Кто автор картины Сикстинская Mадонна?
Леонардо да Винчи
Сандро Боттичелли
Рафаэль

Результаты опроса


На что вы готовы пойти ради карьеры?
Ради карьеры я готов(а) на все
На все, но в рамках закона
Никогда не пожертвую людьми и отношениями ради карьеры
Затрудняюсь ответить

Результаты опроса

<<< Вернуться к Активному Выпуску

Вы можете оставить Ваш комментарий

 

Меньше, быстрее, легче и умнее
 
Иногда, раз в сто или тысячу лет, человечество открывает или создает нечто, меняющее всё вокруг: пещерные люди почуяли запах дыма и решили исследовать его источник; затем потомки этих людей обнаружили, что железо прочнее камня, через тысячелетия стало известно об электричестве, и так, сравнительно недавно, стало известно о ДНК...
 
Девизом современной науки и техники стало высказывание «меньше, быстрее, легче и умнее». Человек по своей натуре существо любопытное: чем больше мы знаем, тем больше хотим знать. В настоящее время уровень знаний достиг невероятных высот. И теперь, одним из новых человеческих открытий столетия является развитие нанотехнологий.
 
В этой статье мы рассмотрим поразительные технологии, возможность использования которых появилась в результате научных исследований на наномасштабе. Но перед этим, в очередной раз вооружившись блокнотом и ручкой, мы решили узнать у студентов РАУ, что же им известно о нанотехнологиях:
 
- Это суперновые технологии, которые основываются на различных биотехнологических методах, - Давид Будагян, МО, III курс.
- Нанотехнологии – это новое направление в науке, которое может использоваться в медицине, химии, новейшей технике и других областях современной науки, - Эгине Григорян, МО, II курс.
- Что это, точно не знаю, но знаю, что их используют для получения камушков всяких, разноцветных. Я по телевизору недавно такое видела, - Диана Туманян, филология, II курс.
- Я не специалист в этом, поэтому не могу выражать своё мнение относительно этой области, - Айк Оганесян, ПМИ, IV курс.
- Нанотехнологии – это очень современные, навороченные технологии. Они применяются в генетике, физике, медицине, везде в общем, - Виктория Арутюнян, туризм и реклама, IV курс.
- Это технологии, объекты в которых имеют размер в нанометр, - Нерсес Симонян, ПМИ,  III курс.
 
Вот неполный список студентов, поделившихся с нами своими знаниями о нанотехнологиях. Теперь, не вдаваясь в сложные формулы и понятия современной физики и химии, мы попытаемся ответить на этот многогранный и довольно непростой вопрос.
 
Итак, нанотехнологии – это техника манипуляции на атомарном уровне, то есть технологии, оперирующие величинами порядка нанометра (10-9  метра, или одна миллиардная метра), сопоставимыми с размерами атомов.
 
Совсем недавно микроскопические размеры (10-6  метра или одна миллионная метра) считались самыми маленькими из известных человеку. Люди научились создавать микрофоны и микроскопы, исследовать микроорганизмы и микропроцессы и так далее. Однако современная микроэлектроника почти достигла своего теоретического предела. Для достижения большей мощности, прочности, лёгкости и скорости вычислений необходимо перейти на новый, «нано» уровень. Отметим, что частица считается «наночастицей», если хотя бы одно из его измерений (например, ширина) не больше 100 нанометров.
 
Впервые термин «нанотехнологии» был использован профессором Норио Танигучи в его докладе «Основные принципы нанотехнологий» на международной конференции в Токио в 1974 году. Однако сама идея о нанотехнологиях зародилась намного раньше.
 
Концепция о наномире возникла ещё в далёком 1959 году, когда будущий Нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман выступил на Рождественском обеде Калифорнийского Технологического института с лекцией под названием «Внизу полным полно места». В своей работе Фейнман особое внимание обратил на давние высказывание некоторых своих коллег о том, что все великие открытия в науке уже сделаны и заниматься наукой уже неинтересно. Физик считал иначе: он заявил, что всё содержимое британской энциклопедии Britannica можно поместить на булавочной головке. Фейнман предложил представить каждую букву 6-7 битами информации, а информацию хранить не только на поверхности носителя, но и в его объеме. Если для каждого бита использовать 100 атомов, то всю информацию из всех книг на Земле можно будет разметить в кубе объёмом в 0,001 м3, что и означало то, что в атомном мире действительно достаточно места. Естественно, данное утверждения было абстрактным и по большей мере служило вдохновением для учёного мира, нежели каким-то серьёзным научным достижением.
 
Фейнман сообщил, что такой метод хранения информации уже известен биологам, которые в течение нескольких лет изучают такой объект, как молекула ДНК (напомним, что двойная спираль ДНК была открыта в 1953 году Д.Уотсоном и Ф.Криком). Находясь в клеточном ядре, размерами в миллионную метра, молекула ДНК хранит в себе огромное количество информации о «сценарии» развития целого организма. Фейнман описал бесконечные возможности атомного и молекулярного мира, который теперь называют «наномиром».Учёный разбудил воображение коллег, а также дал старт научной гонке в исследованиях атомного мира.
 
Другой исторической вехой в истории развития нанотехнологий стало открытие фуллерена – молекулы   С60, которая является еще одной разновидностью углерода (так же, как и графит ,алмаз, куммулен и др.).

Слева – фуллерен, справа - углеродная нанотрубка

Авторами этого открытия в 1985 году стали трое американских химиков: Роберт Керл, Гарольд Крото и Ричард Смоли.  Фуллерен – это структура, состоящая из 60 атомов углерода. Фуллерен также известен под названием «бакиболл» из-за её красивой сферической формы. Развивая технологии получения фуллеренов, учёные смогли получить углеродные нанотрубки, из которых, как подсчитали теоретики, можно создавать самые прочные волокна в мире, которые почти в 100 раз прочнее и в 6 раз легче стали. Углеродные нанотрубки и фуллерены являются наиболее удивительными открытиями в области современного материаловедения. 
 
 
Теперь, немного узнав о сути нанотехнологий, рассмотрим в каких сферах современной науки и жизни можно применять методы нанотехнологий. Для начала скажем, что развитие наномира отразилось практически на всех сферах науки. Находясь на стыке многих научных и инженерных дисциплин, нанотехнологии нашли себе чрезвычайно разнообразное применение: физика, химия, биология, техника (будь то информационная или бытовая), космонавтика (создание сверхпрочных и теплонепроводящих материалов и покрытий для космических кораблей и др.), энергетика (создание компонентов ядерных реакторов, кабелей для линий электропередач, практически не имеющих сопротивления, т.е. сверхпроводников), коммуникации, потребительские товары (спортивное снаряжение, косметика), вооружение (броня, боеприпасы, компоненты двигателей), охрана окружающей среды (средства сбора загрязнающих веществ, очистки воды и воздуха) и так далее. Мы обсудим наиболее важные из них.
 
В последние 10-15 лет в химии формируются тенденции перехода от исследований в «обычных» условиях – температуры близкие к комнатным, нормальные концентрации и атмосферное давление, к синтезам в условиях с приставкой «сверх». Это химические превращения при сверхвысоких энергиях и сверхнизких температурах, при сверхвысоких давлениях в сверхвысоком вакууме, при сверхмалых концентрациях и с участием сверхмалых частиц. Все эти «сверх» условия достигаются в уже отдельной науке – нанохимии.
 
Интерес химиков  к наночастицам обусловлен целым рядом причин. Главная из них состоит в том, что исследования наночастиц различных элементов периодической системы открывают новые явления в химии, которые невозможно описать на основе известных закономерностей. Особого внимания заслуживают частицы размером меньше нанометра. Это связано с тем, что подобные образования (например, металлов) содержат около 10-ти атомов, которые формируют поверхностную чатицу, практически не имеющую объема и обладающую высокой химической активностью. В то же время известно, что химические свойства и активность частицы можно изменить добавлением одного атома или молекулы. Так, например, оказалось, что наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные оптические свойства. Выявление особенностей влияния размера и количества атомов в частице на физико-химические свойства и реакционную способность представляет собой одну из фундаментальных проблем нанохимии.
 
Методы нанотехнологий бурно развиваются и в биологии, в частности, в медицине. Согласно плану действий в области наномедицины Национального Института Здравоохранения США (NIH), основными целями наномедицины являются: раннее обнаружение и устранение раковых клеток; удаление или замена испорченных компонентов клетки с помощью наномасштабных устройств; создание и внедрение в организм молекулярных насосов (на основе вышеуказанных фуллеренов) для доставки медикаментов и др. Нанотехнологии могут использоваться для решения различных медицинских задач: хранение и извлечение генетической информации, диагностика заболеваний, точечный подбор лекарств на основе хромосомных различий, генная терапия и т.д. Примером использования наночастиц в медицине является так называемы новый класс наночастиц с уникальными оптическими свойствами – наногильзы. Имея диаметр в 20 раз меньший, чем у красных кровяных телец (эритроцитов), они свободно перемещаются по кровеносной системе. К поверхности гильз особым образом прикрепляется специальные белки – антитела, поражающие раковые клетки. Через несколько часов после их введения организм облучают инфракрасным светом, который наногильзы преобразуют в тепловую энергию. Эта энергия и разрушает раковые клетки, причем соседние здоровые клетки при этом практически не повреждаются. Такая уникальная нанотехнология уже успешно протестирована на подопытных мышах с раковыми опухолями. Уже через 10 дней после облучения все больные животные полностью избавились от недуга. Причем, как отмечается, последующие анализы не выявили у них никаких очагов новых злокачественных образований.
 

Эрик Дрекслер, один из «отцов» нанотехнологий

 Конечно, помимо уже реальных и существующих объектов, созданных на базе нанотехнологий, существует большое количество футуристических проектов. Так, например, Эрик Дрекслер, пионер данной области и глава Института Форсайт в           Пало-Альто (Калифорния, США), предложил идею ассемблера. Ассемблер – это наномасштабный робот, который запрограммирован на сборку атомов в наноразмерные компоненты и механизмы. Эта идея ближе к области фантастики, нежели к реальности, но если она хотя бы частично будет реализована, то у учёных и инженеров появится возможность создавать нанороботов, собирающих не только  пыль  и  грязь  (которых можно увидеть во многих фильмах и мультфильмах о будущем), но и конструировать электросхемы и компьютеры из отдельных атомов. 
 
Модель наноробота
Ещё более невероятной и далёкой от реальности кажется идея того же Дрекслера о создании жизни, основанной на репликации искусственно синтезированной ДНК нанороботов. Иными словами через 20-30 лет технологии достигнут такого уровня, что станет реальным создание одного из самых грандиозных и загадочных творений природы – самовоспроизводимого генетического материала. Наряду с этой идеей возникла концепция «серой слизи» - гипотетического сценария конца света, связанного с успехами молекулярных нанотехнологий и предсказывающий, что неуправляемые самореплицирующиеся нанороботы поглотят всю биомассу Земли, выполняя свою программу саморазмножения (данный сценарий известен под названием «экофагия»). Подробно про эту футуристическую концепцию можно прочесть в книге Дрекслера «Машины созидания». 
 
Концептуальный «нано» плеер от компании Morph
 Нанотехнологии – это «мечта» современных маркетологов. Сейчас они пытаются связать всё вокруг со словом «нано»: продукты питания, электротехнику, автомобили и др. Возьмём, например мр3-плееры от Apple – iPod nano, который совсем не содержит наночастиц. Действительно, в настоящее время многие компании используют приставку «нано» (как впрочем и «био») в названиях своей продукции. Подчас трудно отделить реальные нанотехнологические продукты от обычных, которые названы новомодным и привлекательным словом.
 
 
Что ж, подводя итоги, от себя добавим, что теоретические знания о нанотехнологиях развиваются и в нашей республике. Оcтается пожелать нашим физика и химикам успехов в современной гонке за нанотехнологиями будущего.
 
P.S. Будем надеяться, что «серая слизь» останется всего лишь выдумкой одного учёного.
 
Грант Оганесян

 


Оставьте Ваш комментарий
  Имя: 
Комментарий
 
18.12.10 22:07:00 Nare
molodec rodnooooy))))
30.11.10 23:33:00 Jav Narek
Apres Hrant jan!
29.11.10 17:44:00 Прохоров
Молодчина!!!
22.11.10 17:22:00 -
Да,конечно слышал,кстати говоря Нобелевская премия по физике присуждена именно за получение графена,т.е. его и раньше получали,а теперь стало намного легче.Сейчас его используют в качестве фильтра для задержки лигандов различных.
22.11.10 11:11:00 Аветисян Артак
Графит - материал слоистый. Именно из-за этого его свосйства удалось получить графен - двумерный углеродный материал. А теперь представь что из него можно получить.
22.11.10 11:11:00 Аветисян Артак
Графит - материал слоистый. Именно из-за этого его свосйства удалось получить графен - двумерный углеродный материал. А теперь представь что из него можно получить.
22.11.10 11:06:00 Аветисян Артак
Молодцом. Слышал о графите?
21.11.10 01:21:00 Нерс
Грант!
Шикарная работа!желаю тебе творческих успехов!!!
не сбавляй темпов, все будет ок!!
20.11.10 22:00:00 -
Apreeees,hetaqrqir er shat, vprochem kak vsegda!)
20.11.10 21:48:00 -
Всем большое спасибо!
Отвечу:эти методы лечения пока что эксперементальные,так же и многие другие нововведения в медицине(клеточная,генная терапия и др.)Поэтому долгое время они проводятся на подопытных животных.Думаю реальным будет данное лечение рака лет через 3-5лет.Хотя,полагаю,вначале оно будет чрезмерно дорогим.
20.11.10 21:44:00 Ани Аветисян
Молодец Грант!!!Отлично написал=)))
20.11.10 21:38:00 Давид
Занимательная статья.
У меня вопрос : А у людей не пытались лечить опухоль таким способом? Если бы это было возможным, то это было бы просто великолепно, но эта экоФАГия... не зря ж ещё так назвали ;)
20.11.10 21:00:00 Maria Khanamiryan
Отличная статья! Интересная, а главное хорошо предоставлена. Молодец!
20.11.10 20:49:00 Олька
Грант, ты умница!!!очень познавательная и содержательная статья!!!спасибо за ссылку!
20.11.10 19:30:00 Осипов Осип
Премного благодарен))))интересная статья))) кстати идея...напиши про бозон Хиггса))))) вот и будет продолжение твоей статьи)))) правда с химией это не связано))))
20.11.10 18:42:00 Haykuhi Ghazaryan
Спасибо большое, очень интересная статья! Думаю, что дальнейшее развитие нанотехнологий приведет и к развитию медецины.
20.11.10 17:13:00 Гмирук Армен
Молодец Грант!
Статья очень интересная!
20.11.10 15:38:00 АННА ГЕГАМЯН
СУППЕР!!!!!!!!!!!!СПАСИБО ЗА ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ!!!БУДЕМ ОБОГОЩАТЬ СВОИ ЗНАНИЯ!!!!!!
# 89
20.11.10