) — Ang terminong ito ay kasalukuyang walang iisang tinatanggap na kahulugan ng pangkalahatan. Sa terminong "nanotechnology" nauunawaan ng RUSNANO ang isang hanay ng mga teknolohikal na pamamaraan at pamamaraan na ginagamit sa pag-aaral, disenyo at produksyon ng mga materyales, device at system, kabilang ang target na kontrol at pamamahala ng istraktura, kemikal na komposisyon at pakikipag-ugnayan ng kanilang mga indibidwal na nanoscale na elemento (sa mga sukat ng pagkakasunud-sunod ng 100 nm o mas kaunti ayon sa hindi bababa sa isa sa mga sukat), na humahantong sa isang pagpapabuti o paglitaw ng mga karagdagang katangian ng pagpapatakbo at/o consumer at mga katangian ng mga resultang produkto.
Paglalarawan
Ang terminong "nanotechnology" ay unang ginamit ng propesor sa kanyang ulat na "On the Basic Concept of Nanotechnology" sa isang internasyonal na kumperensya sa Tokyo noong 1974. Sa simula, ang terminong "nanotechnology" ay ginamit sa isang makitid na kahulugan at nangangahulugang isang hanay ng mga proseso. na nagbibigay ng high-precision processing gamit ang high-energy electron, photon at ion beams, film deposition at ultra-thin. Sa kasalukuyan, ang terminong "nanotechnology" ay ginagamit sa isang malawak na kahulugan, sumasaklaw at pinagsasama-sama ang mga teknolohikal na proseso, pamamaraan at sistema ng mga makina at mekanismo na idinisenyo upang magsagawa ng mga ultra-tumpak na operasyon sa isang sukat na ilang nanometer.
Ang mga bagay ng nanotechnology ay maaaring parehong direktang mababang-dimensional na mga bagay na may mga sukat na katangian ng nanorange sa hindi bababa sa isang dimensyon (nanofilms), at mga macroscopic na bagay (bulk na materyales, indibidwal na elemento ng mga device at system), ang istraktura na kinokontrol na nilikha at binago. na may resolusyon sa antas ng mga indibidwal na nanoelement. Ang mga device o system ay itinuturing na ginawa gamit ang nanotechnology kung ang isa man lang sa kanilang mga pangunahing bahagi ay isang object ng nanotechnology, ibig sabihin, mayroong kahit isang yugto ng teknolohikal na proseso, ang resulta nito ay isang object ng nanotechnology.
Mga may-akda
- Goldt Ilya Valerievich
- Gusev Alexander Ivanovich
Mga pinagmumulan
- Gusev A.I. Mga nanomaterial, nanostructure, nanotechnologies. - M.: Fizmatlit, 2007. - 416 p.
- Gusev A. I., Rempel A. A. Nanocrystalline Materials. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.
1. Mga kahulugan at terminolohiya
2. Nanotechnology: kasaysayan ng pinagmulan at pag-unlad
3. Mga Pangunahing Kaalaman
Pag-scan ng probe microscopy
Mga Nanomaterial
Mga nanopartikel
Self-organisasyon ng nanoparticle
Ang problema ng agglomerate formation
Micro- at nanocapsules
Mga sensor at analisador ng nanotechnology
4. Mga aplikasyon nanoteknolohiya
Medisina at biology
Sa industriya ng automotive
Agrikultura
Ekolohiya
Paggalugad sa kalawakan
Cybernetics
5. Ang saloobin ng lipunan sa nanotechnology
Nanotechnology ay isang interdisciplinary na larangan ng pundamental at inilapat na agham at teknolohiya, na nakikitungo sa isang hanay ng teoretikal na katwiran, mga praktikal na pamamaraan ng pananaliksik, pagsusuri at synthesis, pati na rin ang mga pamamaraan para sa paggawa at paggamit ng mga produkto na may ibinigay na atomic na istraktura sa pamamagitan ng kontroladong pagmamanipula ng indibidwal na mga atomo at molekula.
Nanotechnology ay isang teknolohiya para sa pag-aaral ng mga bagay na may sukat na nanometer, at pagtatrabaho sa mga bagay sa pagkakasunud-sunod ng isang nanometer (isang milyon ng isang milimetro), na maihahambing sa laki ng mga indibidwal na molekula at atomo.
Mga kahulugan at terminolohiya
Sa Technical Committee ISO/TC 229, ang ibig sabihin ng nanotechnology ay ang sumusunod:
kaalaman at kontrol sa mga proseso, karaniwang nasa 1 nm scale, ngunit hindi kasama ang sub-100 nm scale, sa isa o higit pang mga dimensyon, kung saan ang pagpapakilala ng isang sukat na epekto (phenomenon) ay humahantong sa posibilidad ng mga bagong aplikasyon;
ang paggamit ng mga katangian ng mga bagay at materyales sa sukat na nanometer, na naiiba sa mga katangian ng mga libreng atom o molekula, gayundin sa mga bultuhang katangian ng isang sangkap na binubuo ng mga atomo o molekula na ito, upang lumikha ng mas advanced na mga materyales, aparato, system na napagtatanto ang mga katangiang ito.
Ayon sa “Development Concept in Russia gumagana sa larangan ng nanotechnology hanggang 2010" (2004), ang nanotechnology ay tinukoy bilang isang hanay ng mga pamamaraan at pamamaraan na nagbibigay ng kakayahang lumikha at magbago ng mga bagay sa isang kontroladong paraan, kabilang ang mga bahagi na may sukat na mas mababa sa 100 nm, kahit man lang sa isang dimensyon , at bilang resulta nito, ang pagkuha ng panimula ng mga bagong katangian na nagpapahintulot sa kanilang pagsasama sa ganap na gumaganang mga sistema ng mas malaking sukat.
Ang praktikal na aspeto ng nanotechnology ay nagsasangkot ng produksyon ng mga device at ang kanilang mga bahagi na kailangan upang lumikha, magproseso at magmanipula ng mga atomo, molekula at nanoparticle. Nauunawaan na ang isang bagay ay hindi kinakailangang magkaroon ng hindi bababa sa isang linear na sukat na mas mababa sa 100 nm - ang mga ito ay maaaring mga macro-object, ang atomic na istraktura na kung saan ay kinokontrol sa isang kinokontrol na paraan na may resolusyon sa antas ng mga indibidwal na atom, o maaari silang maglaman ng mga nano-object. Sa mas malawak na kahulugan, ang terminong ito ay sumasaklaw din sa mga pamamaraan ng diagnosis, katangian at pananaliksik ng mga naturang bagay.
Ang mga nanotechnologies ay qualitatively differently from traditional disciplines, since on such scales the usual, macroscopic technologies for handling matters are often inapplicable, and microscopic phenomena, negligably weak on conventional scales, becomes much significant: the properties and interactions of individual atoms and molecules or aggregates ng mga molecule (halimbawa, Van forces -der Waals), quantum effects.
Ang nanotechnology at lalo na ang molekular na teknolohiya ay bago, napakakaunting mga disiplina na ginalugad. Ang mga pangunahing pagtuklas na hinulaang sa lugar na ito ay hindi pa nagagawa. Gayunpaman, ang patuloy na pananaliksik ay nagbubunga na ng mga praktikal na resulta. Ang paggamit ng mga advanced na pang-agham na tagumpay sa nanotechnology ay nagpapahintulot sa amin na uriin ito bilang mataas na teknolohiya.
Ang pag-unlad ng modernong electronics ay gumagalaw sa landas ng pagbabawas ng laki ng mga device. Sa kabilang banda, ang mga pamamaraan ng klasikal na produksyon ay lumalapit sa kanilang natural na pang-ekonomiya at teknolohikal na hadlang, kapag ang laki ng aparato ay hindi gaanong bumababa, ngunit ang mga pang-ekonomiya ay tumaas nang malaki. Ang Nanotechnology ay ang susunod na lohikal na hakbang sa pagbuo ng electronics at iba pang high-tech na industriya.
Ang Nanotechnology ay isang lohikal na pagpapatuloy at pag-unlad ng microtechnology.
Microtechnology, isang kumbinasyon ng agham na nag-aaral ng mga micro-object at teknolohiya trabaho na may mga bagay sa pagkakasunud-sunod ng isang micrometer (isang ikalibo ng isang milimetro), ay naging batayan para sa paglikha ng modernong microelectronics. Mga cell phone, kompyuter, Internet, iba't ibang kagamitan sa sambahayan, industriyal at consumer electronics, lahat ng ito ay nagbago kapwa sa mundo at sa mga tao na hindi nakikilala.
Ang nanotechnology ay magbabago sa mundo tulad ng marami. Nangangailangan ang Nanotechnology ng napakalaking kapangyarihan sa pag-compute upang gayahin ang pag-uugali ng mga atom, at mga de-koryente at mekanikal na device na may mataas na katumpakan upang ayusin ang mga atomo at molekula ng iba't ibang materyales sa mga bagong paraan. Sa ganitong paraan nalikha ang bagong bagay. Sa unang pagkakataon sa kasaysayan ng sibilisasyon, nililikha ang mga materyales na may mga bagong katangian na kailangan ng mga tao. Ilista lang natin ang ilan sa kanila. Ito ay isang transparent at flexible na materyal na may liwanag ng plastic at ang tigas ng bakal, isang nababaluktot na plastic coating na isang solar na baterya, isang materyal para sa electrode ng isang electric na baterya, na sampu at daan-daang beses na mas malakas kaysa sa isang regular na baterya. .
Kahit na sa modernong antas, ginagawang posible ng nanotechnology na makakuha ng nababaluktot na mga plastic na screen na may kapal ng isang sheet ng papel at ang ningning ng isang modernong monitor, mga compact electronics batay sa mga carbon compound, na may mga sukat at intensity ng enerhiya na daan-daang beses na mas mababa kaysa sa mga modernong. Nangangahulugan din ang Nanotechnology ng magaan at nababaluktot na mga materyales sa istruktura at gusali, napakahusay na mga filter para sa hangin at tubig, mga gamot at mga pampaganda na kumikilos sa mas malalim na antas, isang mabilis na pagbawas sa gastos ng paglipad sa kalawakan, at marami pa.
Sa ngayon, ang lahat ng nanotechnological na materyales ay napakamahal. Ngunit, tulad ng industriya ng kompyuter, ang mass production ay hahantong sa mga dramatikong kompromiso sa presyo. Sa hindi nakikitang pakikibaka para sa kita at impluwensyang ibibigay ng nanotechnology, ang mga pangunahing speculators ay ang Estados Unidos, at Russia. Israel, mga bansang Europeo, at mga bansa Ang Latin America ay mabilis na tumataas ang potensyal nito sa lugar na ito.
Sa kasamaang palad, sa kabila ng pagkakaroon ng isang mahusay na baseng pang-agham at malaking pribadong kapital, ang mga pag-unlad ng siyentipikong Ukrainiano at mga inilapat na produkto ay hindi gaanong kinakatawan sa mundo.
Ang mga programang pang-agham na pambansang nanotechnology ay partikular na kahalagahan para sa nanotechnological developments. Higit sa 50 binuo mga bansa inihayag ang paglulunsad ng kanilang sariling mga programa sa nanotechnology.
Nanotechnology: kasaysayan ng pinagmulan at pag-unlad
Maraming mga mapagkukunan, pangunahin ang mga wikang Ingles, ang nag-uugnay sa unang pagbanggit ng mga pamamaraan na sa kalaunan ay tatawaging nanotechnology sa sikat na talumpati ni Richard Feynman na "There's Plenty of Room at the Bottom," na ginawa niya noong 1959 sa California Institute of Technology sa taunang pagpupulong ng American Physical Society.
Iminungkahi ni Richard Feynman na maaaring posible na mekanikal na ilipat ang mga solong atomo gamit ang isang manipulator ng naaangkop na laki, hindi bababa sa laki na ito. proseso hindi sasalungat sa kasalukuyang kilalang pisikal na batas.
Iminungkahi niyang gawin ang manipulator na ito sa sumusunod na paraan. Ito ay kinakailangan upang bumuo ng isang mekanismo na lilikha ng isang kopya ng kanyang sarili, lamang ng isang order ng magnitude na mas maliit. Ang nilikhang mas maliit na mekanismo ay dapat na muling lumikha ng isang kopya ng sarili nito, muli ng isang pagkakasunud-sunod ng magnitude na mas maliit, at iba pa hanggang sa ang mga sukat ng mekanismo ay naaayon sa mga sukat ng pagkakasunud-sunod ng isang atom. Sa kasong ito, kinakailangan na gumawa ng mga pagbabago sa istraktura ng mekanismong ito, dahil ang mga puwersa ng gravitational na kumikilos sa macrocosm ay magkakaroon ng mas kaunting impluwensya, at ang mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan at mga puwersa ng van der Waals ay lalong makakaimpluwensya sa operasyon ng ang mekanismo. Ang huling yugto - ang resultang mekanismo ay tipunin ang kopya nito mula sa mga indibidwal na atomo. Sa prinsipyo, ang bilang ng mga naturang kopya ay walang limitasyon; Ang mga makinang ito ay makakapag-ipon ng mga macro-bagay sa parehong paraan, sa pamamagitan ng atomic assembly. Gagawin nitong mas mura ang mga bagay - ang mga naturang robot (nanorobots) ay kailangang ibigay lamang ang kinakailangang bilang ng mga molekula at enerhiya, at magsulat ng isang programa upang tipunin ang mga kinakailangang bagay. Sa ngayon, walang sinuman ang nakapagtatanggi sa posibilidad na ito, ngunit wala pang nakagawa ng gayong mga mekanismo. Ganito inilarawan ni R. Feynman ang kanyang sinasabing manipulator:
Nag-iisip ako tungkol sa paglikha ng isang sistemang kinokontrol ng kuryente na gumagamit ng mga "service robot" na gawa sa kumbensyon sa anyo ng apat na beses na mas maliliit na kopya ng "mga kamay" ng operator. Ang ganitong mga micro-mekanismo ay madaling makapagsagawa ng mga operasyon sa isang pinababang sukat. Pinag-uusapan ko ang tungkol sa mga maliliit na robot na nilagyan ng mga servo motor at maliliit na "arm" na maaaring higpitan ang pantay na maliliit na bolts at nuts, mag-drill ng napakaliit na butas, atbp. Sa madaling salita, magagawa nila ang lahat ng trabaho sa 1:4 na sukat. Upang gawin ito, siyempre, ang mga kinakailangang mekanismo, kasangkapan at pagmamanipula ng mga armas ay dapat munang gawin sa isang-ikaapat na sukat ng karaniwang sukat (sa katunayan, ito ay malinaw na nangangahulugan ito na bawasan ang lahat ng mga contact surface sa pamamagitan ng isang kadahilanan na 16). Sa huling yugto, ang mga aparatong ito ay nilagyan ng servo motors (na may 16 na beses na nabawasan ang kapangyarihan) at konektado sa isang maginoo na electrical control system. Pagkatapos nito, magagamit mo ang mga manipulator arm na 16 beses na mas maliit! Ang saklaw ng aplikasyon ng naturang mga microrobots, pati na rin ang mga micromachines, ay maaaring maging malawak - mula sa mga operasyon ng kirurhiko hanggang sa transportasyon at pagproseso ng mga radioactive na materyales. Umaasa ako na ang prinsipyo ng iminungkahing programa, gayundin ang mga hindi inaasahang problema at kapana-panabik na mga pagkakataon na nauugnay dito, ay malinaw. Bukod dito, maaari mong isipin ang tungkol sa posibilidad ng isang karagdagang makabuluhang pagbawas sa sukat, na, natural, ay mangangailangan ng karagdagang mga pagbabago sa disenyo at mga pagbabago (sa pamamagitan ng paraan, sa isang tiyak na yugto, maaaring kailanganin mong iwanan ang "mga kamay" ng karaniwang hugis. ), ngunit gagawing posible na makagawa ng bago, mas advanced na mga aparato ng inilarawang uri. Walang pumipigil sa akin na ipagpatuloy ito proseso at lumikha ng maraming maliliit na makina hangga't gusto mo, dahil walang mga paghihigpit na nauugnay sa paglalagay ng mga makina o ang kanilang materyal na pagkonsumo. Ang kanilang volume ay palaging magiging mas mababa kaysa sa dami ng prototype. Madaling kalkulahin na ang kabuuang dami ng 1 milyong makina ay nabawasan ng 4000 beses (at samakatuwid ang masa ng mga materyales na ginamit para sa pagmamanupaktura) ay magiging mas mababa sa 2% ng dami at bigat ng isang maginoo na makina ng mga normal na sukat.
Ito ay malinaw na ito ay agad na nag-aalis ng problema gastos materyales. Sa prinsipyo, posibleng mag-organisa ng milyun-milyong kaparehong miniature na pabrika, kung saan ang mga maliliit na makina ay patuloy na magbubutas, magtatatak ng mga bahagi, atbp. Habang lumiliit tayo, patuloy tayong makakatagpo ng mga kakaibang pisikal na phenomena. Ang lahat ng nakatagpo mo sa buhay ay nakasalalay sa malakihang mga kadahilanan. Bilang karagdagan, mayroon ding problema sa "magkadikit" ng mga materyales sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan (ang tinatawag na mga puwersa ng van der Waals), na maaaring humantong sa mga epekto na hindi karaniwan sa isang macroscopic scale. Halimbawa, ang isang nut ay hindi hihiwalay sa isang bolt kapag na-unscrew, at sa ilang mga kaso ay "mananatili" nang mahigpit sa ibabaw, atbp. Mayroong ilang mga pisikal na problema ng ganitong uri na dapat tandaan kapag nagdidisenyo at nagtatayo ng mga mikroskopikong mekanismo.
Sa panahon ng teoretikal na pag-aaral ng posibilidad na ito, lumitaw ang hypothetical doomsday scenario, na ipinapalagay na ang mga nanorobots ay sumisipsip ng lahat ng biomass ng Earth, na isinasagawa ang kanilang self-reproduction program (ang tinatawag na "gray goo" o "gray slurry").
Ang mga unang pagpapalagay tungkol sa posibilidad ng pag-aaral ng mga bagay sa antas ng atom ay matatagpuan sa aklat na "Opticks" ni Isaac Newton, na inilathala noong 1704. Sa aklat, si Newton ay nagpahayag ng pag-asa na ang hinaharap na mga mikroskopyo ay matutuklasan ang "mga lihim ng mga corpuscles."
Ang terminong "nanotechnology" ay unang ginamit ni Norio Taniguchi noong 1974. Ginamit niya ang terminong ito upang ilarawan ang produksyon ng mga komersyal na bagay na may sukat sa pagkakasunud-sunod ng mga nanometer. Noong 1980s, ginamit ni Eric K. Drexler ang termino, lalo na sa kanyang 1986 na aklat na Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Ginamit niya ang terminong ito upang sumangguni sa isang bagong lugar ng agham na kanyang ginalugad sa kanyang disertasyon ng doktor sa Massachusetts Institute of Technology (MIT). Pagkatapos ay inilathala niya ang mga resulta ng kanyang pananaliksik sa aklat na Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation. Ang mga kalkulasyon ng matematika ay may malaking papel sa kanyang pananaliksik, dahil sa kanilang tulong posible pa ring pag-aralan ang mga hypothetical na katangian at bumuo ng mga device na may mga sukat sa pagkakasunud-sunod ng mga nanometer.
Karaniwan, ang posibilidad ng mekanikal na pagmamanipula ng mga molekula at ang paglikha ng mga self-replicating manipulator para sa mga layuning ito ay kasalukuyang isinasaalang-alang.
Tulad ng nasabi na, gagawin nitong posible na bawasan ang gastos ng anumang umiiral na mga produkto nang maraming beses at lumikha ng mga panibagong panimula, na malulutas ang lahat ng umiiral na mga problema sa kapaligiran. Gayundin, ang mga naturang manipulator ay may napakalaking potensyal na medikal: may kakayahang ayusin ang mga nasirang selula ng tao, na talagang humahantong sa tunay na teknikal na imortalidad ng isang tao. Sa kabilang banda, ang paglikha ng mga nanomanipulator ay maaaring humantong sa "grey sludge" na senaryo. Iminumungkahi din nila ang isang posibleng senaryo kapag ang isang partikular na grupo ng mga tao ay nakakuha ng kumpletong kontrol sa naturang manipulator at ginagamit ito upang ganap na igiit ang kanilang posisyon sa ibang mga tao. Kung magkatotoo ang senaryo na ito, ang resulta ay magiging isang perpektong isa, na, tila, ay imposibleng sirain.
Ang pinakakumpletong kahulugan ng NT ay ibinibigay sa mga materyales ng pambansang inisyatiba ng nanotechnology USA:
NT - siyentipikong pananaliksik at mga teknolohikal na pag-unlad sa mga antas ng atomic, molekular o macromolecular na may sukat na subnanometer kasama ang isa o higit pang mga coordinate upang magbigay ng isang pangunahing pag-unawa sa mga phenomena at katangian ng mga materyales sa naturang mga sukat at para sa paggawa at paggamit ng mga istruktura, aparato at mga system na may mga bagong katangian at function dahil sa kanilang maliit na sukat.
Kasabay nito, ang gawain ay nagpapakita na ang mga pundasyon ng NT ay inilatag sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo na may kaugnayan sa pag-unlad ng koloidal na kimika. Noong 1857, si M. Faraday ang unang nakakuha ng stable colloidal solutions (sols) ng ginto na may kulay pula. Noong 1861, nagawa ni T. Graham na i-coagulate ang mga sols at gawing mga gel. Ipinakilala rin niya ang paghahati ng mga sangkap ayon sa antas ng pagpapakalat ng istraktura sa koloidal (amorphous) at crystalloid (crystalline).
Ang mala-kristal o amorphous na estado ng isang sangkap ay nakasalalay, una sa lahat, sa sarili nitong mga katangian, at pagkatapos ay sa mga kondisyon kung saan nangyayari ang paglipat sa solidong estado.
Noong 1869, ang chemist na si I. Borshchov ay nag-hypothesize na, depende sa mga kondisyon, ang isang substansiya ay maaaring makuha sa parehong kristal (hilig na bumuo ng mga kristal) at isang koloidal (amorphous) na estado. Sa pamamagitan ng naaangkop na pagbabago sa mga kondisyon para sa paglipat ng isang substansiya sa isang solidong estado, posible na makakuha ng mga karaniwang amorphous na sangkap (goma, pandikit, salamin) sa isang mala-kristal na estado at, sa kabaligtaran, upang makakuha ng karaniwang mga kristal na sangkap (mga metal at table salt) sa isang amorphous (salamin) na estado.
Dahil noong ika-19 na siglo mayroon lamang mga optical microscope para sa pagmamasid sa mga bagay at pagsukat ng kanilang mga sukat, na hindi pinapayagan ang pag-detect ng mga particle sa mga colloidal na solusyon at butil sa mga colloidal na sangkap, mga sangkap na may napakataas na antas ng pagpapakalat, mga particle, fibers, butil at pelikula. na hindi makikita sa mga optical microscope na may resolusyon na 300 nm kapag gumagamit ng puting ilaw at 150 nm kapag gumagamit ng ultraviolet light.
Noong 1892, natuklasan ni D. Ivanovsky ang unang biological colloidal particle, ang tobacco mosaic disease virus, at noong 1901, ibinukod ni W. Reed ang unang human virus, ang yellow fever virus. Dapat pansinin na ang mga virus ay may mga laki ng katangian mula 40 hanggang 80 nm.
Noong 1903, nag-imbento sina R. Zsigmondy at R. Siedentopf ng isang optical ultramicroscope, na may resolusyon na hanggang 5 nm at naging posible na obserbahan ang mga colloidal na particle. Ang isang ultramicroscope ay itinayo sa prinsipyo ng pagmamasid sa sinasalamin na liwanag, dahil sa kung saan ang mas maliliit na bagay ay nakikita kaysa sa isang ordinaryong mikroskopyo. Sa tulong ng ultramicroscope ni R. Zsigmondy, posibleng maitatag iyon sa mga colloidal solution (sols) ginto ang mga dilaw na particle ay may sukat na 20 nm, pula - 40 nm, at asul - 100 nm.
Noong 1904, itinatag ni P. Weymarn: Sa pagitan ng mundo ng mga molecule at microscopically visible particle, mayroong isang espesyal na anyo ng matter na may isang complex ng mga bagong physicochemical properties na likas dito - isang ultradisperse o colloidal state, na nabuo kapag ang antas ng dispersion nito ay nasa ang rehiyon ng 105-107 cm-1, kung saan ang mga pelikula ay may kapal, at ang mga hibla at mga particle ay may diameter sa hanay na 1.0-100 nm.
Ang pag-uuri ng estado ng isang sangkap ayon sa antas ng pagpapakalat ay ibinibigay sa Talahanayan 1. Ito ay makikita na ang colloidal state ay isang sobrang highly dispersed o ultradisperse na estado ng isang substance.
Ang lahat ng mga dispersed system ay heterogenous, dahil binubuo sila ng tuloy-tuloy na phase - ang dispersion medium at durog na particle na matatagpuan dito - ang dispersed phase. Ang isang kinakailangan para sa kanilang pag-iral ay ang mutual insolubility ng dispersed phase at ang dispersion medium.
Ang mga colloidal system ay madalas na tinatawag na ultramicroheterogeneous upang bigyang-diin na ang phase separation sa mga ito ay hindi matukoy gamit ang optical microscopes. Kung ang mga particle ng dispersed phase ay may parehong laki, ang mga sistema ay tinatawag na monodisperse, at kung sila ay naiiba, kung gayon sila ay tinatawag na polydisperse system.
Ang mga katangian ng mga sangkap at materyales ay nakasalalay sa kanilang istraktura, na nailalarawan sa pamamagitan ng magkakaugnay na mga antas na nakakaimpluwensya sa mga naturang katangian.
Ang unang antas ng istraktura ay tinatawag na mala-kristal at nagpapakilala sa spatial na pag-aayos ng mga atom, ion at molekula sa kristal na sala-sala ng isang solid, na maaaring maimpluwensyahan ng mga depekto sa punto (mga bakante, mga atomo sa interstices, mga dayuhang atomo). Ang mga depekto sa punto ay mobile at higit na tinutukoy ang diffusion at electrical properties ng mga materyales, lalo na ang semiconductors.
Ang pangalawang antas ay nauugnay sa pagkakaroon sa isang solid ng iba't ibang mga linear at planar na mga depekto sa istruktura (mga dislokasyon), ang bilang ng bawat dami ng yunit ay tumataas sa ilalim ng mga mekanikal na pag-load, na humahantong sa paglitaw ng mga panloob na stress sa materyal. Tulad ng mga depekto sa punto, ang mga dislokasyon ay mobile, at ang kanilang density at kakayahang lumipat sa isang solid ay tumutukoy sa mga mekanikal na katangian ng mga materyales, lalo na mga metal.
Ang ikatlong antas ng istraktura ay ang mga volumetric na depekto tulad ng mga pores at capillaries, na maaaring malikha sa mga materyales sa panahon ng kanilang pagbuo o paggamit. Ang mga ito ay nauugnay sa kawalan ng ilang mga lugar ng solidong katawan.
Ang lahat ng mga sangkap sa solid state ay maaaring nahahati sa single-crystalline, polycrystalline, amorphous (o nanocrystalline) at molecular solid solution.
Kung ang ordered arrangement ng mga particle (atoms, molecules o ions), na sinasalamin ng unit cell, ay pinananatili sa kabuuan ng buong volume ng solid, kung gayon ang mga solong kristal ay nabuo.
Kung ang pagkakasunud-sunod ng istraktura ay pinananatili sa macroscopic (>100 µm) at microscopic (>0.1 µm) na mga lugar ng solid (tingnan ang Talahanayan 1), kung gayon ang mga polycrystalline substance ay nabuo na may tinatawag na crystallites o crystallite na butil ng naaangkop na laki at spatially misoriented kamag-anak sa bawat isa kristal sala-sala.
Hanggang sa kalagitnaan ng 1980s, pinaniniwalaan na ang mga amorphous na sangkap ay kulang sa ayos na pag-aayos ng mga particle. Gayunpaman, ang mga pag-aaral na isinagawa gamit ang high-resolution na pagpapadala ng elektron, pag-scan ng tunneling at atomic force microscope, lalo na sa mga basong metal, ay naging posible upang makita ang mga crystallite o butil na may mga sukat sa hanay ng subnanometer sa mga amorphous na sangkap.
Kaya, ang mga amorphous na sangkap at materyales ay nailalarawan sa pamamagitan ng ultradisperse (colloidal) na antas ng fragmentation ng mga butil ng crystalline phase, at maaari silang tawaging nanocrystalline.
Sa mga molekular na solidong solusyon, tulad ng sa mga likido, karaniwang tinatawag na mga tunay na solusyon o simpleng solusyon, ang ipinamahagi na sangkap ay pantay na halo-halong may mga molekula ng daluyan ng pagpapakalat sa antas ng molekular. Samakatuwid, ang mga molekular na solid at likidong solusyon na walang mga phase o interface ay mga homogenous na sistema.
Ang mala-kristal na estado ng isang sangkap ay palaging mas matatag kaysa sa amorphous (nanocrystalline) na estado, samakatuwid ang isang kusang paglipat mula sa amorphous patungo sa kristal na estado ay posible, ngunit ang kabaligtaran ay hindi. Ang isang halimbawa ay devitrification - ang kusang pagkikristal ng salamin sa mataas na temperatura.
Ang mga dispersed system, kabilang ang mga colloidal, ay inuri ayon sa antas ng dispersion, ang estado ng pagsasama-sama ng dispersed phase at ang dispersion medium, ang intensity ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito, ang kawalan o pagbuo ng mga istruktura.
Ang pagkakaiba-iba ng mga sistemang koloidal ay dahil sa katotohanan na ang mga yugto na bumubuo sa mga ito ay maaaring nasa alinman sa tatlong estado ng pagsasama-sama; may inorganic, organic at biological na kalikasan. Depende sa estado ng pagsasama-sama ng dispersed phase at dispersion medium, ang sumusunod na 9 na uri ng dispersed system ay posible:
Zh1 - G2, Zh1 - Z2, Zh1 - T2,
T1 - G2, T1 - G2, T1 - T2,
G1 - G2, G1 - T2, T1(F1) - T1(F2),
kung saan ang G, F at T ay mga gas, likido at solid na estado, at ang mga numero 1 at 2 ay tumutukoy sa dispersed phase at dispersion medium, ayon sa pagkakabanggit. Para sa huling uri ng disperse system, ang F1 at F2 ay tumutukoy sa iba't ibang mga phase (polymorphic modifications) ng solid state ng isang substance.
Sa isang daluyan ng pagpapakalat ng gas, ang mga likido at solido lamang ang maaaring ikalat, dahil ang lahat ng mga gas ay natutunaw nang walang hanggan sa bawat isa sa hindi masyadong mataas na presyon.
Ang mga dispersed system na may gaseous dispersion medium ay tinatawag na aerosol. Ang fog ay aerosol na may liquid dispersed phase (L1 - G2), at smokes ay aerosol na may solid dispersed phase (T1 - G2). Ang pinakasimpleng halimbawa ng isang aerosol ay ang usok ng tabako, ang average na laki ng particle ay 250 nm, habang ang laki ng particle ng soot o volcanic ash ay maaaring mas mababa sa 100 nm, at ang kanilang mga aerosols ay nabibilang sa ultrafine (colloidal) system.
Ang mga gas, likido at solid ay maaaring ikalat sa isang likidong dispersion medium. Ang mga foam ay isang pagpapakalat ng gas sa likido (G1 - G2). Ang mga emulsion ay mga dispersed system kung saan ang isang likido ay dinudurog sa isa pang likido na hindi ito natutunaw (L1 - L2). Ang pinakamahalaga para sa kimika at biology ay ang mga koloidal na sistema kung saan ang dispersion medium ay ang liquid phase, at ang dispersed phase ay isang solid (T1 - L2), na tinatawag na colloidal solutions o sols, kadalasang lyosols. Kung ang daluyan ng pagpapakalat ay tubig, kung gayon ang mga naturang sols ay tinatawag na hydrosols, at kung isang organikong likido, kung gayon sila ay tinatawag na mga organosol. Napakahalaga ng mga solusyon sa koloid, dahil maraming proseso na nagaganap sa mga buhay na organismo ang nauugnay sa kanila.
Ang mga gas, likido at solid ay maaaring ikalat sa isang solidong dispersion medium. Ang mga sistema (G1 - T2) ay tinatawag na solid foams o capillary dispersed system, kung saan ang gas ay nasa anyo ng magkahiwalay na closed cell na pinaghihiwalay ng solid dispersion medium. Kasama sa mga solid na foam ang polystyrene foam, foam concrete, pumice, slag, mga metal kasama ang pagsasama ng mga gas, iba't ibang mga porous na materyales (activated carbon, silica gel, kahoy), pati na rin ang mga lamad at diaphragms, photonic crystal fibers, katad, papel, tela.
Kasama sa system (G1 - T2) ang isang malawak na klase ng crystalline hydrates - mga kristal na naglalaman ng mga molecule ng tubig ng crystallization. Ang mga karaniwang crystalline hydrates ay maraming natural na mineral, halimbawa, gypsum CaSO4∙2H2O, carnallite MgCl2∙KCl∙6H2O, potassium alum KAl(SO4)2·12H2O.
Ang mga dispersed system ng uri (T1 - T2) ay may malaking praktikal na kahalagahan, na kinabibilangan ng pinakamahalagang materyales sa gusali, mga komposisyon ng metal-ceramic, ilang mga haluang metal, enamel, isang bilang ng mga mineral, lalo na ang ilang mga mahalagang at semi-mahalagang bato, maraming mga bato. kung saan ang mga kristal ay inilabas kapag ang magma ay tumigas.
Ang mga may kulay na baso ay nabuo bilang isang resulta ng pagpapakalat ng mga metal nanoparticle o ang kanilang mga oxide sa silicate glass. Ang mga enamel ay silicate na baso na may kasamang SnO2, TiO2 at ZrO2 na mga pigment, na nagbibigay ng opacity at kulay sa mga enamel.
Kaya, ang mga colloid ay hindi nauunawaan bilang isang hiwalay na klase ng mga sangkap, ngunit bilang isang espesyal na estado ng anumang sangkap, na nailalarawan, una sa lahat, sa pamamagitan ng ilang mga laki ng butil. Ang nanostructuring ng isang solid ay dapat na maunawaan bilang ang paglipat ng isang sangkap o materyal sa isang colloidal (ultradispersed) na estado, i.e. ang paglikha sa istruktura ng pisikal o kemikal na mga yugto ng mga laki ng subnanometer, na maaaring ituring bilang mga kakaibang nanoparticle na pinaghihiwalay mula sa natitirang istraktura sa pamamagitan ng mga interface.
Ang nasabing mga nanoparticle, bilang karagdagan sa mga mekanikal na dispersed nanopowder, ay:
Mga butil ng nanocrystalline;
Nano-sized na polymorphic phase;
Nano-sized na mga depekto sa istruktura (mga nanoblock);
Mga nanostructure sa ibabaw (pits, protrusions, grooves, pader);
Volumetric nanostructures (pores at capillaries);
Nano-sized na chemical phase ng mga dayuhang atomo o molekula, na nabuo sa ibabaw nito o sa volume at may fibrous o corpuscular na hugis;
Nano-sized na mga istraktura na nabuo bilang isang resulta ng pisikal o kemikal na pagtitiwalag mula sa gas o likidong bahagi (fullerenes, carbon nanotubes);
Mga pelikula ng mga nanosized na sangkap na nabuo sa isang pana-panahong pagkakasunud-sunod;
Macromolecules, polymolecular assemblies, molecular films, molecular complexes ng uri ng "host-guest" (ang pagkakaroon ng pamamahagi ng laki ay isang tampok na nagpapakilala sa mga nanoparticle mula sa macromolecules); nano-sized at nanostructured biological structures (mga virus, protina, gene, protina, chromosome, DNA at RNA molecule).
Ang colloidal state ng isang substance ay isang qualitatively special form ng pag-iral nito na may complex ng mga likas na katangian ng physicochemical. Para sa kadahilanang ito, ang larangan ng natural na agham na nag-aaral ng mga layuning pisikal at kemikal na mga batas ng heterogenous ultradisperse state of matter, high-molecular compounds ( polimer, kumplikadong mga compound at molecular assemblies) at interphase surface, na nabuo sa simula ng ikadalawampu siglo sa isang independiyenteng disiplina - colloidal chemistry.
Ang mabilis na pag-unlad ng koloidal na kimika ay dahil sa malaking kahalagahan ng mga phenomena at prosesong pinag-aralan ng agham na ito sa iba't ibang larangan ng kasanayan ng tao. Ang mga tila ganap na magkakaibang mga lugar tulad ng mga proseso ng buhay sa mga organismo, ang pagbuo ng maraming mineral, ang istraktura at pagiging produktibo ng mga lupa ay malapit na nauugnay sa koloidal na estado ng bagay. Ang koloidal na kimika ay isa ring siyentipikong batayan para sa mga indeks ng produksyon ng industriya ng maraming materyales.
Sa pag-unlad ng mga teknikal na paraan para sa pagbuo at pagmamanipula ng mga nanoobject, pati na rin ang mga pamamaraan para sa kanilang pag-aaral, mas maraming espesyal na disiplina ang nagsimulang lumitaw sa colloid chemistry, tulad ng chemistry. polimer at surface physical chemistry (late 1950s), supramolecular chemistry (late 1970s).
Ang pag-aaral at pag-aaral ng mga nanosized at nanostructured na biological na istruktura (mga protina, gene, chromosome, protina, amino acid, DNA, RNA), na siyang paksa ng biology ng ultradisperse system, ay humantong sa paglikha ng virology noong 30-50s, molecular biology at sa huling quarter ng ikadalawampu siglo genetics at immunochemistry.
Kung ang mga sukat ng isang materyal sa hindi bababa sa isang dimensyon ay mas mababa kaysa sa mga kritikal na haba na nagpapakilala sa maraming mga pisikal na phenomena, ang naturang materyal ay nakakakuha ng mga bagong natatanging pisikal at kemikal na katangian ng isang quantum mechanical na kalikasan, na pinag-aaralan at ginagamit upang lumikha ng mga bagong aparato ng physics ng mababang-dimensional na mga istraktura, na kung saan ay ang pinaka-dynamic na umuunlad na lugar ng mga modernong solid state physics na katawan.
Ang resulta ng mga pag-aaral ng mga low-dimensional system (quantum wells, wires at tuldok) ay ang pagtuklas ng panimula ng mga bagong phenomena - ang integer at fractional quantum Hall effect sa isang two-dimensional electron gas, Wigner crystallization ng quasi-two-dimensional electron at butas, ang pagtuklas ng mga bagong composite quasiparticle at electronic excitations na may fractional charges.
Ang larangan ng colloid chemistry, na pinag-aaralan ang mga proseso ng pagpapapangit, pagkasira at pagbuo ng mga materyales at dispersed na istruktura, ay umunlad sa pisikal at kemikal na mekanika ng mga solido at ultradisperse na istruktura. Nabuo ito noong kalagitnaan ng ikadalawampu siglo salamat sa gawain ng akademikong si P. Rebinder at ng kanyang paaralan bilang bagong kaalaman, borderline colloidal chemistry, molecular physics ng solids, mechanics ng mga materyales at kanilang teknolohiya sa produksyon.
Ang pangunahing gawain ng pisikal at kemikal na mekanika ay ang paglikha ng mga materyales sa istruktura na may tinukoy na mga katangian at isang pinakamainam na istraktura para sa mga layunin ng kanilang aplikasyon.
Ang isa pang industriya na nag-aaral at lumilikha ng mga elemento, istruktura at device sa hanay ng subnanometer ay ang microelectronics, kung saan maaaring makilala ang nanoelectronics (pag-unlad at paggawa ng mga integrated circuit na may mga elementong may sukat na subnanometer - integrated nanocircuits (INS), molecular electronics, functional electronics ng nanostructured materials at nanoelectromechanical system (NEMS).
Ang pagbubuod sa itaas, pati na rin batay sa pagsusuri na isinagawa sa trabaho, maaari tayong magbalangkas ng isang kahulugan ng NT: ang nanotechnology ay ang kinokontrol na produksyon ng mga sangkap at materyales sa isang colloidal (ultradisperse, nanostructured na may sukat ng mga elemento ng istruktura sa hanay. ng 1.0-100 nm) estado, pananaliksik at pagsukat ng kanilang mga katangian at katangian at ang kanilang paggamit sa iba't-ibang mga industriya agham, teknolohiya at industriya.
Ang lahat ng mga termino na nauugnay sa paglikha at pag-aaral ng colloidal (nanostructured) na antas ng istraktura ng bagay sa ilalim ng tatak na "nanotechnology" ay awtomatikong nakatanggap ng prefix na "nano", bagaman hanggang sa kalagitnaan ng 1980s ay tinawag silang naaayon: mekanika, photonics, crystallography , chemistry, biology at electronics ultrafine o colloidal system; at ang mga bagay ng kanilang pananaliksik ay pinangalanan: ultrafine powders at composites, aero-, hydro- at organosols, reversible at irreversible gels, ultrafine ceramics, atbp.
Ang paglitaw ng interes sa koloidal na estado ng bagay sa ilalim ng tatak na "nanotechnology" sa huling 20 taon ay dahil, una, sa mga natatanging katangian nito, at pangalawa, sa pagbuo at paglikha ng mga teknolohikal at kontrol na kagamitan para sa pagkuha at pag-aaral ng sub -nanoscale na antas ng istraktura ng bagay: pisika, kimika at biology nito.
Sa halip na makatuklas ng mga bagong materyales at phenomena sa pamamagitan ng serendipity o magulong pananaliksik, ang kontroladong pagbabago ng bagay sa isang nanostructured (colloidal) na estado, na tinatawag na konsepto ng nanotechnology, ay nagpapahintulot na gawin ito nang sistematikong. Sa halip na maghanap ng mga nanoparticle at nanostructure na may magagandang katangian gamit ang intuwisyon, ang kaalaman sa mga batas ng pagbuo at pagpapapanatag ng mga ultradisperse system ay nagbubukas ng posibilidad ng kanilang artipisyal na disenyo ayon sa isang partikular na sistema.
Partikular na kawili-wili ay ang pagkuha ng ganap na bagong mga katangian ng ilang kilalang mga sangkap sa mga sukat ng nanoscale.
Ang mga nanostructured (colloidal) system, alinsunod sa kanilang intermediate na posisyon sa pagitan ng mundo ng mga atoms at molecule at ang mundo ng microscopic at macroscopic na katawan, ay maaaring makuha sa dalawang pangunahing paraan: dispersion, i.e. paggiling (pagdurog) ng malalaking sistema, at paghalay, i.e. ang pagbuo ng mga nanosystem mula sa mga atomo, molekula, kumpol at nanostructure.
Ang mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nanostructured system gamit ang unang ruta ay tinatawag na dispersion, at ang pangalawa - condensation. Mayroong halo-halong mga pamamaraan para sa paggawa ng mga nanostructured system, na tinatawag na dispersion-condensation at condensation-dispersion, ayon sa pagkakabanggit.
Sa tradisyunal na nanoelectronics, sa panahon ng paggawa ng integrated nanocircuits (ANCs) gamit ang klasikal na teknolohiya ng CMOS, ang kinokontrol na nanostructuring ng functional layers (FL) sa mga wafer ng silicon ay ibinibigay ng projection (mga template ng larawan at nanostamps) mask (resistive mask) lithographic patterning.
Sa kasong ito, ginagamit ang isang diskarte sa pagpapakalat o isang top-down na diskarte, i.e. Ang lokal na pag-alis ng mga hindi kinakailangang lugar ng FS ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-ukit sa kanila. Ang katumpakan ng pagpaparami ng mga sukat ng mga elemento ng istruktura sa pahalang na eroplano ay sinisiguro gamit ang mga resistive mask na nabuo sa mga proseso ng lithography.
Kaugnay nito, binibigyang-diin ang strategic dispersion o top-down na diskarte na ginamit, ang tradisyonal na pang-industriya na nanoelectronics ay mas maginhawang tinatawag na D-nanoelectronics.
Ang mga pamamaraan ng condensation (mga non-lithographic synthesis na pamamaraan), na gumagamit ng bottom-up na diskarte upang makakuha ng mga nanostructured system, ay maaaring nahahati sa dalawang grupo: tradisyonal at bago, na nilikha sa loob ng balangkas ng mga pinakabagong pagsulong sa nanotechnology.
Mga pangunahing probisyon
Pag-scan ng probe microscopy
Ang isa sa mga pamamaraan na ginagamit sa pag-aaral ng mga nanoobject ay ang pag-scan ng probe microscopy. Sa loob ng balangkas ng pag-scan ng probe microscopy, ang parehong non-optical at optical na pamamaraan ay ipinatupad.
Ang mga pag-aaral ng mga katangian sa ibabaw gamit ang isang scanning probe microscope (SPM) ay isinasagawa sa hangin sa atmospheric pressure, vacuum at maging sa likido. Ginagawang posible ng iba't ibang pamamaraan ng SPM na pag-aralan ang mga bagay na may pagsasagawa at hindi gumagana. Bilang karagdagan, sinusuportahan ng SPM ang kumbinasyon sa iba pang mga pamamaraan ng pananaliksik, tulad ng classical optical microscopy at spectral na pamamaraan.
Gamit ang isang scanning probe microscope (SPM), hindi mo lamang makikita ang mga indibidwal na atomo, ngunit piling nakakaimpluwensya sa kanila, lalo na, sa paglipat ng mga atomo sa ibabaw. Nagawa na ng mga siyentipiko na lumikha ng dalawang-dimensional na nanostructure sa ibabaw gamit ang pamamaraang ito. Halimbawa, sa IBM research center, sa pamamagitan ng sunud-sunod na paglipat ng mga xenon atoms sa ibabaw ng isang nickel single crystal, ang mga empleyado ay nakapaglatag ng tatlong letra ng logo. mga kumpanya gamit ang 35 xenon atoms.
Kapag nagsasagawa ng gayong mga manipulasyon, lumitaw ang isang bilang ng mga teknikal na paghihirap. Sa partikular, kinakailangan upang lumikha ng mga ultra-high na kondisyon ng vacuum (10−11 torr), kinakailangan upang palamig ang substrate at mikroskopyo sa mga ultra-mababang temperatura (4-10 K), ang ibabaw ng substrate ay dapat na atomically clean. at atomically smooth, kung saan ginagamit ang mga espesyal na paraan ng paghahanda nito. Ang substrate ay pinalamig upang mabawasan ang pagsasabog sa ibabaw ng mga idinepositong atomo.
Mga Nanomaterial
Ang mga nanomaterial ay mga materyales na nakabalangkas sa o malapit sa antas ng laki ng molekular. Ang istraktura ay maaaring mas regular o random. Ang mga ibabaw na may random na nanostructure ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagproseso gamit ang mga particle beam, plasma etching at ilang iba pang pamamaraan.
Tulad ng para sa mga regular na istruktura, ang mga maliliit na lugar ng ibabaw ay maaaring ibalangkas "mula sa labas" - halimbawa, gamit ang isang scanning probe microscope (tingnan sa ibaba). Gayunpaman, ang sapat na malalaking (~ 1 μ2 o higit pa) na mga lugar, pati na rin ang mga volume ng bagay, ay maaaring maiayos, tila, sa pamamagitan lamang ng paraan ng self-assembly ng mga molekula.
Ang self-assembly ay laganap sa buhay na kalikasan. Ang istraktura ng lahat ng mga tisyu ay tinutukoy ng kanilang sariling pagpupulong mula sa mga selula; Ang istraktura ng mga lamad ng cell at organelles ay tinutukoy ng self-assembly mula sa mga indibidwal na molekula.
Ang self-assembly ng mga molekular na bahagi ay ginagawa bilang isang paraan upang makabuo ng mga pana-panahong istruktura para sa paggawa ng mga nanoelectronic circuit, at ang mga kapansin-pansing pagsulong ay nagawa.
Sa medisina, ang mga materyales na may nanostructured na ibabaw ay maaaring gamitin upang palitan ang ilang mga tisyu. Kinikilala ng mga selula ng katawan ang gayong mga materyales bilang "kanilang sarili" at nakakabit sa kanilang ibabaw.
Sa kasalukuyan, ang pag-unlad ay ginawa sa paggawa ng mga nanomaterial na ginagaya ang natural na tissue ng buto. Kaya, ang mga siyentipiko mula sa Northwestern University ( USA) Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp at iba pa ay gumamit ng tatlong-dimensional na self-assembly ng mga hibla na humigit-kumulang 8 nm ang lapad, na ginagaya ang natural na mga hibla ng collagen, na sinusundan ng mineralization at pagbuo ng hydroxyapatite nanocrystals na nakatuon sa kahabaan ng mga hibla. Ang mga sariling bone cell ay mahusay na nakakabit sa nagresultang materyal, na nagpapahintulot na magamit ito bilang "glue" o "putty" para sa tissue ng buto.
Interesado din na bumuo ng mga materyales na may kabaligtaran na pag-aari: hindi nila pinapayagan ang mga cell na ilakip sa ibabaw. Ang isang posibleng aplikasyon ng naturang mga materyales ay maaaring ang paggawa ng mga bioreactor para sa lumalaking stem cell. Ang katotohanan ay, na nakakabit sa ibabaw, ang stem cell ay nagsusumikap na magkaiba, na bumubuo ng ilang mga espesyal na selula. Ang paggamit ng mga materyales na may nanoscale surface structure upang kontrolin ang mga proseso ng paglaganap at pagkita ng kaibahan ng mga stem cell ay kumakatawan sa isang malaking larangan para sa pananaliksik.
Ang mga nanopore membrane ay maaaring gamitin sa microcapsules para sa paghahatid ng gamot at iba pang layunin. Kaya, maaari silang magamit upang i-filter ang mga likido sa katawan mula sa mga nakakapinsalang sangkap at mga virus. Maaaring protektahan ng mga lamad ang mga nanosensor at iba pang implantable na device mula sa albumin at mga katulad na coating substance.
Mga nanopartikel
Ang modernong trend patungo sa miniaturization ay nagpakita na ang isang substance ay maaaring magkaroon ng ganap na bagong mga katangian kung kukuha ka ng napakaliit na particle ng substance na ito. Ang mga particle na may sukat mula 1 hanggang 100 nanometer ay karaniwang tinatawag na "nanoparticle." Halimbawa, lumabas na ang mga nanoparticle ng ilang mga materyales ay may napakahusay na mga katangian ng catalytic at adsorption. Ang iba pang mga materyales ay nagpapakita ng mga kamangha-manghang optical na katangian, halimbawa, ang mga ultra-manipis na pelikula ng mga organikong materyales ay ginagamit upang gumawa ng mga solar cell. Ang mga naturang baterya, bagama't mayroon silang medyo mababang kahusayan sa dami, ay mas mura at maaaring mekanikal na nababaluktot. Posibleng makamit ang pakikipag-ugnayan ng mga artipisyal na nanoparticle na may natural na nano-sized na mga bagay - mga protina, nucleic acid, atbp. Ang maingat na purified nanoparticle ay maaaring mag-ipon ng sarili sa ilang mga istruktura. Ang istrakturang ito ay naglalaman ng mahigpit na iniutos na mga nanoparticle at madalas ding nagpapakita ng mga hindi pangkaraniwang katangian.
Ang mga nanoobject ay nahahati sa 3 pangunahing klase: tatlong-dimensional na mga particle na nakuha sa pamamagitan ng pagsabog ng mga conductor, plasma synthesis, pagbabawas ng mga manipis na pelikula, atbp.; dalawang-dimensional na mga bagay - mga pelikulang ginawa ng molekular na pag-aalis, CVD, ALD, ion deposition, atbp.; one-dimensional na mga bagay - whiskers, ang mga bagay na ito ay nakuha sa pamamagitan ng paraan ng molecular layering, pagpapasok ng mga substance sa cylindrical micropores, atbp. Sa ngayon, ang paraan ng microlithography lamang ang malawakang ginagamit, na ginagawang posible na makakuha ng mga flat island na bagay na may sukat na 50 nm sa ibabaw ng mga matrice; Ang paraan ng CVD at ALD ay pangunahing ginagamit upang lumikha ng mga micron na pelikula. Ang iba pang mga pamamaraan ay pangunahing ginagamit para sa mga layuning pang-agham. Lalo na kapansin-pansin ang mga pamamaraan ng ionic at molekular na layering, dahil sa kanilang tulong posible na lumikha ng mga tunay na monolayer.
Amerikano organisasyon C-Sixty Inc. Nagsasagawa ng mga preclinical na pagsusuri ng mga produkto batay sa C60 fullerene nanospheres na may mga grupo ng kemikal na iniutos sa kanilang ibabaw. Ang mga pangkat na ito ay maaaring mapili upang sumailalim sa mga paunang napiling biological na target. Ang hanay ng mga posibleng aplikasyon ay napakalawak. Kabilang dito ang paglaban sa mga viral disease tulad ng influenza at HIV, cancer at neurodegenerative disease, osteoporosis, at vascular disease. Halimbawa, ang isang nanosphere ay maaaring maglaman ng isang atom ng isang radioactive na elemento sa loob, at sa ibabaw - mga pangkat na nagbibigay-daan dito upang ilakip sa isang selula ng kanser.
Ang mga katulad na pag-unlad ay isinasagawa sa Pederasyon ng Russia. Gumamit ang Institute of Experimental Medicine (St. Petersburg) ng fullerene adduct na may polyvinylpyrrolidone (PVP). Ang tambalang ito ay lubos na natutunaw sa tubig, at ang mga cavity sa istraktura nito ay katulad ng laki sa mga molekulang C60. Ang mga cavity ay madaling napuno ng fullerene molecules, na nagreresulta sa pagbuo ng water-soluble adduct na may mataas na antiviral activity. Dahil ang PVP mismo ay walang antiviral effect, ang lahat ng aktibidad ay iniuugnay sa mga C60 molecule na nakapaloob sa addduct.
Sa mga tuntunin ng fullerene, ang epektibong dosis nito ay humigit-kumulang 5 μg/ml, na makabuluhang mas mababa kaysa sa katumbas na figure para sa rimantadine (25 μg/ml), na tradisyonal na ginagamit sa paglaban sa influenza virus. Hindi tulad ng rimantadine, na pinaka-epektibo sa maaga panahon impeksyon, ang C60/PVP addduct ay may matatag na epekto sa buong ikot ng pagpaparami ng virus. Ang isa pang natatanging tampok ng itinayong gamot ay ang pagiging epektibo nito laban sa mga virus ng trangkaso ng uri A at B, habang ang rimantadine ay kumikilos lamang sa unang uri.
Ang mga nanosphere ay maaari ding gamitin sa mga diagnostic, halimbawa, bilang isang X-ray contrast agent na nakakabit sa ibabaw ng ilang mga cell at nagpapakita ng kanilang lokasyon sa katawan.
Ang mga dendrimer ay partikular na interesado. Kinakatawan nila ang isang bagong uri ng polimer na may sumasanga na istraktura kaysa sa karaniwang linear.
Sa katunayan, ang unang tambalan na may tulad na istraktura ay nakuha noong 50s, at ang mga pangunahing pamamaraan para sa kanilang synthesis ay binuo pangunahin noong 80s. Ang terminong "dendrimer" ay lumitaw nang mas maaga kaysa sa "nanotechnology", at sa una ay hindi sila nauugnay sa isa't isa. Gayunpaman, kamakailan ang mga dendrimer ay lalong nabanggit sa konteksto ng kanilang mga nanotechnological (at nanomedicine) na mga aplikasyon.
Ito ay dahil sa isang bilang ng mga espesyal na katangian na mayroon ang mga dendrimer compound. Sa kanila:
Mahuhulaan, nakokontrol at maaaring muling gawin ang mga sukat ng mga macromolecule na may mahusay na katumpakan;
Ang pagkakaroon ng mga channel at pores sa macromolecules na may mahusay na maaaring kopyahin ang mga hugis at sukat;
Ang kakayahan para sa mataas na pumipili na encapsulation at immobilization ng mababang molekular na timbang na mga sangkap na may pagbuo ng supramolecular na "guest-host" na mga konstruksyon.
Self-organisasyon ng nanoparticle
Ang isa sa pinakamahalagang tanong na kinakaharap ng nanotechnology ay kung paano pilitin ang mga molekula na mag-grupo sa isang tiyak na paraan, upang ayusin ang sarili, upang sa huli ay makakuha ng mga bagong materyales o device. Ang problemang ito ay hinarap ng isang sangay ng chemistry—supramolecular chemistry. Hindi nito pinag-aaralan ang mga indibidwal na molekula, ngunit ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula na may kakayahang mag-order ng mga molekula sa isang tiyak na paraan, na lumilikha ng mga bagong sangkap at materyales. Ito ay naghihikayat na ang mga katulad na sistema at katulad na mga proseso ay aktwal na umiiral sa kalikasan. Kaya, ang mga biopolymer ay kilala na may kakayahang mag-organisa sa mga espesyal na istruktura. Ang isang halimbawa ay ang mga protina, na hindi lamang maaaring matiklop sa isang globular na anyo, ngunit bumubuo rin ng mga complex - mga istruktura na kinabibilangan ng ilang mga molekula ng protina (mga protina).
Mayroon nang isang paraan ng synthesis na gumagamit ng mga partikular na katangian ng molekula ng DNA. Ang komplementaryong DNA ay kinuha, ang isang molekula A o B ay konektado sa isa sa mga dulo Mayroon kaming 2 sangkap: ----A at ----B, kung saan ang ---- ay isang kumbensyonal na imahe ng isang molekula ng DNA. Ngayon, kung paghaluin mo ang 2 sangkap na ito, ang mga hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng dalawang solong hibla ng DNA, na mag-aakit ng mga molekula A at B sa isa't isa. Ilarawan natin nang halos ang resultang koneksyon: ====AB. Ang molekula ng DNA ay madaling maalis pagkatapos makumpleto ang proseso.
Ang problema ng agglomerate formation
Ang mga particle sa pagkakasunud-sunod ng mga nanometer sa laki, o nanoparticle na tinatawag sa mga siyentipikong bilog, ay may isang pag-aari na lubos na humahadlang sa kanilang paggamit. Maaari silang bumuo ng mga agglomerates, iyon ay, dumikit sa isa't isa. Dahil ang mga nanopartikel ay nagpapakita ng pangako sa mga industriya produksyon ng mga keramika, metalurhiya, ang problemang ito ay dapat malutas. Ang isang posibleng solusyon ay ang paggamit ng mga dispersant substance, tulad ng ammonium citrate (may tubig na solusyon), imidazoline, oleic alcohol (hindi matutunaw sa tubig). Maaari silang idagdag sa isang daluyan na naglalaman ng mga nanoparticle. Ito ay tinalakay nang mas detalyado sa pinagmulang "Organic Additives And Ceramic Processing," D. J. Shanefield, Kluwer Academic Publ., Boston (English).
Micro- at nanocapsules
Para sa paghahatid Ang mga maliliit na (~1 μ) na kapsula na may nanopores ay maaaring gamitin upang maghatid ng mga gamot sa nais na lokasyon sa katawan. Sinusuri na ang mga katulad na microcapsule paghahatid at physiologically regulated insulin release sa type 1 diabetes. Ang paggamit ng mga pores na may sukat na humigit-kumulang 6 nm ay ginagawang posible upang maprotektahan ang mga nilalaman ng kapsula mula sa mga epekto ng immune system ng katawan. Ginagawa nitong posible na ilagay ang mga selula ng hayop na gumagawa ng insulin sa mga kapsula na kung hindi man ay tatanggihan ng katawan.
Ang mga mikroskopikong kapsula ng medyo simpleng disenyo ay maaari ding duplicate at palawakin ang mga likas na kakayahan ng katawan. Ang isang halimbawa ng naturang konsepto ay ang respirocyte na iminungkahi ni R. Freitas - isang artipisyal na carrier ng oxygen at carbon dioxide, na higit na nakahihigit sa mga kakayahan nito sa parehong mga pulang selula ng dugo at umiiral na mga pamalit sa dugo (halimbawa, batay sa mga fluorocarbon emulsion). Ang posibleng disenyo ng isang respirocyte ay tatalakayin nang mas detalyado sa ibaba.
Mga sensor at analisador ng nanotechnology
Ang paggamit ng micro- at nanotechnologies ay ginagawang posible upang lubos na mapataas ang kakayahang makita at suriin ang napakaliit na dami ng iba't ibang mga sangkap. Ang isa sa mga variant ng ganitong uri ng aparato ay isang "lab sa isang chip". ng isang substansiya sa receptor ay natutukoy nang elektrikal o sa pamamagitan ng pag-ilaw sa isang plato ng mga sensor para sa maraming libu-libong mga sangkap.
Ang ganitong aparato, na may kakayahang makakita ng literal na mga indibidwal na molekula, ay maaaring magamit upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga base ng DNA o mga amino acid (para sa mga layunin ng pagkakakilanlan, pagtuklas ng mga genetic o oncological na sakit), pagtuklas ng mga pathogen ng mga nakakahawang sakit, mga nakakalason na sangkap.
Ang aparato, na may ilang milimetro ang laki, ay maaaring ilagay sa ibabaw ng balat (upang pag-aralan ang mga sangkap na inilabas sa pawis) o sa loob ng katawan (sa bibig, gastrointestinal tract, sa ilalim ng balat o sa isang kalamnan). Kasabay nito, magagawa nitong mag-ulat sa estado ng panloob na kapaligiran ng katawan at magsenyas ng anumang kahina-hinalang pagbabago.
Sa Institute of Molecular Biology na pinangalanan. Si Engelhardt ng Russian Academy of Sciences ay nakabuo ng isang sistema na idinisenyo para sa mabilis na pagtuklas ng pathogen strain; Ang isang chip ay naglalaman ng halos isang daang fluorescent sensor.
Isang kawili-wiling ideya ang binuo ng ilang grupo ng mga mananaliksik nang sabay-sabay. Ang kakanyahan nito ay ang "ipasa" ang isang molekula ng DNA (o RNA) sa pamamagitan ng isang nanopore sa lamad. Ang laki ng butas ay dapat na tulad na ang DNA ay dumaan sa isang "tuwid" na anyo, isang base pagkatapos ng isa pa. Ang pagsukat sa electrical gradient o quantum tunneling current sa pamamagitan ng isang butas ay magbibigay-daan sa amin upang matukoy kung aling base ang kasalukuyang dumadaan dito. Ang isang aparato batay sa prinsipyong ito ay magiging posible upang makuha ang kumpletong pagkakasunud-sunod ng DNA sa isang pass.
Aplikasyon ng Nanotechnology
Medisina at biology
Magiging posible na "ipakilala" sa isang buhay na organismo sa antas ng atomic. Ang mga kahihinatnan ay maaaring ibang-iba - mula sa "pagpapanumbalik" ng mga patay na species hanggang sa paglikha ng mga bagong uri ng mga nabubuhay na nilalang at biorobots. Paglikha ng mga molecular robot na doktor na "mabubuhay" sa loob ng katawan ng tao, inaalis ang lahat ng pinsalang nangyayari, o pinipigilan ang paglitaw ng ganoon, kabilang ang genetic na pinsala.
Ayon sa mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Michigan, darating ang araw kung kailan, sa tulong ng nanotechnology, ang mga microscopic sensor ay maaaring itayo sa mga selula ng dugo ng tao upang bigyan ng babala ang mga unang palatandaan ng isang banta sa radiation o pag-unlad ng isang sakit.
Sa nakalipas na mga taon, ang mga empleyado ng Center for Biological Nanotechnology, na pinamumunuan ni Dr. James Baker, ay nagtatrabaho sa paglikha ng mga microsensor na gagamitin upang makita ang mga selula ng kanser sa katawan at labanan ang kakila-kilabot na sakit na ito.
Ang isang bagong pamamaraan para sa pagkilala sa mga selula ng kanser ay batay sa pagtatanim ng maliliit na spherical reservoirs na gawa sa mga sintetikong polymer na tinatawag na dendrimer (mula sa Greek dendron - kahoy) sa katawan ng tao. Ang mga polymer na ito ay na-synthesize sa huling dekada at may panimulang bago, hindi solidong istraktura, na kahawig ng istraktura ng coral o kahoy. Ang ganitong mga polimer ay tinatawag na hyperbranched o cascade. Ang mga kung saan regular ang pagsasanga ay tinatawag na mga dendrimer. Sa diameter, ang bawat naturang sphere, o nanosensor, ay umaabot lamang sa 5 nanometer - 5 billionths ng isang metro, na ginagawang posible na maglagay ng bilyun-bilyong katulad na nanosensor sa isang maliit na lugar ng espasyo.
Kapag nasa loob na ng katawan, ang maliliit na sensor na ito ay tatagos sa mga lymphocyte - mga puting selula ng dugo na nagbibigay ng tugon sa depensa ng katawan laban sa impeksiyon at iba pang mga kadahilanan na nagdudulot ng sakit. Sa panahon ng immune response ng mga lymphoid cell sa isang tiyak na sakit o kondisyon sa kapaligiran - isang malamig o pagkakalantad sa radiation, halimbawa - ang istraktura ng protina ng cell ay nagbabago. Ang bawat nanosensor, na pinahiran ng mga espesyal na kemikal na reagents, ay magsisimulang mag-fluoresce o kumikinang na may ganitong mga pagbabago.
Para makita ang glow na ito, gagawa si Dr. Baker at ang kanyang mga kasamahan ng isang espesyal na device na nag-scan sa retina ng mata. Ang laser ng naturang aparato ay dapat makita ang glow ng mga lymphocytes kapag sila, isa-isa, ay dumaan sa makitid na mga capillary ng fundus. Kung mayroong sapat na mga sensor na may label sa mga lymphocytes, kakailanganin ng 15 segundong pag-scan upang makita ang pinsala sa cell, sabi ng mga siyentipiko.
Ang ideya mismo ay nasa estado pa rin ng pananaliksik, ngunit naakit na nito ang atensyon ng pamamahala ng NASA, na naglaan ng $2 milyon para sa karagdagang pananaliksik. Interesado ang NASA sa posibilidad na lumikha ng mga sensor na inilarawan sa itaas na patuloy na sinusubaybayan ang antas ng radiation kung saan nakalantad ang isang astronaut at ang hitsura ng anumang mga palatandaan ng sakit o impeksyon sa kanyang katawan.
Sinabi ni Baker na ang kanyang koponan ay nagtatrabaho sa katulad na teknolohiya para sa pag-detect ng mga selula ng kanser, ngunit ang pananaliksik ay malayo pa sa kumpleto. Hindi pa malinaw, halimbawa, kung paano magiging posible na makita ang glow ng mga nanosensor sa mga puting selula ng dugo kapag mayroong isang malaking bilang ng mga mas madidilim na pulang selula ng dugo sa paligid. Nakamit na ng mga mananaliksik ang ilang tagumpay sa mga eksperimento sa laboratoryo sa mga kultura ng cell, at plano nilang subukan ang bagong teknolohiya sa mga hayop sa taong ito.
Sinasabi ng mga siyentipiko mula sa Michigan State na sa tulong ng nanotechnology posible na mag-embed ng mga microscopic sensor sa mga selula ng dugo ng tao na magbabala sa mga palatandaan ng radiation o pag-unlad ng sakit. Kaya sa USA, sa mungkahi ng NASA, ang pagbuo ng naturang mga nanosensor ay isinasagawa. Iniisip ni James Beiner ang isang "nanostruggle" na may cosmic radiation: bago ilunsad, ang isang astronaut ay gumagamit ng isang hypodermic syringe upang mag-iniksyon ng isang malinaw na likido na puspos ng milyun-milyong nanoparticle sa crib sa panahon ng paglipad, nagpasok siya ng isang maliit na aparato sa kanyang tainga (tulad ng isang pagdinig tulong). Sa panahon ng paglipad, gagamit ang device na ito ng isang maliit na laser upang maghanap ng mga kumikinang na cell. Posible ito dahil Ang mga selula ay dumadaan sa mga capillary ng eardrum. Ang mga cell ay wireless na ipapadala sa pangunahing computer ng spacecraft at pagkatapos ay ipoproseso. Kung may mangyari, gagawin ang mga kinakailangang hakbang.
Ang lahat ng ito ay maaaring maging isang katotohanan sa mga 5-10 taon. Ang mga siyentipiko ay gumagamit ng nanoparticle nang higit sa 5 taon.
Ngayon, ang mga sensor na mas manipis kaysa sa buhok ng tao ay maaaring 1,000 beses na mas sensitibo kaysa sa karaniwang mga pagsusuri sa DNA. Ang mga Amerikanong siyentipiko na bumuo ng mga nanosensor na ito ay naniniwala na ang mga doktor ay makakapagsagawa ng isang buong hanay ng iba't ibang mga pagsusuri gamit lamang ang isang patak ng dugo. Isa sa mga bentahe ng sistemang ito ay ang kakayahang agad na magpadala ng mga resulta ng pagsusuri sa isang pocket computer. Naniniwala ang mga mananaliksik na aabutin ng humigit-kumulang limang taon upang bumuo ng isang fully functional nanosensor model na magagamit ng mga doktor sa kanilang pang-araw-araw na trabaho.
Sa tulong ng nanotechnology, ang gamot ay hindi lamang makakagamot sa anumang sakit, kundi pati na rin upang maiwasan ang paglitaw nito, at makakatulong sa pagbagay ng mga tao sa kalawakan.
Kapag nakumpleto na ng mekanismo ang gawain nito, kakailanganing alisin ng mga nanodoctor ang mga nanorobots mula sa katawan ng tao. Samakatuwid, ang panganib na ang "mga hindi na ginagamit na nanorobots" na natitira sa katawan ng tao ay hindi gagana nang tama ay napakaliit. Ang mga nanorobots ay kailangang idisenyo upang maiwasan ang mga malfunction at mabawasan ang mga medikal na komplikasyon. Paano aalisin ang mga nanorobots sa katawan? Ang ilan sa kanila ay may kakayahang mag-alis ng sarili mula sa katawan ng tao sa pamamagitan ng natural na mga channel. Ang iba ay idinisenyo upang sila ay maalis ng mga doktor. ang pag-alis ay depende sa disenyo ng isang naibigay na nanorobot.
Ito ay pinaniniwalaan na ang pangunahing panganib para sa pasyente ay ang kawalan ng kakayahan ng dumadating na manggagamot. Ngunit ang mga pagkakamali ay maaari ding mangyari sa mga hindi inaasahang pagkakataon. Ang isang contingency ay maaaring ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga robot kapag sila ay nabangga. Ang ganitong mga pagkakamali ay magiging mahirap matukoy. Ang isang paglalarawan ng kasong ito ay maaaring ang gawain ng dalawang uri ng nanorobots A at B sa katawan ng tao. Kung ang nanorobot A ay nag-aalis ng mga kahihinatnan ng gawain ng robot B, kung gayon ito ay hahantong sa paulit-ulit na gawain ng A, at ito ay magpapatuloy nang walang hanggan, iyon ay, ang mga nanorobots ay itatama ang gawain ng bawat isa. Upang maiwasan ang mga ganitong sitwasyon na lumitaw, ang dumadating na manggagamot ay dapat na patuloy na subaybayan ang pagpapatakbo ng mga nanorobots at, kung kinakailangan, i-reprogram ang mga ito. Samakatuwid, ang mga kwalipikasyon ng doktor ay isang napakahalagang kadahilanan.
Tulad ng alam mo, ang ating immune system ay tumutugon sa mga banyagang katawan. Samakatuwid, ang laki ng nanorobot ay gaganap ng isang mahalagang papel dito, pati na rin ang pagkamagaspang sa ibabaw at kadaliang mapakilos ng device. Ito ay argued na ang problema ng biocompatibility ay hindi masyadong mahirap. Ang paraan sa labas ng problemang ito ay ang paglikha ng mga robot batay sa mga materyales na diamondoid. Dahil sa malakas na enerhiya sa ibabaw at sa ibabaw ng diamondoid at sa malakas na kinis nito, ang panlabas na shell ng mga robot ay magiging chemically inert.
Nanotechnologies na ginamit sa medisina kamakailan
Ang mga nanotechnologies ay ginagamit na sa medisina. Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon nito ay: mga diagnostic na teknolohiya, mga aparatong panggamot, prosthetics at implants.
Ang isang kapansin-pansing halimbawa ay ang pagtuklas kay Propesor Aziz. Ang mga taong may Parkinson's disease ay may mga electrodes na ipinasok sa kanilang mga utak sa pamamagitan ng dalawang maliliit na butas sa kanilang mga bungo, na konektado sa isang stimulator. Pagkatapos ng halos isang linggo, ang pasyente ay itinatanim kasama ang stimulator mismo sa lukab ng tiyan. Ang pasyente ay maaaring ayusin ang boltahe sa kanyang sarili gamit ang isang switch. Maaaring pamahalaan ang pananakit sa 80% ng mga kaso:
Para sa ilan, ang sakit ay ganap na nawawala, para sa iba ay humupa. Humigit-kumulang apat na dosenang tao ang sumailalim sa malalim na pagpapasigla ng utak.
Marami sa mga kasamahan ni Aziz ang nagsasabi na ang pamamaraang ito ay hindi epektibo at maaaring magkaroon ng negatibong kahihinatnan. Ang propesor ay kumbinsido na ang pamamaraan ay epektibo. Wala sa isa o sa isa pa ang napatunayan na ngayon. Para sa akin, dapat lamang nating paniwalaan ang apatnapung pasyente na napalaya mula sa hindi mabata na sakit. At gusto nilang mabuhay muli. At kung ang pamamaraang ito ay isinagawa sa loob ng 8 taon at hindi negatibong nakakaapekto sa kalusugan ng mga pasyente, kung gayon bakit hindi palawakin ang paggamit nito.
Ang isa pang rebolusyonaryong pagtuklas ay isang biochip - isang maliit na plato na may DNA o mga molekulang protina na inilapat dito sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod, na ginagamit para sa biochemical analysis. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng biochip ay simple. Ang mga partikular na pagkakasunud-sunod ng mga seksyon ng split DNA ay inilalapat sa isang plastic plate. Sa panahon ng pagsusuri, ang materyal na sinusuri ay inilalagay sa chip. Kung naglalaman ito ng parehong genetic na impormasyon, pagkatapos ay mag-asawa sila. Ang resulta ay maaaring obserbahan. Ang bentahe ng biochips ay isang malaking bilang ng mga biological na pagsubok na may makabuluhang pagtitipid sa materyal ng pagsubok, reagents, gastos sa paggawa at oras para sa pagsusuri.
Henerolohiya
Pagkamit ng personal na imortalidad ng mga tao sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga molekular na robot sa katawan na pumipigil sa pagtanda ng cell, pati na rin ang muling pagsasaayos at "pagpapalaki" ng mga tisyu ng katawan ng tao. Ang muling pagkabuhay at pagpapagaling ng mga taong walang pag-asa na may sakit na kasalukuyang nagyelo sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng cryonics. Inaasahang panahon ng pagpapatupad: ikatlo - ikaapat na quarter ng ika-21 siglo.
Industriya
Pinapalitan ang mga tradisyunal na pamamaraan ng produksyon ng mga molecular robot na nag-iipon ng mga consumer goods nang direkta mula sa mga atom at molecule. Hanggang sa mga personal na synthesizer at pagkopya ng mga device na nagbibigay-daan sa iyong gumawa ng anumang item. Ang unang praktikal na mga resulta ay maaaring makuha sa simula ng ika-21 siglo.
Graphene. Noong Oktubre 2004, isang maliit na halaga ng materyal na tinatawag na graphene ang nilikha sa Unibersidad ng Manchester. Iminumungkahi ni Robert Freitas na ang materyal na ito ay maaaring magsilbi bilang isang substrate para sa paglikha ng mga aparatong mechanosynthetic ng brilyante.
Ang mga komunikasyong satellite ay malawakang ginagamit para sa mga komunikasyon sa telebisyon, Internet at telepono. Ang mga space positioning system ay ginagamit ng mga sasakyang panghimpapawid, barko, sasakyan at turista.
Ang sangkatauhan ay lumaki na sa kanyang duyan-ang ating buhay ay hindi na maiisip nang walang espasyo. Samakatuwid, ngayon maraming mga bansa ang nagsisimula ng kanilang sariling mga programa sa kalawakan, at sa simula ng ika-21 siglo, nagsimula ang pribadong pagsaliksik sa kalawakan. Noong 2001, ang unang turista sa kalawakan, si Dennis Tito, ay pumasok sa orbit. Noong 2004, bilang bahagi ng X-Prize competition, ang SpaceShipOne reusable spacecraft, na nilikha ng mga independiyenteng developer, ay gumawa ng suborbital flight (sa taas na 112 km). Noong 2005, nagsimula ang konstruksyon sa mga pribadong spaceport sa Mojave (USA), Ras Al Khaimah (UAE) at Singapore. Ang isang malaking pagpapalawak ng turismo ay binalak para sa mga darating na taon (Plano ng Virgin Galactic na magpadala ng 7,000 katao sa mga paglalakbay sa kalawakan sa pamamagitan ng 2013, salamat sa abot-kayang presyo na $200,000). Plano ng may-ari ng pinakamalaking motel chain na si Robert Bigolow na buksan ang unang orbital Skywalker hotel noong 2010.
Ang lahat ng ito at marami pang iba ay magiging posible sa pagdating ng isang bagong landas patungo sa kalawakan, na mas mahusay kaysa sa modernong magagamit muli na spacecraft. Ang mga plano ay binuo upang bumuo ng isang space elevator na may partisipasyon ng NASA! Dahil sa mababang puwersa ng gravitational ng Buwan, ang pagtatayo ng naturang elevator mula sa mga Lagrange point (L-1 o L-2), kung saan ang mga puwersa ng gravitational ng Buwan, Earth at Araw ay balanse, hanggang sa ibabaw ng Buwan ay posible kahit na sa tulong ng mga teknolohiya ngayon! Ang kailangan lang ay isang cable na gawa sa ultra-strong M5 fiber, na tumitimbang ng kabuuang 7 tonelada, na maaaring iangat sa espasyo sa isang solong paglulunsad.
Ang pagtatayo ng naturang elevator sa Earth ay mangangailangan ng mas advanced na mga materyales, ngunit ang carbon nanotubes ay inaasahang sapat na malakas para sa layuning ito. Ang mga kinakailangang teknolohiya ay maaaring mabuo sa loob ng 10-15 taon. Ngunit kapag naitayo na ang space elevator, ang halaga ng paglalagay ng kargamento sa orbit ay bababa sa sampu-sampung dolyar kada kilo. Marahil, kaagad pagkatapos ng paglitaw ng unang elevator, ang mga bago ay itatayo sa kahabaan ng ekwador, pagkatapos ay mapapabuti sila, at hindi na sila magiging hitsura ng ilang manipis na mga laso, ngunit ang mga openwork tower na may mga istruktura sa mga intermediate na antas. Siguro. na pagkaraan ng ilang oras ay malilikha ang isang buong singsing sa antas ng geostationary orbit - isang higanteng orbital space station, katulad ng inilarawan ni A. Clark sa Odyssey 3000.
Ang mga plano (ng NASA) na magmina ng mga mapagkukunan sa Buwan at mga asteroid ay seryoso ring pinag-iisipan. Ang isang uri ng mineral na maaaring mamina sa kalawakan ay ang helium-3. Wala ito sa Earth; sa Buwan ito ay naroroon sa kasaganaan (nakolekta ng Buwan mula sa solar wind sa loob ng bilyun-bilyong taon). At sa parehong oras, ito ay isang mahusay na gasolina para sa thermonuclear enerhiya. Kasabay nito, upang mabigyan ang ating buong planeta ng pagkonsumo ng enerhiya sa sukat ng 2005, 100 tonelada lamang ng helium-3 ang kailangang maihatid sa Earth bawat taon!
Anuman ang mga prospect sa ekonomiya, ang pagtatayo ng mga habitable base sa Buwan at Mars ay nananatili sa agenda. Tsina ay malapit nang magtayo ng unang base sa Buwan, ang Russia at ang Estados Unidos ay patungo sa Mars. Ang mga unti-unting pagpapahusay sa teknolohiya ay ginagawang mas at higit na magagawa ang mga proyektong ito.
Ngayon tungkol sa mga makina. Sa simula ng panahon ng kalawakan, gumamit kami ng mga rocket engine. Simula noon, maraming mga alternatibo ang iminungkahi, ngunit hindi pa sila naging nangingibabaw. Sa hinaharap, ang mga ion engine ay gagamitin para sa mga flight sa loob ng solar system. Nagbibigay na sila ng hindi karaniwang mataas na kahusayan. Maaaring gamitin ang mga laser engine para sa pag-akyat sa orbit. Kapag naitayo ang space elevator, papalitan nito ang mga rocket sa lugar na ito.
Isa pang halimbawa: Noong 1958, binuo ang proyekto ng Orion: isang proyekto para sa isang spacecraft na lumilipad mula sa ibabaw ng Earth gamit ang mga pagsabog ng mga nuclear microbomb. Ngunit ang pagbabawal sa pagpapasabog ng mga kagamitang nuklear sa atmospera, na nagsimula noong 1963, ay nagtapos sa proyektong ito. Sa ngayon, mayroong isang proyekto para sa isang spacecraft ng ganitong uri, ang Prometheus, na binalak na ipadala sa Mars.
Gayundin, para sa paglipad sa mga bituin, maaaring gamitin ang mga atomic at photon engine, na nagpapahintulot sa paglalakbay sa halos liwanag na bilis. Gayunpaman, kung ito ay pisikal na posible, kung gayon ang Supermind ng hinaharap ay tiyak na makakahanap ng isang paraan upang lampasan ang light barrier, halimbawa, sa pamamagitan ng paggamit ng mga wormhole, space compression o iba pang mga pamamaraan.
Dapat pansinin dito na hindi malamang na ang simpleng pagtuklas, pag-aaral o kolonisasyon ng mga bagong mundo ay mananatiling mahalaga para sa mga supercivilizations. Pagkatapos ng lahat, gagawing posible ng teknolohiya ng computer na gayahin ang buong kayamanan ng mga kakayahan ng trilyon na mga star system sa loob ng balangkas ng mga virtual reality na computer generator. Ang unang hakbang sa landas na ito ay gagawin sa mga darating na taon sa paglabas ng laro sa computer na Spore. Samakatuwid, malamang na ang saloobin ng Supermind sa malalayong bituin ay magiging mas pragmatic.
Bago mo gamitin ang anumang bagay, kailangan mong maabot ito. Malamang na ang gawaing ito ay gagawin ng tinatawag na Von Neumann probes: mga intelligent self-replicating automaton ships na may kakayahang maabot ang isang target, pag-aralan ito, pagpapadala ng impormasyon at paglikha ng daan-daang mga kopya ng kanilang mga sarili na ipapadala sa bago. mga bituin. Ang nasabing desentralisasyon ay maaaring maging mas epektibo kaysa sa romantikong stellar expeditions ng homo sapiens na may mga robotic assistant na inilarawan sa science fiction.
Ang pag-unlad ng rocket science ay naglalagay ng pananaliksik at pang-eksperimentong batayan para sa hinaharap, malamang, isang post-singular super-technological breakthrough sa malapit at pagkatapos ay sa malalim na kalawakan. Ngunit ano ang mga prospect para sa buhay ng tao sa kalawakan? Nakikita natin ang tatlong radikal na magkakaibang mga posibilidad: terraforming, pagbagay ng tao sa mga kondisyon ng kalawakan, at ang muling pagsasaayos ng cosmic matter sa computernium. Tingnan natin silang lahat.
Mayroon nang mga proyekto para sa terraforming Mars. Ang muling pagtatayo ng ibabaw ng iba pang mga planeta ay maaaring isagawa sa tulong ng mga artipisyal na microorganism o nanorobots na lumikha ng isang kapaligiran, isang proteksiyon na layer ng ozone, lupa, ilog at dagat... Ang superintelligence ay maaaring lumikha ng isang aparato - tawagan natin itong "Genesis. " - may kakayahang gawing matitirahan ang planeta sa loob ng ilang araw o buwan.
Gayunpaman, ang isa pang alternatibo ay posible: ang pagbuo ng autotrophy ng tao, pagiging sapat sa sarili at kalayaan mula sa kapaligiran. Ang mga pagbabagong makakamit sa tulong ng nanotechnology ay gagawing posible ang buhay ng tao (kapwa sa pisikal na katawan at sa loob ng mga sistema ng computer) sa mga kondisyon ng vacuum at ultra-high pressure, ultra-high radiation at gravity, ultra-low o ultra-high temperature, na ay, halos lahat ng dako, maliban, marahil, ang Araw .
Kung abandunahin ng isang tao ang ating karaniwang mga anyo ng pag-iral, kung gayon ang pinakaepektibong senaryo ay ang pagbuwag sa mga planeta ng solar system at ang muling pagsasaayos ng lahat ng bagay sa napakalakas na mga computer na pinagsama sa isang network. Ang hypothetical substance na nagbibigay ng pinakamataas na computing power sa bawat unit mass ay tinatawag na computernium. Kung abandunahin natin ang ideya ng paglikha ng isang komportableng kapaligiran para sa mga tao sa kalawakan, kung gayon kahit na ang pagkakaroon sa loob ng Araw ay maaaring posible para sa Supermind: pagkatapos ng lahat, saanman maaaring umiral ang mga istruktura, maaaring maganap ang mga kalkulasyon, at samakatuwid ay maaaring umiral ang kamalayan. Kapansin-pansin na kapag pinag-uusapan ang mga limitasyon ng kapangyarihan sa pag-compute, karaniwang inilalarawan ng mga siyentipiko ang mga bola ng mainit na plasma—mga bagay na halos kamukha ng loob ng Araw.
Anuman ang landas ng paggalugad sa kalawakan, ang posthumanity ay hindi susuko sa pagpapalawak ng espasyo. Pagkatapos ng lahat, ang Supermind ay hindi immanently planetary. Ang dibisyong ito ay dayuhan sa kanya, dahil walang mga pisikal na paghihigpit sa buhay sa espasyo para sa kanya. At tiyak na sasabak siya sa cosmic mega-construction, na gagawing matalinong bagay ang inert cosmic matter.
Baka ganito ang mangyayari. Matapos masakop ang mga planeta ng solar system, gagawa tayo ng isang megastructure na magpapalaki sa ating mga kakayahan sa teritoryo, halimbawa, mga higanteng lungsod sa kalawakan. Dahil inaasahan namin ang pag-unlad ng mga pinaka-magkakaibang uri ng posthumans, pagkatapos sa mga oras na ito ang ilan sa mga postpersonality ay magbabago sa mga planeta na pinakamalapit sa Araw (at mas mayaman sa solar energy) sa "matryoshka brains", habang ang iba, mas katulad sa kanilang mga ninuno. (iyon ay, tayo), ay maaaring abala sa pagbuo ng mga mega-world (tulad ng isang "ring world") sa pagitan ng mga orbit ng Earth at Mars. Ang mga higanteng gas ay buwagin, at ang kanilang mga sangkap na bumubuo ay gagamitin para sa ating mga layunin. Sa paglipas ng panahon, upang masulit ang enerhiya ng araw, isang Dyson sphere ang itatayo sa paligid ng solar system.
Sa mas malayong hinaharap, ang Overmind ay gagawa ng mga galactic na proyekto. Gaya ng pagkuha ng enerhiya mula sa mga black hole, pag-aangat ng matter mula sa mga aktibong bituin, pag-on at off ng mga bituin, paggawa ng mga wormhole sa kalawakan upang madaig ang light barrier.
At kapag naubos na ng Universal Mind ang mga posibilidad ng ating Uniberso, darating ang oras upang lumikha ng mga bagong anak na uniberso. Ang praktikal na halaga ng mga uniberso ng anak na babae ay upang matiyak ang tunay na walang katapusang pag-iral ng isip, paglilipat nito mula sa namamatay na mga uniberso patungo sa mga bagong likha. Gayunpaman, ayon sa ilang mga modelo, ang isang walang katapusang mahabang subjective na pag-iral ay maaaring matiyak sa loob ng ating uniberso.
Cybernetics
Magkakaroon ng paglipat mula sa kasalukuyang umiiral na mga planar na istruktura patungo sa volumetric na microcircuits, at ang mga sukat ng mga aktibong elemento ay bababa sa laki ng mga molekula. Ang mga operating frequency ng mga computer ay aabot sa mga halaga ng terahertz. Ang mga solusyon sa circuit batay sa mga elementong tulad ng neuron ay magiging laganap. Ang isang high-speed na pangmatagalang memorya batay sa mga molekula ng protina ay lilitaw, ang kapasidad nito ay susukatin sa terabytes. Magiging posible na "ilipat" ang katalinuhan ng tao sa isang computer. Hinulaang panahon ng pagpapatupad: una - ikalawang quarter ng ika-21 siglo.
Ang Institute of Molecular Manufacturing (IMM) ay bumuo ng isang paunang disenyo para sa isang nanomanipulator na may atomic precision. Sa sandaling makuha ang "nanocomputer - nanomanipulator" system (hulaan ito ng mga eksperto sa 2010-2020), posible na gumawa ng programmatically ng isa pang katulad na kumplikado - ito ay mag-ipon ng analogue nito ayon sa isang naibigay na programa, nang walang direktang interbensyon ng tao. Ang bakterya, gamit ang mga replicative na katangian ng DNA, ay nagagawang bumuo sa loob ng ilang oras mula sa ilang indibidwal hanggang sa milyon-milyon. Kaya, ang pagkuha ng mga assembler sa mass scale ay hindi mangangailangan ng anuman gastos mula sa labas, bilang karagdagan sa pagbibigay sa kanila ng enerhiya at hilaw na materyales.
Batay sa "nanocomputer - nanomanipulator" system, posibleng mag-organisa ng mga automated assembly complex na may kakayahang mag-assemble ng anumang macroscopic na bagay gamit ang dati nang kinuha o binuo na three-dimensional na grid ng mga atom. Ang Xerox ay kasalukuyang nagsasagawa ng masinsinang pananaliksik sa larangan ng nanotechnology, na nagmumungkahi ng pagnanais nitong lumikha ng mga duplicator ng bagay sa hinaharap. Ang isang complex ng mga robot ay magdidisassemble sa orihinal na bagay sa mga atom, at ang isa pang complex ay lilikha ng isang kopya na kapareho, hanggang sa mga indibidwal na atom, sa orihinal (hulaan ito ng mga eksperto sa 2020-2030). Gagawin nitong posible na alisin ang kasalukuyang umiiral na kumplikadong mga pabrika na gumagawa ng mga produkto gamit ang teknolohiyang "volumetric" na ito ay sapat na upang magdisenyo ng anuman produkto- at ito ay kokolektahin at paramihin sa assembly complex.
Magiging posible na awtomatikong makabuo ng mga orbital system, self-assembling colonies sa Buwan at Mars, at anumang istruktura sa mga karagatan sa mundo, sa ibabaw ng lupa at sa himpapawid (hulaan ito ng mga eksperto sa 2050). Ang posibilidad ng self-assembly ay maaaring humantong sa paglutas ng mga pandaigdigang problema ng sangkatauhan: ang problema ng kakulangan ng pagkain, pabahay at enerhiya. Salamat sa nanotechnology, ang disenyo ng mga makina at mekanismo ay magbabago nang malaki - maraming bahagi ang magiging simple dahil sa mga bagong teknolohiya ng pagpupulong (mga pag-unlad), marami ang magiging hindi kailangan. Gagawin nitong posible na magdisenyo ng mga makina at mekanismo na dati ay hindi naa-access ng mga tao dahil sa kakulangan ng mga teknolohiya sa pagpupulong at disenyo. Ang mga mekanismong ito ay mahalagang binubuo ng isang napakakomplikadong bahagi.
Sa tulong ng mga mechanoelectric nanoconverter, magiging posible na i-convert ang anumang uri ng enerhiya na may mataas na kahusayan at lumikha ng mga epektibong aparato para sa pagbuo ng kuryente mula sa solar radiation na may kahusayan na humigit-kumulang 90%. Pamamahala ng basura at global kontrol Ang mga sistema tulad ng "recycling" ay makabuluhang magpapataas ng mga reserbang hilaw na materyales ng sangkatauhan. Pandaigdigang kapaligiran kontrol, pagkontrol sa panahon salamat sa isang sistema ng pakikipag-ugnayan ng mga nanorobots na gumagana nang sabay-sabay.
Ang biotechnology at teknolohiya ng computer ay malamang na makinabang mula sa nanotechnology. Sa pagbuo ng mga nanomedical robot, magiging posible na maantala ang kamatayan ng tao nang walang katiyakan. Hindi rin magkakaroon ng mga problema sa muling pagsasaayos ng katawan ng tao upang husay na mapataas ang mga likas na kakayahan. Posible rin na magbigay ng enerhiya sa katawan, hindi alintana kung may kinakain o hindi.
Ang teknolohiya ng computer ay ginagawang iisang pandaigdigang network ng impormasyon ng napakalaking produktibidad, at ang bawat tao ay magkakaroon ng pagkakataon na maging isang terminal - sa pamamagitan ng direktang pag-access sa utak at mga organo ng pandama. Ang larangan ng agham ng mga materyales ay magbabago nang malaki - magkakaroon ng mga "matalinong" materyales na may kakayahang komunikasyon sa multimedia sa gumagamit. Lalabas din ang mga ultra-strong, ultra-light at non-flammable na materyales.
Tungkol naman sa problema sa mga hilaw na materyales, upang makabuo ng karamihan sa mga bagay, ang mga nanorobots ay gagamit ng ilan sa mga pinakakaraniwang uri ng mga atomo: carbon, hydrogen, silicon, nitrogen, oxygen, atbp. sa mas maliit na dami. Sa pag-unlad ng ibang mga planeta ng sangkatauhan, malulutas ang problema sa suplay ng hilaw na materyales.
Kaya, batay sa mga pagtataya, ang nanotechnology ay nangangako ng isang radikal na pagbabago ng parehong modernong produksyon at mga kaugnay na teknolohiya, at buhay ng tao sa pangkalahatan. Ang nanotechnology ay magbubunga ng parehong rebolusyon sa pagmamanipula ng bagay na ginawa ng mga computer sa pagmamanipula ng impormasyon. Mas maaapektuhan nila ang mundo kaysa sa pagtuklas ng kuryente.
Ang saloobin ng lipunan sa nanotechnology
Ang pag-unlad sa larangan ng nanotechnology ay nagdulot ng isang tiyak na sigaw ng publiko.
Ang saloobin ng lipunan patungo sa nanotechnology ay pinag-aralan ng VTsIOM at ng serbisyo ng European Eurobarometer.
Ang ilang mga mananaliksik ay nagpapahiwatig na ang isang negatibong saloobin sa nanotechnology sa mga hindi espesyalista ay maaaring nauugnay sa pagiging relihiyoso, gayundin dahil sa mga alalahanin tungkol sa toxicity ng mga nanomaterial.
Ang reaksyon ng komunidad ng mundo sa pag-unlad ng nanotechnology
Mula noong 2005, gumagana ang isang internasyonal na grupong nagtatrabaho na inayos ng CRN, na pinag-aaralan ang mga kahihinatnan sa lipunan ng pagbuo ng nanotechnology.
Noong Oktubre 2006, ang International Council on Nanotechnology ay naglabas ng isang review na artikulo, na, sa partikular, ay nagsalita tungkol sa pangangailangan na limitahan ang pagpapakalat ng impormasyon sa nanotechnology research para sa mga kadahilanang pangkaligtasan.
Hinihiling ng Greenpeace ang kumpletong pagbabawal sa pananaliksik sa larangan ng nanotechnology.
Ang paksa ng mga kahihinatnan ng pag-unlad ng nanotechnology ay nagiging object ng pilosopikal na pananaliksik. Kaya, ang mga prospect para sa pagpapaunlad ng nanotechnology ay tinalakay sa internasyonal na futurological conference Transvision, na ginanap noong 2007, na inorganisa ng WTA.
Ang reaksyon ng lipunang Ruso sa pag-unlad ng nanotechnology
Ang Pangulo ng Russia na si Dmitry Medvedev ay tiwala na ang bansa ay may lahat ng mga kondisyon para sa matagumpay na pag-unlad ng nanotechnology.
Ang Nanotechnology ay isang bagong direksyon ng agham at teknolohiya na aktibong umuunlad sa nakalipas na mga dekada. Kasama sa mga nanotechnologies ang paglikha at paggamit ng mga materyales, aparato at mga teknikal na sistema, ang paggana nito ay tinutukoy ng nanostructure, iyon ay, ang mga order na fragment nito na may sukat mula 1 hanggang 100 nanometer.
Ang prefix na "nano", na nagmula sa wikang Griyego ("nanos" sa Greek - gnome), ay nangangahulugang isang bilyong bahagi. Ang isang nanometer (nm) ay isang bilyong bahagi ng isang metro.
Ang terminong "nanotechnology" ay nilikha noong 1974 ni Norio Taniguchi, isang material scientist sa Unibersidad ng Tokyo, na tinukoy ito bilang "isang teknolohiya sa pagmamanupaktura na maaaring makamit ang napakataas na katumpakan at napakaliit na sukat...sa pagkakasunud-sunod ng 1 nm...” .
Sa panitikan ng mundo, ang nanoscience ay malinaw na nakikilala mula sa nanotechnology. Ang terminong nanoscale science ay ginagamit din para sa nanoscience.
Sa wikang Ruso at sa pagsasagawa ng batas ng Russia at mga dokumento ng regulasyon, ang terminong "nanotechnology" ay pinagsasama ang "nanoscience", "nanotechnology", at kung minsan kahit na "nanoindustry" (mga lugar ng negosyo at produksyon kung saan ginagamit ang mga nanotechnology).
Ang pinakamahalagang bahagi ng nanotechnology ay mga nanomaterial, iyon ay, mga materyales na ang hindi pangkaraniwang mga katangian ng pag-andar ay tinutukoy ng inayos na istraktura ng kanilang mga nanofragment na may sukat mula 1 hanggang 100 nm.
- mga istrukturang nanoporous;
- nanoparticle;
- nanotubes at nanofibers
- nanodispersions (colloids);
- nanostructured ibabaw at pelikula;
- nanocrystals at nanoclusters.
Teknolohiya ng Nanosystem- functionally complete system at device na nilikha nang buo o bahagi batay sa mga nanomaterial at nanotechnologies, ang mga katangian nito ay lubhang naiiba sa mga system at device para sa mga katulad na layunin na nilikha gamit ang mga tradisyonal na teknolohiya.
Mga lugar ng aplikasyon ng nanotechnology
Halos imposibleng ilista ang lahat ng mga lugar kung saan ang pandaigdigang teknolohiyang ito ay maaaring makabuluhang makaimpluwensya sa pag-unlad ng teknolohiya. Maaari nating pangalanan ang ilan lamang sa kanila:
- mga elemento ng nanoelectronics at nanophotonics (semiconductor transistors at lasers;
- mga detektor ng larawan; Mga solar cell; iba't ibang mga sensor);
- ultra-siksik na mga aparato sa pag-record ng impormasyon;
- telekomunikasyon, impormasyon at mga teknolohiya sa pag-compute; mga supercomputer;
- kagamitan sa video - mga flat screen, monitor, video projector;
- mga molecular electronic device, kabilang ang mga switch at electronic circuit sa antas ng molekular;
- nanolithography at nanoimprinting;
- mga fuel cell at mga kagamitan sa pag-iimbak ng enerhiya;
- mga device ng micro- at nanomechanics, kabilang ang molecular motors at nanomotors, nanorobots;
- nanochemistry at catalysis, kabilang ang combustion control, coating, electrochemistry at pharmaceuticals;
- mga aplikasyon sa paglipad, espasyo at pagtatanggol;
- mga kagamitan sa pagsubaybay sa kapaligiran;
- naka-target na paghahatid ng mga gamot at protina, biopolymer at pagpapagaling ng mga biological na tisyu, klinikal at medikal na diagnostic, paglikha ng mga artipisyal na kalamnan, buto, pagtatanim ng mga nabubuhay na organo;
- biomechanics; genomics; bioinformatics; bioinstrumentasyon;
- pagpaparehistro at pagkakakilanlan ng mga carcinogenic tissues, pathogens at biologically harmful agents;
- kaligtasan sa agrikultura at produksyon ng pagkain.
Mga kompyuter at microelectronics
Nanocomputer— isang computing device batay sa electronic (mechanical, biochemical, quantum) na mga teknolohiya na may sukat ng mga elemento ng logic sa pagkakasunud-sunod ng ilang nanometer. Ang computer mismo, na binuo batay sa nanotechnology, ay mayroon ding mga mikroskopikong sukat.
DNA computer- isang computing system na gumagamit ng computing capabilities ng DNA molecules. Ang biomolecular computing ay isang kolektibong pangalan para sa iba't ibang pamamaraan na nauugnay sa isang paraan o iba pa sa DNA o RNA. Sa DNA computing, ang data ay kinakatawan hindi sa anyo ng mga zero at isa, ngunit sa anyo ng isang molekular na istraktura na binuo batay sa isang DNA helix. Ang papel ng software para sa pagbabasa, pagkopya at pamamahala ng data ay ginagampanan ng mga espesyal na enzyme.
Mikroskopyo ng lakas ng atom- isang high-resolution scanning probe microscope batay sa interaksyon ng isang cantilever needle (probe) sa ibabaw ng sample na pinag-aaralan. Hindi tulad ng isang scanning tunneling microscope (STM), maaari nitong suriin ang parehong conducting at non-conducting surface kahit sa pamamagitan ng isang layer ng likido, na ginagawang posible upang gumana sa mga organic molecule (DNA). Ang spatial resolution ng isang atomic force microscope ay depende sa laki ng cantilever at sa curvature ng dulo nito. Ang resolusyon ay umaabot sa atomic nang pahalang at makabuluhang lumampas dito nang patayo.
Antenna-oscillator- Noong Pebrero 9, 2005, isang antenna-oscillator na may sukat na halos 1 micron ang nakuha sa laboratoryo ng Boston University. Ang aparatong ito ay may 5,000 milyong mga atomo at may kakayahang mag-oscillating sa dalas ng 1.49 gigahertz, na nagpapahintulot dito na magpadala ng malaking halaga ng impormasyon.
Nanomedicine at industriya ng parmasyutiko
Isang direksyon sa modernong medisina batay sa paggamit ng mga natatanging katangian ng mga nanomaterial at nanoobject upang subaybayan, idisenyo at baguhin ang mga biological system ng tao sa antas ng nanomolecular.
DNA nanotechnology- gumamit ng mga partikular na base ng DNA at nucleic acid molecules upang lumikha ng malinaw na tinukoy na mga istraktura sa kanilang batayan.
Industrial synthesis ng mga molekula ng gamot at mga paghahanda sa parmasyutiko na malinaw na tinukoy na anyo (bis‑peptides).
Noong unang bahagi ng 2000, ang mabilis na pag-unlad sa teknolohiya ng nanoparticle ay nagbigay ng lakas sa pagbuo ng isang bagong larangan ng nanotechnology: nanoplasmonics. Ito ay naging posible na magpadala ng electromagnetic radiation kasama ang isang chain ng metal nanoparticle gamit ang paggulo ng plasmon oscillations.
Robotics
Nanorobots- mga robot na nilikha mula sa mga nanomaterial at maihahambing ang laki sa isang molekula, na may mga function ng paggalaw, pagproseso at paghahatid ng impormasyon, at pagpapatupad ng mga programa. Nanorobots na may kakayahang lumikha ng mga kopya ng kanilang sarili, i.e. ang pagpaparami sa sarili ay tinatawag na mga replicator.
Sa kasalukuyan, ang mga electromechanical nanodevice na may limitadong kadaliang kumilos ay nalikha na, na maaaring ituring na mga prototype ng nanorobots.
Molecular rotors- mga sintetikong nano-sized na makina na may kakayahang makabuo ng torque kapag sapat na enerhiya ang inilapat sa kanila.
Lugar ng Russia sa mga bansang umuunlad at gumagawa ng nanotechnologies
Ang mga pinuno ng mundo sa mga tuntunin ng kabuuang pamumuhunan sa nanotechnology ay ang mga bansang EU, Japan at USA. Kamakailan, ang Russia, China, Brazil at India ay tumaas nang malaki sa mga pamumuhunan sa industriyang ito. Sa Russia, ang halaga ng pagpopondo sa ilalim ng programang "Development of Nanoindustry Infrastructure sa Russian Federation para sa 2008 - 2010" ay aabot sa 27.7 bilyong rubles.
Ang pinakahuling (2008) na ulat mula sa London-based research firm na Cientifica, na tinatawag na Nanotechnology Outlook Report, ay naglalarawan ng Russian investment verbatim bilang mga sumusunod: “Bagaman ang EU ay nangunguna pa rin sa mga tuntunin ng pamumuhunan, ang China at Russia ay nalampasan na ang Estados Unidos. ”
Mayroong mga lugar sa nanotechnology kung saan ang mga siyentipikong Ruso ay naging una sa mundo, na nakakuha ng mga resulta na naglatag ng pundasyon para sa pagbuo ng mga bagong pang-agham na uso.
Kabilang sa mga ito ay ang produksyon ng mga ultradisperse nanomaterial, ang disenyo ng mga single-electron device, pati na rin ang trabaho sa larangan ng atomic force at scanning probe microscopy. Sa isang espesyal na eksibisyon lamang na ginanap sa loob ng balangkas ng XII St. Petersburg Economic Forum (2008), 80 partikular na pag-unlad ang ipinakita nang sabay-sabay.
Gumagawa na ang Russia ng isang bilang ng mga nanoproduct na in demand sa merkado: nanomembranes, nanopowders, nanotubes. Gayunpaman, ayon sa mga eksperto, sa komersyalisasyon ng nanotechnological developments Russia ay lags sa likod ng Estados Unidos at iba pang mga binuo bansa sa pamamagitan ng sampung taon.
Ang materyal ay inihanda batay sa impormasyon mula sa mga bukas na mapagkukunan
Sa website ng British magazine na New Scientist, ang pangunahing impormasyon tungkol sa nanotechnology ay ipinakita sa isang napaka-maginhawang form - sa anyo ng mga sagot sa mga madalas itanong, nagsusulat dp.ru.
Ano ang nanotechnology?
Ang terminong "nanotechnology" ay dapat na maunawaan bilang isang kumplikado ng mga disiplinang pang-agham at inhinyero na nag-aaral ng mga prosesong nagaganap sa atomic at molekular na sukat. Ang nanotechnology ay nagsasangkot ng pagmamanipula ng mga materyales at aparato na napakaliit na walang mas maliit na maaaring umiral. Kapag pinag-uusapan ang tungkol sa mga nanopartikel, kadalasang nangangahulugan sila ng mga sukat mula 0.1 nm hanggang 100 nm. Tandaan na ang mga sukat ng karamihan sa mga atomo ay nasa saklaw mula 0.1 hanggang 0.2 nm, ang lapad ng molekula ng DNA ay humigit-kumulang 2 nm, ang katangiang laki ng selula ng dugo ay humigit-kumulang 7500 nm, at ang buhok ng tao ay 80,000 nm.
Bakit ang mga maliliit na bagay ay nakakakuha ng mga partikular na katangian sa antas ng nanoscale? Halimbawa, ang mga maliliit na grupo (tinatawag na mga kumpol) ng mga atomo ng ginto at pilak ay nagpapakita ng mga natatanging katangian ng catalytic, habang ang mas malalaking sample ay karaniwang hindi gumagalaw. At ang mga silver nanoparticle ay nagpapakita ng natatanging antibacterial properties at samakatuwid ay kadalasang ginagamit sa mga bagong uri ng dressing.
Habang bumababa ang laki ng butil, tumataas ang ratio ng surface sa volume. Para sa kadahilanang ito, ang mga nanoparticle ay pumasok sa mga reaksiyong kemikal nang mas madali. Bilang karagdagan, lumilitaw ang mga epekto ng quantum physics sa mga antas sa ibaba ng 100 nm. Ang mga quantum effect ay maaaring makaapekto sa optical, electrical, o magnetic na katangian ng mga materyales sa mga hindi inaasahang paraan.
Ang mga maliliit na mala-kristal na specimen ng ilang mga sangkap ay nagiging mas malakas dahil naabot lamang nila ang isang estado kung saan hindi sila maaaring masira tulad ng ginagawa ng mas malalaking kristal kapag sumasailalim sa puwersa. Ang mga metal ay nagiging katulad sa ilang aspeto sa plastik.
Ano ang mga prospect para sa aplikasyon ng nanotechnology?
Noong 1986, naisip ng futurist na si Eric Dressler ang isang utopian na hinaharap kung saan ginampanan ng self-replicating nanorobots ang lahat ng trabahong kailangan ng lipunan. Ang maliliit na kagamitang ito ay may kakayahang ayusin ang katawan ng tao mula sa loob palabas, na ginagawang halos walang kamatayan ang mga tao. Ang mga nanorobots ay maaari ding malayang gumalaw sa kapaligiran, na ginagawang kailangan ang mga ito sa paglaban sa polusyon ng kapaligirang ito.
Inaasahang magbibigay ang Nanotechnology ng mga makabuluhang tagumpay sa teknolohiya ng kompyuter, medisina, at gayundin sa mga usaping militar. Halimbawa, ang medikal na agham ay bumuo ng mga paraan upang direktang maghatid ng mga gamot sa mga cancerous na tisyu sa maliliit na "nanobomb." Sa hinaharap, ang mga nanodevice ay maaaring "patrol" sa mga arterya, kontrahin ang mga impeksyon at magbigay ng mga diagnostic para sa mga sakit.
Matagumpay na nagamit ng mga Amerikanong siyentipiko ang "nanobullets" na pinahiran ng ginto upang mahanap at sirain ang mga tumor ng kanser na hindi maoperahan. Ang mga siyentipiko ay nakakabit ng mga nanobullet sa mga antibodies na maaaring makipag-ugnayan sa mga selula ng kanser. Kung ang mga nanobullet ay nalantad sa radiation na malapit sa dalas sa infrared, tataas ang temperatura ng mga ito, na tumutulong sa pagsira sa mga carcinogenic tissues.
Ang mga mananaliksik mula sa Army Institute of Nanotechnology na pinondohan ng US Army sa Cambridge (USA) ay gumagamit ng nanotechnology upang lumikha ng isang panimula na bagong uri ng uniporme. Ang kanilang layunin ay lumikha ng isang tela na maaaring magbago ng kulay, magpalihis ng mga bala at magpasabog ng enerhiya, at maging ang mga buto ng pandikit.
Saan kasalukuyang ginagamit ang mga nanotechnologies?
Ginagamit na ang Nanotechnology sa paggawa ng mga hard drive para sa mga personal na computer, catalytic converter - mga elemento ng internal combustion engine, mga bola ng tennis na may mahabang buhay ng serbisyo, pati na rin ang mataas na lakas at sa parehong oras magaan na mga raket ng tennis, mga tool para sa pagputol ng mga metal. , mga antistatic na coating para sa mga sensitibong elektronikong kagamitan, at mga espesyal na coating para sa mga bintana na tinitiyak ang kanilang paglilinis sa sarili.
Paano nilikha ang mga nanodevice?
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang pangunahing pamamaraan para sa paggawa ng mga nanodevice.
Baba taas. Pagpupulong ng mga nanodevice ayon sa prinsipyo ng "molekula sa molekula", na nakapagpapaalaala sa pag-assemble ng isang bahay o. Ang mga simpleng nanoparticle, tulad ng titanium dioxide o iron oxide na ginagamit sa mga kosmetiko, ay maaaring gawin sa pamamagitan ng chemical synthesis.
Posibleng gumawa ng mga nanodevice sa pamamagitan ng pag-drag ng mga indibidwal na atom sa paligid gamit ang tinatawag na atomic force microscope (o scanning tunneling microscope), na sapat na sensitibo upang maisagawa ang mga naturang pamamaraan. Ang pamamaraan na ito ay unang ipinakita ng mga espesyalista ng IBM - gamit ang isang scanning tunneling microscope, inilatag nila ang pagdadaglat ng IBM, na naglalagay ng 35 xenon atoms sa ibabaw ng isang nickel sample nang naaayon.
itaas pababa. Ipinapalagay ng diskarteng ito na gumagamit kami ng isang macroscopic sample at, halimbawa, gamit ang etching, lumikha sa ibabaw nito ng mga ordinaryong bahagi ng microelectronic device na may mga parameter na katangian ng nanoscale.
Ang nanotechnology ba ay nagdudulot ng banta sa kalusugan ng tao o sa kapaligiran?
Walang gaanong impormasyon tungkol sa mga negatibong epekto ng nanoparticle. Noong 2003, ipinakita ng isang pag-aaral na ang carbon nanotubes ay maaaring makapinsala sa mga baga ng mga daga at daga. Natuklasan ng isang pag-aaral noong 2004 na ang fullerenes ay maaaring maipon at magdulot ng pinsala sa utak sa isda. Ngunit ang parehong pag-aaral ay gumamit ng malalaking halaga ng sangkap sa ilalim ng hindi pangkaraniwang mga kondisyon. Ayon sa isa sa mga eksperto, ang chemist na si Kristen Kulinowski (USA), "marapat na limitahan ang pagkakalantad sa mga nanoparticle na ito, sa kabila ng katotohanan na sa kasalukuyan ay walang impormasyon tungkol sa kanilang banta sa kalusugan ng tao."
Ang ilang mga komentarista ay nagmungkahi din na ang malawakang paggamit ng nanotechnology ay maaaring humantong sa panlipunan at etikal na mga panganib. Kaya, halimbawa, kung ang paggamit ng nanotechnology ay nagpasimula ng isang bagong rebolusyong pang-industriya, ito ay hahantong sa pagkawala ng trabaho. Bukod dito, maaaring baguhin ng nanotechnology ang konsepto ng isang tao, dahil ang paggamit nito ay makakatulong sa pagpapahaba ng buhay at makabuluhang taasan ang katatagan ng katawan.
"Walang sinuman ang makakaila na ang malawakang paggamit ng mga mobile phone at Internet ay nagdulot ng napakalaking pagbabago sa lipunan," sabi ni Kristen Kulinowski. "Sino ang maglalakas-loob na magsasabi na ang nanotechnology ay hindi magkakaroon ng mas malaking epekto sa lipunan sa mga darating na taon?"
Kahit na kakaiba ang tanong na ito sa ating panahon, kailangan itong sagutin. At least para sa sarili ko. Sa pakikipag-usap sa mga siyentipiko at mga espesyalista na kasangkot sa industriyang ito, napagpasyahan ko na ang tanong ay nananatiling bukas.
Ang isang tao sa Wikipedia ay tinukoy ito sa ganitong paraan:
Ang Nanotechnology ay isang interdisciplinary na larangan ng pundamental at inilapat na agham at teknolohiya, na tumatalakay sa kumbinasyon ng teoretikal na katwiran, praktikal na pamamaraan ng pananaliksik, pagsusuri at synthesis, pati na rin ang mga pamamaraan para sa paggawa at paggamit ng mga produkto na may ibinigay na istraktura ng atom sa pamamagitan ng kontroladong pagmamanipula ng indibidwal na mga atomo at molekula.
At ang kahulugang ito ay naroon 2 taon na ang nakakaraan:
Ang Nanotechnology ay isang larangan ng inilapat na agham at teknolohiya na tumatalakay sa pag-aaral ng mga katangian ng mga bagay at pag-unlad ng mga aparato na may mga sukat sa pagkakasunud-sunod ng isang nanometer (ayon sa sistema ng SI ng mga yunit, 10 -9 metro).
Gumagamit ang sikat na press ng mas simple at mas naiintindihan na kahulugan para sa karaniwang tao:
Ang Nanotechnology ay isang teknolohiya para sa pagmamanipula ng bagay sa atomic at molekular na antas.
(Gustung-gusto ko ang mga maikling kahulugan :))
O narito ang kahulugan ng Propesor G. G. Elenin (MSU, M. V. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS):
Ang Nanotechnology ay isang interdisciplinary na larangan ng agham kung saan pinag-aaralan ang mga batas ng pisikal at kemikal na proseso sa mga spatial na rehiyon ng mga sukat ng nanometer upang makontrol ang mga indibidwal na atomo, molekula, molekular na sistema sa paglikha ng mga bagong molekula, nanostructure, nanodevice at mga materyales na may espesyal na pisikal. , kemikal at biyolohikal na katangian.
Oo, sa pangkalahatan, ang lahat ay malinaw. antas ng molekular?"
At magiging tama siya. Kinakailangang idagdag sa mga pangunahing konsepto na nauugnay sa "kontrol at katumpakan ng pagmamanipula."
Ang Federal Agency for Science and Innovation sa "Konsepto para sa pagbuo ng trabaho sa larangan ng nanotechnology sa Russian Federation hanggang 2010" ay nagbibigay ng sumusunod na kahulugan:
"Ang nanotechnology ay isang hanay ng mga pamamaraan at pamamaraan na nagbibigay ng kakayahang lumikha at magbago ng mga bagay sa isang kontroladong paraan, kabilang ang mga bahagi na may mga sukat na mas mababa sa 100 nm, hindi bababa sa isang dimensyon, at bilang resulta nito, nakakakuha ng panimulang mga bagong katangian na payagan ang kanilang pagsasama sa ganap na gumaganang malalaking sistema; sa mas malawak na kahulugan, ang terminong ito ay sumasaklaw din sa mga pamamaraan ng diagnosis, katangian at pananaliksik ng mga naturang bagay."
Wow! Malakas na sinabi!
O, ang Kalihim ng Estado ng Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation na si Dmitry Livanov ay tumutukoy sa nanotechnology bilang:
"isang hanay ng mga pang-agham, teknolohikal at pang-industriya na lugar na pinagsama sa isang kultura batay sa mga operasyon na may bagay sa antas ng mga indibidwal na molekula at atomo."
Ang isang simpleng nag-aalinlangan ay nasiyahan, ngunit ang isang nag-aalinlangan-espesyalista ay magsasabi: "Hindi ba ang parehong mga nanotechnologies na ang tradisyonal na kimika o molecular biology at maraming iba pang mga lugar ng agham ay patuloy na nakikibahagi sa, lumilikha ng mga bagong sangkap kung saan ang kanilang mga katangian at istraktura ay natutukoy. sa pamamagitan ng nano-sized na mga bagay na konektado sa isang tiyak na paraan?"
Anong gagawin? Naiintindihan namin kung ano ang "nanotechnology".. nararamdaman namin ito, maaaring sabihin ng isa.. Subukan nating magdagdag ng ilang termino sa kahulugan.
Ang labaha ni Occam
Nanotechnology: anumang teknolohiya para sa paglikha ng mga produkto na ang mga katangian ng consumer ay tinutukoy ng pangangailangang kontrolin at manipulahin ang mga indibidwal na nano-sized na bagay.
Maikling at ekstra? Ipaliwanag natin ang mga terminong ginamit sa kahulugan:
"Anumang": Ang terminong ito ay inilaan upang magkasundo ang mga espesyalista mula sa iba't ibang larangang pang-agham at teknolohikal. Sa kabilang banda, ang terminong ito ay nag-oobliga sa mga organisasyon na kumokontrol sa nanotechnology development budget na pangalagaan ang pagpopondo ng malawak na hanay ng mga lugar. Kasama, siyempre, ang mga molecular biotechnologies. (Nang hindi kinakailangang artipisyal na ilakip ang prefix na "nano-" sa pangalan ng mga direksyong ito). Itinuturing ko itong isang medyo mahalagang termino para sa sitwasyon sa nanotechnology sa ating bansa sa kasalukuyang yugto :).
"Mga ari-arian ng consumer" (siyempre, maaari mong gamitin ang tradisyunal na terminong "Halaga ng consumer" - ayon sa gusto mo): ang paglikha ng mga produkto gamit ang mga advanced na pamamaraan tulad ng kontrol at pagmamanipula ng bagay sa nanoscale ay dapat magbigay ng ilang mga bagong katangian ng consumer, o makakaapekto sa presyo ng mga produkto, kung hindi man ito ay magiging walang kabuluhan.
Malinaw din na, halimbawa, ang mga nanotubes, kung saan ang isa sa mga linear na sukat ay namamalagi sa rehiyon ng mga tradisyonal na sukat, ay nasa ilalim din ng kahulugang ito. Kasabay nito, ang mga nilikha na produkto mismo ay maaaring magkaroon ng anumang laki - mula sa "nano" hanggang sa tradisyonal.
"Indibidwal": ang pagkakaroon ng terminong ito ay inaalis ang kahulugan mula sa tradisyunal na kimika at malinaw na nangangailangan ng pagkakaroon ng pinaka-advanced na pang-agham, metrological at teknolohikal na mga tool na may kakayahang magbigay ng kontrol sa indibidwal, at, kung kinakailangan, kahit na mga partikular na nano-object. Ito ay may indibidwal na kontrol na nakakakuha kami ng mga bagay na may bagong consumer. Ito ay maaaring argued na, halimbawa, marami sa mga umiiral na teknolohiya para sa pang-industriya produksyon ng mga ultrafine materyales ay hindi nangangailangan ng naturang kontrol, ngunit ito ay lamang sa unang sulyap; sa totoo lang sertipikado Ang paggawa ng mga ultradisperse na materyales ay kinakailangang nangangailangan ng kontrol sa laki ng mga indibidwal na particle.
"Kontrol"
, wala "Pagpapatakbo"
nagpapalawak ng kahulugan sa tinatawag na. "nakaraang henerasyon" nanotechnology.
"Kontrol"
kasama nina "Pagpapatakbo"
pinalawak ang kahulugan sa mga advanced na nanotechnologies.
Kaya, kung makakahanap tayo ng isang partikular na bagay na may sukat na nano, kontrol at, kung kinakailangan, baguhin ang istraktura at mga koneksyon nito, kung gayon ito ay "nanotechnology". Kung kukuha tayo ng mga nano-sized na bagay nang walang posibilidad ng naturang kontrol (sa mga partikular na nano-object), hindi ito nanotechnology o, sa pinakamaganda, "nakaraang henerasyon" na nanotechnology.
"Nano-sized na bagay": atom, molekula, supramolecular formation.
Sa pangkalahatan, sinusubukan ng kahulugan na iugnay ang agham at teknolohiya sa ekonomiya. Yung. nakakatugon sa pagkamit ng mga pangunahing layunin ng programa sa pagpapaunlad ng nanoindustriya: ang paglikha ng mga teknolohiya batay sa mga advanced na pamamaraan ng pananaliksik at produksyon, pati na rin ang komersyalisasyon ng mga nakamit na tagumpay.
