Сложно вообразить наше будущее без нанотехнологий. Возможность управлять материями на уровне атомов и молекул позволила совершить самые невероятные открытия в химии, биологии и медицине. Но потенциал нанотехнологий намного больше и пока не изучен до конца. Без изобретения в 1980 году сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) сфера применения нанотехнологий могла бы остаться лишь фантазией. С его помощью стало возможным исследовать строение материи так, как это было невозможным с использованием стандартных оптических микроскопов, неспособных предоставить атомарную степень точности.
10. Создание фильмов.
Уникальность возможностей растрового микроскопа продемонстрировали разработчики IBM, когда они создали "Мальчик и его атом", наименьший в мире анимированный фильм. Его сняли, двигая отдельные атомы материи по медной поверхности. В продолжение 90 секунд мальчик, который состоял из атомов окиси углерода, играл в мяч, плясал и скакал на батуте. Вся история, включающая 202 кадра, разворачивалась на поверхности величиной в 1/1000 толщины волоска человека. Для перемещения атомов ученые воспользовались электрически заряженным и крайне заостренным щупом с кончиком в виде одного атома. Таким щупом можно было разъединить молекулу и передвинуть ее в необходимое место и позицию.
9. Добыча нефти.
За прошедшее 10 лет затраты на добычу нефти во всем мире возросли, но при этом эффективность не изменилась. Суть в том, что при прекращении добычи нефтяной компанией в том или ином месте, в земных недрах еще остается менее 50% ранее добытого объема нефти. Однако добыча нефти на этих месторождениях является сложной и дорогостоящей. Ученым из Китая удалось придумать выход из этой ситуации, улучшив действующий способ бурения. Уникальность метода состоит в следующем: в поры нефтесодержащей породы закачивают воду, которая под действием давления вытесняет нефть. Но в этом процессе есть свои трудности, поскольку после того, как нефть вытесняется, начинает выходить и вода. Для предотвращения этого явления китайские ученые Пенг и Минг Юань Ли разработали метод смешивания воды с наночастицами, которые способны закупоривать поры в породе, благодаря чему вода может проходить через более тесные отверстия, вытесняя нефть.
8. Высокое разрешение экранов.
Картинка на компьютерном экране воспроизводится в виде пикселей - маленьких точек. Высокое качество картинки определяется количеством этих точек, но не размером или формой. При увеличении количества пикселей на стандартных мониторах следует автоматическое увеличение размера самого экрана. Лидирующие фирмы-производители продают потребителям большие экраны.
Осознав перспективу нано-пикселей, специалисты Оксфордского университета нашли возможность создавать пиксели размером до нескольких сотен нанометров в диаметре.В эксперименте, в котором ученые поместили несколько слоев материала GST в виде пикселя между прозрачными электродами, были получены качественные и высококонтрастные изображения. Нанопиксели, из-за их крошечного размера, практичнее традиционных и могут послужить фундаментом для развития оптических технологий, например, умных очков, искусственной сетчатки глаза или сворачиваемых экранов. Помимо этого, нанотехнологии не требуют больших затрат энергии, так как для передачи изображения обновляется лишь часть экрана, что сокращает энергозатраты.
7. Меняющая цвет краска.
В ходе экспериментов с использованием золотых наночастиц исследователи из Калифорнийского университета обратили внимание, что когда золотые нити растягиваются или сжимаются, они удивительным образом меняют цвет с ярко-синего на фиолетовый и красный. Они пришли к идее о создании специальных датчиков из золотых наночастиц, сигнализирующих о конкретных процессах, которые так или иначе воздействуют на частицы.
Чтобы создать такие датчики, исследователи поместили наночастицы золота на пленку из пластика. При растягивании пленки золотые наночастицы меняли цвет. При небольшом надавливании сенсор ставал фиолетовым, а при нажатии - красным. Серебряные частицы, к примеру, тоже способны менять цвет, но на желтый. При использовании драгоценных металлов стоимость таких датчиков не будет высокой, поскольку их величина незначительна.
6. Подзарядка телефона.
У каждой модели или марки телефона или смартфона, iPhone или Samsung, имеется один серьезный минус - время автономной работы и зарядки. Израильские ученые создали аккумулятор, заряжающийся в течение 30 секунд, это удалось благодаря открытию медиков. Речь идет о том, что изучая заболевание Альцгеймера в Тель-Авивском университете, исследователи выявили у пептидных молекул, которые вызывают это заболевание, свойство аккумулировать электрический заряд. Это открытие заинтересовало компанию StoreDot, которая уже давно ведет активную деятельность по использованию нанотехнологий на практике, а ее ученые уже разработали технологию NanoDots для выпуска высокоэффективных и более долгоиграющих смартфонов. Во ходе демонстрации на выставке Microsoft ThinkNext аккумулятор смартфона Samsung Galaxy S3 зарядился с 0 до 100 % меньше чем за минуту.
5. Интеллектуальные способы доставки лекарств.
Ряд медицинских компаний, понимая опасность таких недугов, как онкология, методы лечения которых не дают должного эффекта и не всегда своевременны, приступили к поиску дешевых и эффективных способов борьбы с ними. Одна из таких компаний, Immusoft, проявила интерес к созданию методов доставки лекарства в кровь. В основе их революционного подхода лежит принцип, заключающийся в том, что тело человека с участием иммунной системы способно самостоятельно вырабатывать нужные препараты, что сэкономит миллиарды долларов на изготовлении лекарственных средств фармакологическими компаниями и на терапии. При помощи уникальной наноразмерной капсулы иммунная система человека будет "перепрограммирована" на генетическом уровне. В итоге собственные клетки сами будут вырабатывать лекарства. Пока метод подан лишь как экспериментальная разработка, однако опыты на крысах были проведены успешно. В случае эффективности он позволит ускорить выздоровление и снизить затраты на терапию серьезных болезней.
4. Связь на молекулярном уровне.
Электромагнитные колебания, являющиеся основой современной технологии связи, не совсем надежный инструмент, ведь любой электромагнитный импульс может вызвать нарушение работы спутника связи и привести его в негодность. Неожиданное решение этой проблемы предложили ученые из Уорикского университета (Англия) и Йоркского университета (Канада). Оно было подсказано самой природой, а конкретно - как звери взаимодействуют на расстоянии с использованием запаха.
Для кодирования, передачи и приема такого сообщения человеку необходимо наличие передатчика и приемника. На передатчик вводится сообщение в виде текста с помощью Arduino one. который преобразует его посредством двоичного кода. Данное сообщение обрабатывается спиртовым распылителем, который трансформирует "1" в один впрыск, а "0" - в пропуск. Далее приемник с помощью датчика химического состава фиксирует алкоголь в атмосфере и декодирует его в текст.
Далее приемник с помощью датчика химического состава фиксирует алкоголь в атмосфере и декодирует его в текст. Сообщение покрывает расстояние в несколько метров на открытом пространстве. Если эту технологию усовершенствовать, то человечество будет иметь возможность отправлять сообщения в сложнодоступные места, например, в туннели или трубопроводы, где не проникают электромагнитные волны.
3. Носитель информации.
В течение последнего десятилетия в сфере компьютерных технологий произошел мощный скачок в плане развития объема и возможностей хранения информации. В определенный момент, лет 50 назад, подобный прыжок был спрогнозирован Джеймсом Муром. Но современные физики заявляют, что данный закон перестанет работать, так как сила и мощность компьютерной техники не отвечает имеющимся промышленным технологиям. В настоящее время исследователи уже заняты поиском других вариантов решения этой проблемы.
2. Применение нанотехнологий в искусстве.
Развитие нанотехнологий в сфере искусства может привести к манометрии - формированию миниатюрного мира под микроскопом, который станет восприниматься людьми совершенно по-другому.
Нанонаука предполагает связь между наукой и искусством. Наглядным примером является изображение президента США Барака Обамы под названием "Нанобама", созданное в 2008 году инженером-механиком из Мичиганского университета. Портрет сделан из 150 нанотрубок, а размеры лица составляют менее 0,5 миллиметра.
1. Новейшие рекорды.
На протяжении многих лет человечество трудилось над тем, как бы создать нечто более внушительное по размерам, максимально быстрое, наиболее сильное. Но невозможно обойтись без нанотехнологий, когда нужно создать что-то незначительное. К примеру, благодаря им стало возможным на принтере напечатать самую маленькую в мире книгу: "Тини Тед из репы". Размеры ее составляют 70х100 микрометров. А сама книга состоит из 30 страниц, на которых расположены буквы из кристаллического кремния. Цена этого маленького произведения литературы составляет 15 000 $, а чтобы прочесть его, потребуется еще и не менее дорогой микроскоп.