecto nanoparche se llama NanJect. Su desarrollo está a cargo de Atif Syed y Zakaria Hussain, quienes en 2013, cuando aún eran estudiantes, recibieron el patrocinio necesario como parte de una campaña de crowdsourcing para recaudar fondos.

Nanofiltro para agua

Cuando esta película se utiliza en combinación con una fina malla de acero inoxidable, el aceite se repele, dejando el agua de esa zona impecablemente clara.

Curiosamente, los científicos se inspiraron para crear nanopelículas en la propia naturaleza. Las hojas de loto, también conocidas como nenúfares, tienen las propiedades opuestas a las nanopelículas: en lugar de aceite, repelen el agua. Esta no es la primera vez que los científicos espían estas asombrosas plantas por sus igualmente sorprendentes propiedades. Esto dio lugar, por ejemplo, a la creación de materiales superhidrófobos en 2003. En cuanto a la nanopelícula, los investigadores están intentando crear un material que imite la superficie de los nenúfares y la enriquezca con moléculas de un agente limpiador especial. El revestimiento en sí es invisible al ojo humano. Su producción será económica: alrededor de 1 dólar por pie cuadrado.

Purificador de aire para submarinos.

Es poco probable que alguien, excepto los propios miembros de la tripulación, haya pensado en el tipo de aire que deben respirar las tripulaciones de los submarinos. Mientras tanto, la limpieza del aire del dióxido de carbono debe realizarse inmediatamente, ya que durante un viaje el mismo aire tiene que pasar cientos de veces por las tripulaciones ligeras del submarino. Para limpiar el aire del dióxido de carbono se utilizan aminas, que tienen un olor muy desagradable. Para abordar este problema, se creó una tecnología de purificación llamada SAMMS (acrónimo de Monocapas autoensambladas sobre soportes mesoporosos). Propone el uso de nanopartículas especiales colocadas dentro de gránulos cerámicos. La sustancia tiene una estructura porosa, por lo que absorbe el exceso de dióxido de carbono. Los diferentes tipos de purificación SAMMS interactúan con diferentes moléculas en el aire, el agua y el suelo, pero todas estas opciones de purificación son increíblemente efectivas. Sólo una cucharada de estos gránulos cerámicos porosos es suficiente para limpiar un área equivalente a un campo de fútbol.

Nanoconductores

Investigadores de la Universidad Northwestern (EE.UU.) han descubierto cómo crear un conductor eléctrico a escala nanométrica. Este conductor es una nanopartícula dura y duradera que se puede configurar para transmitir corriente eléctrica en varias direcciones opuestas. El estudio muestra que cada una de estas nanopartículas es capaz de emular el funcionamiento de "rectificadores, interruptores y diodos". Cada partícula de 5 nanómetros de espesor está recubierta con una sustancia química cargada positivamente y rodeada por átomos cargados negativamente. La aplicación de una descarga eléctrica reconfigura los átomos cargados negativamente alrededor de las nanopartículas.

El potencial de la tecnología, como informan los científicos, no tiene precedentes. A partir de ello, es posible crear materiales “capaces de cambiar de forma independiente para adaptarse a tareas informáticas específicas”. El uso de este nanomaterial en realidad “reprogramará” la electrónica del futuro. Las actualizaciones de hardware serán tan fáciles como las actualizaciones de software.

Cargador de nanotecnología

Cuando se cree esto, ya no necesitará utilizar ningún cargador con cable. La nueva nanotecnología funciona como una esponja, pero no absorbe líquidos. Chupa energía cinética del medio ambiente y la dirige directamente a su teléfono inteligente. La tecnología se basa en el uso de un material piezoeléctrico que genera electricidad bajo tensión mecánica. El material está dotado de poros nanoscópicos que lo convierten en una esponja flexible.

El nombre oficial de este dispositivo es “nanogenerador”. Estos nanogeneradores podrían algún día convertirse en parte de todos los teléfonos inteligentes del planeta, o en parte del tablero de cada automóvil, y tal vez en parte de cada bolsillo de la ropa: los dispositivos se cargarán directamente en ellos. Además, la tecnología tiene potencial para usarse a mayor escala, como en equipos industriales. Al menos eso es lo que piensan los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison, que crearon esta increíble nanoesponja.

retina artificial

La empresa israelí Nano Retina está desarrollando una interfaz que se conectará directamente a las neuronas del ojo y transmitirá el resultado del modelado neuronal al cerebro, reemplazando la retina y devolviendo la visión a las personas.

Un experimento con una gallina ciega mostró esperanzas de éxito del proyecto. La nanopelícula permitió que el pollo viera la luz. Es cierto que la etapa final del desarrollo de una retina artificial para restaurar la visión de las personas aún está lejos, pero el progreso en esta dirección no puede dejar de ser motivo de alegría. Nano Retina no es la única empresa que se dedica a este tipo de desarrollos, pero es su tecnología la que actualmente parece ser la más prometedora, eficaz y adaptable. El último punto es el más importante ya que estamos hablando de un producto que se integrará en los ojos de alguien. Desarrollos similares han demostrado que los materiales macizos no son adecuados para tales fines.

Dado que la tecnología se está desarrollando a nivel nanotecnológico, elimina el uso de metales y cables, y también evita la baja resolución de la imagen simulada.

ropa brillante

Los científicos de Shanghai han desarrollado hilos reflectantes que pueden utilizarse en la producción de ropa. La base de cada hilo es un alambre de acero inoxidable muy fino, que está recubierto con nanopartículas especiales, una capa de polímero electroluminiscente y una capa protectora de nanotubos transparentes. El resultado son hilos muy ligeros y flexibles que pueden brillar bajo la influencia de su propia energía electroquímica. Al mismo tiempo, funcionan con una potencia mucho menor en comparación con los LED convencionales.

La desventaja de esta tecnología es que la “reserva de luz” de los hilos sólo es suficiente para unas pocas horas. Sin embargo, los desarrolladores del material creen con optimismo que podrán aumentar el "recurso" de su producto al menos mil veces. Incluso si tienen éxito, la solución a otra deficiencia sigue siendo incierta. Lo más probable es que sea imposible lavar ropa basada en tales nanohilos.

Nanoagujas para la restauración de órganos internos.

Los nanoplastos de los que hablamos anteriormente están diseñados específicamente para reemplazar las agujas. ¿Qué pasaría si las agujas tuvieran sólo unos pocos nanómetros de tamaño? De ser así, podrían cambiar nuestra comprensión de la cirugía, o al menos mejorarla significativamente.

Más recientemente, los científicos realizaron con éxito pruebas de laboratorio en ratones. Utilizando pequeñas agujas, los investigadores pudieron introducir ácidos nucleicos en el cuerpo de los roedores, favoreciendo la regeneración de órganos y células nerviosas y recuperando así el rendimiento perdido. Cuando las agujas realizan su función, permanecen en el cuerpo y al cabo de unos días se descomponen por completo en él. Al mismo tiempo, los científicos no encontraron ningún efecto secundario durante las operaciones para restaurar los vasos sanguíneos en los músculos de la espalda de los roedores utilizando estas nanoagujas especiales.

Si tenemos en cuenta los casos humanos, estas nanoagujas se pueden utilizar para administrar los medicamentos necesarios al cuerpo humano, por ejemplo, en el trasplante de órganos. Sustancias especiales prepararán los tejidos circundantes alrededor del órgano trasplantado para una rápida recuperación y eliminarán la posibilidad de rechazo.

impresión química 3D

El químico Martin Burke de la Universidad de Illinois es el Willy Wonka de la química. Utilizando una colección de moléculas de "materiales de construcción" para una variedad de propósitos, puede crear una gran cantidad de productos químicos diferentes dotados de todo tipo de "propiedades sorprendentes y al mismo tiempo naturales". Por ejemplo, una de esas sustancias es la ratanina, que sólo se puede encontrar en una flor peruana muy rara.

El potencial para sintetizar sustancias es tan enorme que permitirá producir moléculas utilizadas en medicina, en la creación de diodos LED, células de baterías solares y aquellos elementos químicos que incluso los mejores químicos del planeta tardaron años en sintetizar.

Las capacidades del prototipo actual de impresora química 3D aún son limitadas. Sólo es capaz de crear nuevas drogas. Sin embargo, Burke espera que algún día pueda crear una versión para el consumidor de su asombroso dispositivo, que tendrá capacidades mucho mayores. Es muy posible que en el futuro estas impresoras actúen como una especie de farmacéuticos domésticos.

¿La nanotecnología representa una amenaza para la salud humana o el medio ambiente?

No hay mucha información sobre los efectos negativos de las nanopartículas. En 2003, un estudio demostró que los nanotubos de carbono podían dañar los pulmones de ratones y ratas. Un estudio de 2004 encontró que los fullerenos pueden acumularse y causar daño cerebral en los peces. Pero ambos estudios utilizaron grandes cantidades de la sustancia en condiciones inusuales. Según una de las expertas, la química Kristen Kulinowski (EE.UU.), “sería aconsejable limitar la exposición a estas nanopartículas, a pesar de que actualmente no hay información sobre su amenaza para la salud humana”.

Algunos comentaristas también han sugerido que el uso generalizado de la nanotecnología puede generar riesgos sociales y éticos. Así, por ejemplo, si el uso de la nanotecnología inicia una nueva revolución industrial, esto provocará pérdidas de empleo. Además, la nanotecnología puede cambiar el concepto de persona, ya que su uso ayudará a prolongar la vida y aumentará significativamente la capacidad de recuperación del cuerpo. "Nadie puede negar que la adopción generalizada de los teléfonos móviles e Internet ha provocado enormes cambios en la sociedad", afirma Kristen Kulinowski. “¿Quién se atrevería a decir que la nanotecnología no tendrá un mayor impacto en la sociedad en los próximos años?”

El lugar de Rusia entre los países que desarrollan y producen nanotecnologías

Los líderes mundiales en términos de inversión total en nanotecnología son los países de la UE, Japón y Estados Unidos. Recientemente, Rusia, China, Brasil e India han aumentado significativamente las inversiones en esta industria. En Rusia, el importe de la financiación del programa "Desarrollo de la infraestructura nanoindustrial en la Federación de Rusia para el período 2008-2010" ascenderá a 27,7 mil millones de rublos.

El último informe (2008) de la firma de investigación Cientifica, con sede en Londres, llamado Nanotechnology Outlook Report, describe textualmente la inversión rusa de la siguiente manera: “Aunque la UE todavía ocupa el primer lugar en términos de inversión, China y Rusia ya han superado a los Estados Unidos. "

Hay áreas de la nanotecnología en las que los científicos rusos fueron los primeros del mundo en obtener resultados que sentaron las bases para el desarrollo de nuevas tendencias científicas.

Entre ellos se encuentran la producción de nanomateriales ultradispersos, el diseño de dispositivos monoelectrónicos, así como el trabajo en el campo de la fuerza atómica y la microscopía de sonda de barrido. Sólo en una exposición especial celebrada en el marco del XII Foro Económico de San Petersburgo (2008) se presentaron a la vez 80 novedades específicas. Rusia ya produce una serie de nanoproductos que tienen demanda en el mercado: nanomembranas, nanopolvos y nanotubos. Sin embargo, según los expertos, en la comercialización de avances nanotecnológicos Rusia va diez años por detrás de Estados Unidos y otros países desarrollados.

Nanotecnología en el arte

Varias obras de la artista estadounidense Natasha Vita-Mor abordan temas de nanotecnología.

En el arte moderno, ha surgido una nueva dirección: el “nanoarte” (nanoarte), un tipo de arte asociado con la creación por parte del artista de esculturas (composiciones) de tamaño micro y nano (10 −6 y 10 −9 m, respectivamente). bajo la influencia de procesos químicos o físicos de procesamiento de materiales, fotografiar las nanoimágenes resultantes utilizando un microscopio electrónico y procesar fotografías en blanco y negro en un editor gráfico.

En la conocida obra del escritor ruso N. Leskov "Lefty" (1881) hay un fragmento interesante: "Si", dice, "hubiera un microscopio mejor, que aumenta cinco millones, entonces te dignarías". dice, “para ver que en cada herradura aparezca el nombre del artesano: qué maestro ruso hizo esa herradura”. Los modernos microscopios electrónicos y de fuerza atómica, que se consideran las principales herramientas de la nanotecnología, proporcionan un aumento de 5.000.000 de aumentos. Así, el héroe literario Lefty puede considerarse el primer “nanotecnólogo” de la historia.

Las ideas presentadas por Feynman en su conferencia de 1959 "Hay mucho espacio ahí abajo" sobre cómo crear y utilizar nanomanipuladores coinciden casi textualmente con la historia de ciencia ficción "Mikrorukki" del famoso escritor soviético Boris Zhitkov, publicada en 1931. Algunas consecuencias negativas del desarrollo incontrolado de la nanotecnología se describen en los trabajos de M. Crichton (“El enjambre”), S. Lem (“Inspección in situ” y “Paz en la Tierra”), S. Lukyanenko (“Nothing to Dividir").

El personaje principal de la novela "Transman" de Yu Nikitina es el director de una corporación de nanotecnología y la primera persona en experimentar los efectos de los nanorobots médicos.

En las series de ciencia ficción Stargate SG-1 y Stargate Atlantis, algunas de las razas tecnológicamente más avanzadas son dos razas de "replicadores", que surgieron como resultado de experimentos fallidos que utilizaron y describieron diversas aplicaciones de la nanotecnología. En El día que la Tierra se detuvo, protagonizada por Keanu Reeves, una civilización alienígena condena a muerte a la humanidad y casi destruye todo lo que hay en el planeta con la ayuda de insectos nanorreplicantes autorreplicantes que devoran todo a su paso.

Últimamente se puede escuchar a menudo la palabra “nanotecnología”. Si le preguntas a cualquier científico qué es y por qué se necesita la nanotecnología, la respuesta será corta: “La nanotecnología cambia las propiedades habituales de la materia. Transforman el mundo y lo convierten en un lugar mejor”.

Los científicos afirman que la nanotecnología encontrará aplicación en muchos campos de actividad: en la industria, en la energía, en la exploración espacial, en la medicina y mucho más. Por ejemplo, pequeños nanorobots que pueden penetrar en cualquier célula del cuerpo humano podrán tratar rápidamente determinadas enfermedades y realizar operaciones que ni siquiera el cirujano más experimentado puede realizar.

Gracias a la nanotecnología aparecerán las “casas inteligentes”. En ellos, una persona prácticamente no tendrá que lidiar con aburridas tareas domésticas. Las “cosas inteligentes” y el “polvo inteligente” asumirán estas responsabilidades. La gente usará ropa que no se ensucie; es más, le dirán al dueño que, por ejemplo, es hora de almorzar o darse una ducha.

La nanotecnología permitirá inventar equipos informáticos y teléfonos móviles que podrán doblarse como un pañuelo y llevarse en el bolsillo.

En resumen, los nanotecnólogos realmente pretenden transformar significativamente la vida humana.

¿Qué es la nanotecnología?

¿Qué es la nanotecnología? ¿Y cómo te permiten exactamente cambiar las propiedades de las cosas?

La palabra "nanotecnología" consta de dos palabras: "nano" y "tecnología".

"Nano" es una palabra griega que significa una milmillonésima parte de algo, como un metro. El tamaño de un átomo es ligeramente inferior a un nanómetro. Y un nanómetro es mucho más pequeño que un metro, como un guisante ordinario es más pequeño que el globo terráqueo. Si la altura de una persona fuera de un nanómetro, entonces el grosor de una hoja de papel le parecería igual a la distancia de Moscú a la ciudad de Tula, ¡y esto es hasta 170 kilómetros!

La palabra "tecnología" significa crear a partir de materiales disponibles lo que una persona necesita.

Y la nanotecnología es la creación de lo que una persona necesita a partir de átomos y grupos de átomos (se les llama nanopartículas) utilizando dispositivos especiales.

Hay dos formas de obtener nanopartículas.

El primer método, más sencillo, es el “de arriba hacia abajo”. El material de partida se muele de diversas formas hasta que la partícula adquiere un tamaño nanométrico.

El segundo es la producción de nanopartículas combinando átomos individuales, “de abajo hacia arriba”. Este es un método más complejo, pero es lo que los científicos ven como el futuro de la nanotecnología.

La primera forma de obtener nanopartículas es triturar el material hasta que la partícula adquiera un tamaño nanométrico. La segunda forma de obtener nanopartículas es combinar átomos en una nanopartícula de varias maneras.

La obtención de nanopartículas de este modo recuerda a trabajar con un juego de construcción. Como piezas sólo se utilizan átomos y moléculas, a partir de las cuales los científicos crean nuevos nanomateriales y nanodispositivos.