Le sostanze create sulla loro base sono chiamate nanomateriali e i metodi della loro produzione e utilizzo sono chiamati nanotecnologie. Ad occhio nudo, una persona è in grado di vedere un oggetto con un diametro di circa 10mila nanometri.
Almanac "Understanding Nanotechnology" osserva che nonostante il termine "nanotecnologia" sia diventato molto popolare negli ultimi anni, anche le persone che si sono pronunciate a sostegno dello sviluppo di questo ramo della scienza e della tecnologia hanno spesso un'idea molto approssimativa di cosa c'è in gioco. È significativo che nel dizionario accademico dell'American English Webster Dictionary del 1966 la parola "nanotecnologia" non compaia, nonostante il fatto che la ricerca nella nanosfera fosse stata condotta da molto tempo a quel tempo.
Per la prima volta, gli Stati Uniti hanno stanziato ingenti fondi di bilancio per lo sviluppo della nanotecnologia sotto il presidente Bill ClintonBill Clinton. In un discorso che annunciava questo fatto (rilasciato nel 2000), Clinton ha spiegato che la nanotecnologia rende possibile creare un materiale dieci volte più resistente dell'acciaio da un pezzo di materia delle dimensioni di una zolletta di zucchero. Questa definizione è ora percepita come volgare e assolutamente primitiva, ma non vi è alcuna garanzia che le attuali definizioni di nanotecnologia nel prossimo futuro non diventeranno obsolete e non sembreranno un anacronismo da incubo. Probabilmente la migliore possibilità di sopravvivenza è la definizione data da Rita Colwell Rita Colwell, direttrice della National Science Foundation, USA: "La nanotecnologia è una porta per un altro mondo".
La spesa globale per progetti di nanotecnologia ora supera i 9 miliardi di dollari all'anno. Gli Stati Uniti ora rappresentano circa un terzo degli investimenti mondiali nella nanotecnologia. Altri importanti attori in questo campo - Unione europea e Giappone. La ricerca in questo settore viene condotta attivamente anche nei paesi dell'ex Unione Sovietica, Australia, Canada, Cina, Corea del Sud, Israele, Singapore, Brasile e Taiwan. Le previsioni mostrano che entro il 2015 il numero totale di dipendenti di vari rami dell'industria nanotecnologica può raggiungere i 2 milioni di persone e il costo totale dei beni prodotti utilizzando nanomateriali sarà di almeno diverse centinaia di miliardi di dollari e forse si avvicinerà a $ 1 trilione.
La nanotecnologia è solitamente divisa in tre tipi. L'applicazione industriale delle nanoparticelle nelle vernici e nei cosmetici per auto è un esempio di nanotecnologia "incrementale". Le nanotecnologie "evolutive" sono rappresentate da sensori su nanoscala che utilizzano le proprietà fluorescenti dei punti quantici (da 2 a 10 nanometri di diametro) e le proprietà elettriche dei nanotubi di carbonio (da 1 a 100 nanometri di diametro), sebbene questi sviluppi siano ancora agli inizi. Le nanotecnologie "radicali" non sono ancora state trovate, possono essere viste solo nei thriller di fantascienza. Dovremmo anche aspettarci la convergenza di queste tre tecnologie.
Tuttavia, il passaggio dalla produzione di laboratorio alla produzione di massa è irto di problemi significativi e la lavorazione affidabile dei materiali su scala nanometrica nel modo richiesto è ancora molto difficile da implementare dal punto di vista economico. Attualmente, i nanomateriali vengono utilizzati per la produzione di rivestimenti protettivi e che assorbono la luce, attrezzature sportive, transistor, diodi emettitori di luce, celle a combustibile, farmaci e attrezzature mediche, materiali per l'imballaggio alimentare, cosmetici e abbigliamento. Le nanoimpurità a base di ossido di cerio vengono già aggiunte al gasolio, il che consente di aumentare l'efficienza del motore del 4-5% e di ridurre l'inquinamento dei gas di scarico. Nel 2002, la Coppa Davis è stata la prima a utilizzare palline da tennis potenziate dalla nanotecnologia.
In totale, le industrie americane e di altri paesi sviluppati ora utilizzano la nanotecnologia nella produzione di almeno 80 gruppi di prodotti di consumo e oltre 600 tipi di materie prime, componenti e attrezzature industriali. Negli Stati Uniti, gli stanziamenti federali per i soli programmi e progetti di nanotecnologia sono aumentati da 464 milioni di dollari nel 2001 a 1 miliardo di dollari nel 2005. Secondo il Congressional Research Service degli Stati Uniti, nel 2006 gli Stati Uniti prevedono di stanziare 1,1 miliardi di dollari per questi scopi (e governi statali).
Nanodomani senza nuvole
Negli ultimi anni sono state pubblicate molte previsioni ottimistiche sulle applicazioni della nanotecnologia. Le proprietà dei materiali su scala nanometrica differiscono da quelle su larga scala a causa del fatto che su scala nanometrica l'area superficiale per unità di volume è estremamente ampia. Le nanotecnologie possono cambiare radicalmente i metodi attualmente utilizzati in microelettronica, optoelettronica e medicina. Pertanto, la nanotecnologia ha un potenziale davvero gigantesco.
Il famoso scienziato Jay Storrs HallJ. Storrs Hall, autore del popolare libro di scienza "Nanofuture" Nanofuture: What's Next For Nanotechnology, afferma che la nanotecnologia cambierà radicalmente tutte le aree della vita umana, sulla cui base si possono creare beni e prodotti il cui utilizzo rivoluzionerà interi settori dell'economia, tra cui i nanosensori per l'identificazione rifiuto tossico industrie chimiche e biotecnologiche, droghe, agenti di guerra chimica, esplosivi e agenti patogeni, nonché filtri per nanoparticelle e altri dispositivi di purificazione progettati per rimuoverli o neutralizzarli. Un altro esempio di nanosistemi promettenti nel prossimo futuro sono i cavi elettrici in nanotubi di carbonio, che condurranno la corrente ad alta tensione meglio dei fili di rame e allo stesso tempo pesano da cinque a sei volte meno. I nanomateriali ridurranno significativamente il costo dei convertitori catalitici automobilistici che puliscono i gas di scarico impurità nocive, poiché con il loro aiuto è possibile ridurre di 15-20 volte il consumo di platino e altri metalli preziosi, che vengono utilizzati in questi dispositivi. Ci sono tutte le ragioni per credere che i nanomateriali troveranno ampia applicazione nell'industria della raffinazione del petrolio e in tale settore zone più recenti bioindustrie come la genomica e la proteomica.
Il fisico Ted Sargent, autore di The Dance of Molecules: How Nanotechnology is Changing Our Lives, scrive che esiste un progetto per creare un nanosistema per l'introduzione di farmaci che modificano determinate funzioni biologiche all'interno degli organismi viventi, ad esempio per sviluppare o rafforzare l'immunità contro specifici patogeni. Ray Kurzweil, autore di Fantatic Voyage: Live Long Enough to Live Ever, prevede che si possano creare dottori nanorobot in grado di "vivere" all'interno del corpo umano, riparando o prevenendo eventuali danni che si verificano.
Teoricamente, le nanotecnologie possono fornire a una persona l'immortalità fisica grazie al fatto che la nanomedicina può rigenerare all'infinito le cellule morenti. Secondo Scientific American, dispositivi medici delle dimensioni di un francobollo appariranno nel prossimo futuro. Sarà sufficiente metterli sulla ferita. Questo dispositivo eseguirà autonomamente un esame del sangue, determinerà quali farmaci utilizzare e li inietterà nel sangue.
Si prevede che già nel 2025 appariranno i primi robot basati sulla nanotecnologia. È teoricamente possibile che siano in grado di costruire qualsiasi oggetto da atomi già pronti. La nanotecnologia ha il potenziale per rivoluzionare l'agricoltura. I robot molecolari saranno in grado di produrre cibo, sostituendo piante e animali agricoli. Ad esempio, è teoricamente possibile produrre latte direttamente dall'erba, aggirando l'anello intermedio: una mucca. Le nanotecnologie possono anche stabilizzare la situazione ecologica. Le nuove industrie non produrranno rifiuti che avvelenano il pianeta. Incredibili prospettive si aprono anche nel campo dell'informatica. I nanorobot sono in grado di realizzare il sogno della fantascienza sulla colonizzazione di altri pianeti: questi dispositivi saranno in grado di creare su di essi l'habitat necessario per la vita umana. Josh Wolfe, redattore del Forbes/Wolfe Nanotech Report, scrive: "Il mondo sarà semplicemente ricostruito. La nanotecnologia scuoterà tutto sul pianeta".
Breve nanostoria
Lo storico della scienza Richard BookerRichard D. Booker osserva che è estremamente difficile creare una storia della nanotecnologia per due motivi: in primo luogo, l '"offuscamento" del concetto stesso. Ad esempio, le nanotecnologie spesso non sono "tecnologie" nel senso comune del termine. In secondo luogo, l'umanità ha sempre cercato di sperimentare la nanotecnologia senza nemmeno saperlo.
Charles PooleCharles P. Poole, autore del libro "Introduction to Nanotechnology", fa un esempio illustrativo: la cosiddetta "Lycurgus Cup" è conservata al British Museum (le pareti della coppa raffigurano scene della vita di questo grande spartano legislatore), realizzato da antichi artigiani romani - contiene particelle microscopiche di oro e argento aggiunte al vetro. Sotto un'illuminazione diversa, il calice cambia colore, dal rosso scuro al dorato chiaro. Tecnologie simili sono state utilizzate per creare vetrate nelle cattedrali europee medievali.
Il filosofo greco Democrito può essere considerato il padre della nanotecnologia. Intorno al 400 a.C. Fu il primo a usare la parola "atomo", che in greco significa "indistruttibile", per descrivere la più piccola particella di materia. Nel 1661, il chimico irlandese Robert Boyle Robert Boule pubblicò un articolo in cui criticava l'affermazione di Aristotele secondo cui tutto sulla Terra è costituito da quattro elementi: acqua, terra, fuoco e aria (la base filosofica dei fondamenti dell'allora alchimia, chimica e fisica ). Boyle ha sostenuto che tutto è costituito da "corpuscoli" - parti ultra-piccole che, in diverse combinazioni, formano varie sostanze e oggetti. Successivamente, le idee di Democrito e Boyle furono accettate dalla comunità scientifica.
Probabilmente la prima volta storia moderna La svolta nanotecnologica fu raggiunta dall'inventore americano George Eastman George Eastman (in seguito fondò la famosa azienda Kodak), che realizzò pellicole fotografiche (questo accadde nel 1883).
1905 Il fisico svizzero Albert Einstein ha pubblicato un articolo in cui ha dimostrato che la dimensione di una molecola di zucchero è di circa 1 nanometro.
1931 I fisici tedeschi Max Knoll ed Ernst Ruska hanno creato un microscopio elettronico, che per la prima volta ha permesso di studiare nano-oggetti.
1968 Alfred Cho Alfred Cho e John Arthur John Arthur, dipendenti della divisione scientifica dell'azienda americana Bell, hanno sviluppato le basi teoriche della nanotecnologia nel trattamento delle superfici.
1974 Il fisico giapponese Norio Taniguchi ha coniato il termine "nanotecnologia" per riferirsi a meccanismi di dimensioni inferiori a un micron. La parola greca "nanos" significa "nano", si riferisce a miliardesimi di un intero.
1981 I fisici tedeschi Gerd Binnig e Heinrich Rohrer hanno creato un microscopio in grado di mostrare i singoli atomi.
1985 I fisici americani Robert CurlRobert Curl, Harold KrotoHarold Kroto e Richard SmaleyRichard Smalley hanno creato una tecnologia che consente di misurare con precisione oggetti con un diametro di un nanometro.
1986 La nanotecnologia è diventata nota al grande pubblico. Il futurista americano Eric Drexler Eric Drexsler ha pubblicato un libro in cui prevedeva che la nanotecnologia avrebbe presto iniziato a svilupparsi rapidamente.
1989 Donald EiglerDonald Eigler, un dipendente di IBM, ha tracciato il nome della sua azienda con atomi di xeno.
1993 Gli Stati Uniti iniziarono ad assegnare il Premio Feynman, che prende il nome dal fisico Richard P. Feynman, che tenne un discorso profetico nel 1959 in cui dichiarò che molti problemi scientifici sarebbero stati risolti solo quando gli scienziati avessero imparato a lavorare a livello atomico. Nel 1965 Feynman ricevette il Premio Nobel per la ricerca nel campo dell'elettrodinamica quantistica - ora è una delle aree della nanoscienza.
1998 Il fisico olandese Seez Dekker ha creato il transistor basato sulla nanotecnologia.
1999 I fisici americani James Tour James Tour e Mark Reid Mark Reed hanno stabilito che una singola molecola è in grado di comportarsi allo stesso modo delle catene molecolari.
anno 2000. L'amministrazione statunitense ha sostenuto la creazione della National Nanotechnology Initiative. La ricerca sulle nanotecnologie ha ricevuto finanziamenti governativi. Poi sono stati stanziati 500 milioni di dollari dal bilancio federale.
2001 - Mark A. Ratner, autore di Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea, ritiene che la nanotecnologia sia diventata parte della vita umana nel 2001. Poi hanno avuto luogo due eventi significativi: l'influente rivista scientifica Science ha definito le nanotecnologie la "svolta dell'anno" e l'influente rivista economica Forbes l'ha definita "una nuova idea promettente". Al giorno d'oggi, in relazione alle nanotecnologie, viene periodicamente utilizzata l'espressione "nuova rivoluzione industriale".
La minaccia del Fantasma
La storia testimonia inconfutabilmente che quasi tutte le invenzioni utili e gli sviluppi scientifici e tecnologici non solo contribuiscono allo sviluppo dell'economia, ma espongono anche l'umanità a pericoli nuovi e talvolta difficili da prevedere.
Nel 2004 il Credit Suisse First Boston ha pubblicato un rapporto analitico sul futuro della nanotecnologia. Sostiene che la nanotecnologia è una classica "tecnologia generica". Altre tecnologie di uso generale: motori a vapore, elettricità e linee ferroviarie- divenne la base per le rivoluzioni industriali. Innovazioni di questo tipo di solito iniziano come tecnologie molto grezze con casi d'uso limitati, ma poi si diffondono rapidamente ad altre aree della vita. Questo porta all'inizio del "processo di distruzione creativa" (un processo in cui nuova tecnologia o il prodotto fornisce nuove funzionalità e soluzioni migliori, con conseguente sostituzione completa della tecnologia o del prodotto precedente. Così l'elettricità ha sostituito il vapore e la posta elettronica ha sostituito il telegrafo). Nel prossimo futuro, la distruzione creativa non solo continuerà, ma accelererà anche e la nanotecnologia ne sarà il fulcro. Conclusione: "È probabile che la maggior parte delle società quotate nell'attuale Dow Jones Industrial Index non ci saranno tra vent'anni".
Eric Drexler, fondatore e capo della ricerca presso il Foresight Institute e autore del libro Engines of Creation, sottolinea che oggi l'acquirente di un prodotto industriale paga per il suo design, i materiali, la manodopera, i costi di produzione, il trasporto, lo stoccaggio e l'organizzazione di vendita. Se le nanofabbriche possono produrre una vasta gamma di prodotti in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo, la maggior parte di queste operazioni diventeranno superflue. Pertanto, non è noto in che modo la nanoproduzione influirà sui prezzi e sulla disoccupazione. La flessibilità della produzione di nanotecnologie e la capacità di produrre prodotti radicalmente migliori significa che i beni convenzionali non possono competere con i prodotti di nanofabbrica in molte aree. Se la tecnologia della nanofabbrica è di proprietà o controllata da una qualsiasi entità, potrebbe portare a una "nuova monopolizzazione".
Il Center for Responsible Nanotechnology Research Center for Responsible Nanotechnology prevede che, secondo gli standard odierni, i prodotti nanotecnologici saranno eccezionalmente preziosi. Un monopolio consentirà ai proprietari di tecnologia di fissare prezzi elevati per tutti i prodotti per profitti elevati. Tuttavia, ciò significa che milioni di persone bisognose non avranno accesso a tecnologie vitali a basso costo. Nel corso del tempo, la concorrenza farà abbassare i prezzi, ma all'inizio è molto probabile che emerga un monopolio. Inoltre, i paesi "poveri" del mondo non hanno la capacità di finanziare la nanoricerca. È anche improbabile che possa esistere un mercato commerciale non regolamentato per la nanotecnologia.
Ci sono anche altri aspetti del problema. Terroristi e criminali che hanno avuto accesso alle nanotecnologie possono causare danni significativi alla società. Le armi chimiche e biologiche saranno più pericolose e sarà molto più facile nasconderle. Sarà possibile creare nuovi tipi di armi per uccidere a distanza, che saranno molto difficili da rilevare o neutralizzare. Anche la cattura di un criminale dopo aver commesso un tale crimine diventerà più complicata. D'altra parte, lo stato acquisirà nuove opportunità. È teoricamente possibile creare supercomputer molto piccoli ea basso costo in grado di eseguire programmi discreti per monitorare costantemente la popolazione. È possibile produrre un numero enorme di dispositivi di sorveglianza a un costo abbastanza modesto. Con la capacità di costruire miliardi di dispositivi complessi a un costo combinato di pochi dollari, qualsiasi tecnologia automatizzata che può essere applicata a una persona può essere applicata a tutti. Qualsiasi scenario di controllo fisico o psicologico che utilizzi i limiti della nanotecnologia sembrerà fantascientifico e non plausibile.
Le novità e i cambiamenti nel solito modo di vivere possono portare ad allentare le fondamenta della società. Ad esempio, i dispositivi medici che rendono relativamente facile modificare la struttura del cervello o stimolarne alcune parti per ottenere effetti che imitano qualsiasi forma di attività mentale possono diventare la base della "tossicodipendenza nanotecnologica".
La nanotecnologia ha anche un brillante futuro militare. Oggi la ricerca militare nel mondo si svolge in sei aree principali: tecnologie per creare e contrastare "l'invisibilità", risorse energetiche, sistemi di auto-guarigione (ad esempio, che consentono di riparare automaticamente la superficie danneggiata di un carro armato o di un aereo o di modificare il suo colore), comunicazioni, nonché dispositivi per il rilevamento dell'inquinamento chimico e biologico. Già nel 1995, David E. Jeremiah, un ex membro del Joint Chiefs if Staff, dichiarò: "La nanotecnologia ha il potenziale per cambiare radicalmente l'equilibrio del potere, anche più delle armi nucleari".
È possibile immaginare un dispositivo delle dimensioni del più piccolo insetto (circa 200 micron) in grado di trovare persone non protette e iniettare loro veleni. La dose letale di tossina botulinica è di 100 nanogrammi, ovvero circa 1/100 del volume dell'intero dispositivo. 50 miliardi di queste armi - sufficienti per uccidere ogni persona sulla Terra - possono essere riposte in una valigia. Le armi da fuoco diventeranno molto più potenti e i proiettili raggiungeranno la direzione. La tecnologia aerospaziale potrebbe essere molto più leggera e migliore, prodotta con poco o nessun metallo, rendendo molto più difficile il rilevamento con il radar. I computer integrati ti permetteranno di attivare qualsiasi tipo di arma a distanza e fonti di alimentazione più compatte miglioreranno notevolmente le capacità dei robot da combattimento.
L'analista Tom McCarthy, autore di "Molecular Nanotechnology and the World System", sostiene che la nanotecnologia contribuirà a ridurre il potere economico dei singoli stati. Nel corso delle ostilità, gli eserciti preferiranno distruggere le persone, piuttosto che le attrezzature militari o le imprese industriali. Le nanotecnologie consentiranno di organizzare la produzione industriale anche in regioni prive di risorse minerarie. Renderanno i piccoli gruppi abbastanza autosufficienti, il che può contribuire alla disintegrazione degli stati.
Valutazione del rischio
Gli Stati Uniti e altri paesi stanno cercando di valutare il rischio dell'applicazione e del miglioramento della nanotecnologia. Tuttavia, negli Stati Uniti i finanziamenti per l'analisi delle potenziali minacce all'uso dei nanomateriali sono ancora molto ridotti.
Secondo gli esperti del Project on Emerging Nanotechnologies, il loro importo totale è di soli 39 milioni di dollari, ovvero solo il 4% di tutti gli stanziamenti per le nanotecnologie provenienti dal tesoro federale. Anche il numero di progetti per i quali sono stanziati questi fondi è piuttosto modesto: circa 160.
Alle udienze della House Science Committee, i rappresentanti dei movimenti ambientalisti e delle corporazioni industriali hanno dichiarato all'unanimità che il costo per chiarire gli aspetti ambientali e medici dell'uso dei nanomateriali dovrebbe essere compreso tra il 10 e il 20 percento di tutta la spesa pubblica per le nanotecnologie.
Questo stato di cose ha già causato molti avvertimenti allarmanti da parte degli esperti. Le nanoparticelle penetrano facilmente nel corpo umano e animale attraverso la pelle, il sistema respiratorio e tratto gastrointestinale. Ora non c'è dubbio che alcuni nano-oggetti possano avere un effetto tossico sulle cellule di vari tessuti. In particolare, i nanotubi di carbonio, che sono considerati uno dei nanomateriali più promettenti del prossimo futuro, hanno un tale impatto.
La situazione è complicata dal fatto che molte nanostrutture sono prodotte non da una, ma da diversi metodi. Questa circostanza aumenta la gamma di rischi che i lavoratori dell'industria delle nanotecnologie possono affrontare o già affrontano. D'altra parte, dà motivo di presumere che esteriormente gli stessi nanoprodotti fabbricati sulla base di tecnologie diverse avranno un impatto diverso sull'uomo e sul suo ambiente.
Nel dicembre 2004, il Science Policy Council della US Environmental Protection Agency ha istituito un gruppo di lavoro di esperti incaricato di preparare un libro bianco per discutere i pericoli delle applicazioni delle nanotecnologie. Esattamente un anno dopo, è stata pubblicata una bozza di questo documento.
Gli autori del progetto di Libro bianco iniziano definendo l'oggetto della loro analisi. Definiscono le nanotecnologie come "ricerca e sviluppo a livello atomico, molecolare e macromolecolare su una scala da uno a cento nanometri; la creazione e l'uso di strutture, dispositivi e sistemi artificiali che, a causa delle loro dimensioni ultra ridotte, hanno essenzialmente nuove proprietà e funzioni; la manipolazione della materia su scala atomica delle distanze". Questa definizione è sufficientemente ampia da includere non solo materiali e prodotti esistenti, ma anche quei sistemi che appariranno solo tra dieci o vent'anni.
Tuttavia, fino ad ora, le informazioni sulle conseguenze del rilascio incontrollato di nanoparticelle nell'ambiente rimangono piuttosto scarse. Gli autori del progetto di Libro bianco sottolineano la necessità di colmare quanto prima queste lacune informative. Sottolineano che lo studio serio del comportamento delle nanoparticelle nell'ambiente è iniziato solo di recente. È noto, ad esempio, che le nanoparticelle possono accumularsi nell'aria, nel suolo e nelle acque reflue, ma la scienza non dispone ancora di dati per modellare accuratamente tali processi. Le nanoparticelle possono essere distrutte dalla luce e dalle sostanze chimiche, nonché dal contatto con i microrganismi, ma questi processi non sono ancora ben compresi. I nanomateriali, di norma, entrano in trasformazioni chimiche più facilmente di oggetti più grandi della stessa composizione, e quindi sono in grado di formare composti complessi con proprietà precedentemente sconosciute. Questa circostanza aumenta le prospettive tecnologiche dei nanooggetti e allo stesso tempo rende necessaria una particolare attenzione ai rischi ad essi associati.
Un'altra area poco esplorata sono le conseguenze dei contatti tra nanoparticelle e cellule e tessuti viventi. Non c'è dubbio che molti nanomateriali abbiano un effetto tossico. Ad esempio, l'inalazione di nanoparticelle di polistirene non solo provoca l'infiammazione del tessuto polmonare, ma provoca anche la trombosi dei vasi sanguigni. Esistono prove che le nanoparticelle di carbonio possono causare disturbi cardiaci e sopprimere l'attività del sistema immunitario. Esperimenti su pesci d'acquario e i cani hanno dimostrato che i fullereni, molecole di carbonio sferiche poliatomiche di pochi nanometri di diametro, possono distruggere il tessuto cerebrale. La penetrazione delle nanoparticelle nella biosfera è irta di molte conseguenze, che non possono ancora essere previste a causa della mancanza di informazioni.
Gli autori del Libro bianco raccomandano vivamente di accelerare la conduzione di ricerche su larga scala volte a chiarire i pericoli ei rischi associati all'inquinamento ambientale da nanoparticelle. In particolare, è necessario scoprire in che modo avviene la biodegradazione delle nanoparticelle e come influisce sulle catene ecologiche della fauna selvatica.
Clarence Davis è giunto a conclusioni simili. Clarens Davies, Research Fellow, Woodrow Wilson Center, autore di Managing the Effect of Nanotechnology. Osserva che la nanotecnologia è una "nuova realtà" che non è ancora soggetta alla regolamentazione statale. È estremamente difficile utilizzare le leggi esistenti per questo scopo. Pertanto, è urgente creare una legislazione fondamentalmente nuova, nuovi meccanismi e istituzioni di regolamentazione (compresi quelli internazionali), altrimenti il genio potrebbe uscire dalla bottiglia e le conseguenze di ciò potrebbero essere le più spiacevoli.
C'è un boom di investimenti nella nanoindustria nel mondo. La maggior parte degli investimenti nelle nanotecnologie proviene da Stati Uniti, UE, Giappone e Cina. Quantità pubblicazioni scientifiche, brevetti e riviste è in continua crescita. Ci sono previsioni per la creazione entro il 2015 di beni e servizi per un valore di 1 trilione di dollari, compresa la creazione di un massimo di 2 milioni di posti di lavoro.
In Russia, il Ministero dell'Istruzione e della Scienza ha creato un Consiglio scientifico e tecnico interdipartimentale sul problema delle nanotecnologie e dei nanomateriali, le cui attività sono volte a mantenere la parità tecnologica nel mondo futuro. Per lo sviluppo delle nanotecnologie in generale e della nanomedicina in particolare, è in preparazione l'adozione del programma obiettivo federale per il loro sviluppo. Questo programma includerà la formazione di un certo numero di specialisti a lungo termine.
I successi della nanomedicina descritti nel secondo capitolo dell'abstract saranno disponibili, secondo varie stime, solo tra 40-50 anni. Tuttavia, una serie di recenti scoperte, sviluppi e investimenti nella nanoindustria hanno portato al fatto che sempre più analisti stanno spostando questa data verso il basso di 10-15 anni, e forse questo non è ancora il limite.
Con l'aiuto dei progressi della nanotecnologia in generale, e della nanomedicina in particolare, sarà possibile impiantare nanodispositivi nel cervello umano, moltiplicando la conoscenza umana e la velocità del suo pensiero. Queste previsioni, compreso il potenziale per il raggiungimento dell'immortalità personale, sono diventate uno dei principali fattori nell'emergere di una nuova tendenza filosofica: il transumanesimo, secondo il quale la specie umana non è la corona dell'evoluzione, ma un anello intermedio. Questa specie deve ancora subire un radicale aumento delle sue capacità intellettuali e fisiche.
Naturalmente, i problemi vanno di pari passo con i risultati, ad esempio la biocompatibilità dei nanomateriali e ciò che è poco studiato, le possibili conseguenze dannose per la salute umana dell'introduzione di nanoparticelle e microdispositivi nel corpo. Gli studi scientifici dedicati ai rischi delle nanotecnologie sono pubblicati incomparabilmente meno dei lavori che ne affermano la superiorità e la necessità.
La nanomedicina e la nanotecnologia in generale sono campi nuovi e ci sono poche prove sperimentali dei loro effetti avversi. La mancanza di conoscenza su come le nanoparticelle si adatteranno ai processi biochimici nel corpo umano è motivo di particolare preoccupazione. Un recente articolo sull'Australian Medical Journal afferma che le norme di sicurezza per i nanofarmaci possono richiedere metodi di valutazione del rischio unici, data la novità e la diversità dei prodotti, l'elevata mobilità e reattività delle nanoparticelle ingegnerizzate, e che la loro implementazione nella pratica causerà un offuscamento della diagnostica e classificazioni terapeutiche dei farmaci e "dispositivo di trattamento". Attualmente, alcuni scienziati stanno parlando di problemi ancora più globali della nanomedicina, mettendo in discussione la sua esistenza come una vera e propria scienza, tra loro - uno dei massimi esperti mondiali di nanotossicologia - Günther Oberdoster, Professore di Tossicologia presso il Dipartimento di Medicina Ambientale presso il Università di Rochester. “In molti modi, le promesse della nanomedicina sono una pazzia. In effetti, molte cose sembrano molto promettenti, ma finora sono stati condotti solo studi sugli animali per dimostrare come funziona", afferma Oberdoster.
Oltre agli ovvi rischi potenziali per i pazienti, esistono altri rischi tossicologici associati alla nanomedicina. Ci sono anche problemi con lo smaltimento dei nanorifiuti e l'inquinamento. ambiente come risultato della produzione di preparati e materiali nanomedici. "Anche questi potenziali rischi devono essere valutati attentamente", afferma Oberdoster. "Finora, questo non è stato fatto."
Scienziati russi hanno scoperto che nell'ambiente umano esiste un numero enorme di nanoparticelle biologicamente attive che entrano nel corpo umano senza controllo medico e colpiscono il corpo umano lontano dal più nel modo migliore. Ad esempio, l'inalazione di nanoparticelle di polistirene non solo provoca l'infiammazione del tessuto polmonare, ma provoca anche la trombosi dei vasi sanguigni. Esistono prove che le nanoparticelle di carbonio possono causare disturbi cardiaci e sopprimere l'attività del sistema immunitario. Esperimenti su pesci d'acquario e cani hanno dimostrato che i fullereni, molecole di carbonio sferiche poliatomiche di pochi nanometri di diametro, possono distruggere il tessuto cerebrale. La penetrazione delle nanoparticelle nella biosfera è irta di molte conseguenze, che non possono ancora essere previste a causa della mancanza di informazioni.
Molti credono che lo sviluppo della nanomedicina porterà a una serie di problemi sociali. Eric Drexler, un classico nel campo degli sviluppi e delle previsioni nanotecnologiche, ha osservato che la creazione di tecnologia per la produzione di replicatori può, ad esempio, contribuire a forme dispotiche di governo (organizzazione della sorveglianza della popolazione, controllo del corpo umano e mente).
La disuguaglianza sociale può aumentare, soprattutto nelle prime fasi dell'introduzione dei risultati della nanotecnologia in medicina, quando il costo di nuovi farmaci e metodi sarà ancora piuttosto elevato. Ciò aggraverà alcuni dei problemi morali che già esistono nella medicina moderna.
Un aumento significativo dell'aspettativa di vita richiederà una revisione della legislazione sulle pensioni e aggraverà il problema della sovrappopolazione della terra.
Il problema principale per il nostro Paese è il passaggio dalla ricerca scientifica di laboratorio alla produzione industriale economicamente vantaggiosa. Mentre nel mondo gli investimenti pratici nella nanotecnologia sono i più redditizi, in Russia finora poche aziende private e individui osano investire nella nanotecnologia.
Un altro problema che Drexler ha chiamato il problema del "gray goo" è ampiamente discusso. Stiamo parlando di una possibile perdita di controllo sulle nanoparticelle, che inizieranno a moltiplicarsi in maniera incontrollata. Tuttavia, gli scienziati ritengono che la soluzione a questo problema non sia così difficile, soprattutto rispetto al problema principale della creazione di queste particelle.
La nanotecnologia cambierà radicalmente la vita dell'umanità, creando nuove prospettive per ogni persona non solo nel campo dei servizi domestici, ma anche nel campo della salute. L'impatto positivo delle nanotecnologie su tutte le sfere della vita umana supera indubbiamente i pericoli che accompagnano le sue applicazioni specifiche e che richiedono precauzioni specifiche.
La nanotecnologia non è solo risultati scientifici e tecnici. L'emergere di questa scienza segna un cambiamento fondamentale nella conoscenza del mondo e nell'interazione di varie discipline scientifiche e varie industrie. La nanotecnologia è una direzione interdisciplinare nello sviluppo della scienza e della tecnologia. Combina fisica, chimica, biologia, informatica e, senza dubbio, molte altre grandi scoperte devono essere fatte nel campo della nanotecnologia che possono cambiare il mondo esistente.
Conclusione
Si può concludere che la nanotecnologia sta gradualmente prendendo un posto sempre più importante nelle nostre vite. L'introduzione delle nanotecnologie nelle nostre vite può facilitarlo notevolmente e lo sviluppo della nanotecnologia nel campo della medicina aiuterà a combattere le malattie più terribili dell'umanità, ad esempio, malattie oncologiche. In un lontano futuro, lo sviluppo della nanomedicina potrebbe persino portare al raggiungimento dell'immortalità. I campi di applicazione delle nanotecnologie sono numerosi. E il campo di applicazione di queste tecnologie aumenta di giorno in giorno e promette molte cose più interessanti.
Allo stesso tempo, molti stanno aspettando la prossima "rivoluzione industriale" dalle nanotecnologie, che un tempo erano realizzate con tecnologie micro o informatiche. Sì, possono risolvere alcuni dei nostri problemi più urgenti, ma troppo non è ancora chiaro sulla nanotecnologia. Non è ancora del tutto chiaro quanto siano innocui i nanomateriali per l'uomo e quali effetti collaterali possano avere, in altre parole quali restrizioni esistano per il loro utilizzo. Ci vuole ancora molto tempo per migliorare le tecnologie esistenti al punto da poter parlare di rivoluzione tecnica.
Possiamo affermare con sicurezza che la nanotecnologia è la scienza del futuro.
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13. Robert A. Freitas Jr., "Progettazione esplorativa nella nanotecnologia medica: un globulo rosso artificiale meccanico", cellule artificiali, sostituti del sangue e immobili. Biotecnologia. 26(1998):411-430.
14. "Magia dei microchip". "Nel mondo della scienza", novembre 2002, pp. 6-15.
15. Microscopia a scansione di sonda di biopolimeri. ed. I.V.Yaminsky. M., "Il mondo scientifico", 2007.
17. Isaac Asimov, "C'è qualcuno?" Ace Books, New York, 1967.
18. Robert CW Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Traduzione russa: Robert Ettinger. prospettive di immortalità. M., "Il mondo scientifico", 2003
19. Robert A. Freitas Jr., Nanomedicina. vol. 1: Basic Capabilities". Landes Bioscience, Austin, Tx, 2009. Una traduzione russa è in preparazione per la pubblicazione.
20. RF Feynman, "Sicuramente stai scherzando, signor Feynman?", ed. "Dinamiche regolari e caotiche", 2001
21. A. MacKinnon, "Quantum gears: a simple mechanical system in the quantum regime", Nanotechnology 13 (ottobre 2002) 678-681. Il testo è disponibile online all'indirizzo http://arxiv.org/abs/cond-mat/0205647.
22. "Quantum computing: pro e contro" (raccolta). Izhevsk, 1999.
23. CD Howe. Nanotecnologia: rivoluzione lenta. Forrester Research Corporation, agosto 2002, Cambridge, Maryland, USA, 21 p.
24. SB Nesterov. Nanotecnologia. Stato attuale e prospettive. "Nuove tecnologie dell'informazione". Abstracts del XII International Student School-Seminario-M.: MGIEM, 2004, 421 pp., pp. 21-22.
25. I.V. Artyukhov, V.N. Kemenov, S.B. Nesterov. Tecnologie biomediche. Panoramica dello stato e della direzione dei lavori. Materiali del 9° Convegno Tecnico Scientifico "Scienza e Tecnologia del Vuoto" - M.: MIEM, 2002, p. 244-247
26. I.V. Artyukhov, V.N. Kemenov, S.B. Nesterov. Nanotecnologie, biologia e medicina. Materiali del 9° Convegno Tecnico Scientifico "Scienza e Tecnologia del Vuoto" - M.: MIEM, 2002, p. 248-253
27. http://refdb.ru/look/1075853.html
28. http://www.gradusnik.ru/rus/doctor/nano/w57k-nanomed1/
29. http://dok.opredelim.com/docs/index-13571.html
30. http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2012/fknt/osipova/library/article5.htm
L'abstract affronta il problema tecnologie innovative ovvero la nanotecnologia. SOMMARIO.
Introduzione……………………………………………>…………………
Riassunto…………………………………………>…………………
1. La storia dell'emergere della nanotecnologia………………………..
2. Disposizioni fondamentali……………………………………..
2.1 Microscopia a forza atomica……………………………….
2.2 Nanoparticelle……………………>…………….
2.3 Autorganizzazione delle nanoparticelle………………………………
3. Nanotecnologie e società……………………………………..
3.1 Impatto delle nanotecnologie sui principali ambiti sociali…..
3.2 Nanotecnologie ed etica………………………………………..
3.3 Nanotecnologie e stile di vita umano………………….
Conclusione………………………………………>…………..
Riferimenti………………………………………>…………..
ANNOTAZIONE
L'abstract considera il tema delle tecnologie innovative, in particolare le nanotecnologie. Vengono descritte la storia dello sviluppo della nanotecnologia, le disposizioni fondamentali della nanotecnologia come scienza, nonché la loro influenza sulla vita della società, su varie sfere sociali. Viene indicata l'interrelazione delle nanotecnologie con concetti filosofici come l'etica e la moralità. Vengono proposte prospettive di sviluppo delle nanotecnologie.
INTRODUZIONE
Il 21° secolo è arrivato e tutti sono naturalmente preoccupati per il futuro, per lo sviluppo della scienza e della tecnologia nel prossimo secolo. L'umanità sarà in grado di sconfiggere terribili malattie (cancro, AIDS e alcune altre), i viaggi sulla luna diventeranno semplici viaggi turistici, come sarà? stazioni spaziali? I fantastici progetti diventeranno realtà in tecnologie dell'informazione, cioè. Piccoli computer entreranno nelle nostre vite con una velocità sorprendente e un'enorme capacità di memoria, in grado di registrare istantaneamente, elaborare e trasmettere digitalmente informazioni di qualsiasi tipo? Verranno creati dei microchip “personali”, sui quali verranno registrati non solo tutti i dati del proprietario (una carta d'identità completa), ma anche il suo intero codice genetico? Tali personal computer in miniatura diventeranno così intelligenti che, se necessario (ad esempio, in caso di incidente), potranno contattare l'ospedale più vicino e condurre una "consultazione" con un medico? È possibile sperare che l'industria inizi a produrre automobili rispettose dell'ambiente, i cui gas di scarico non conterranno sostanze nocive? Il sogno dell'umanità di vivere "in armonia" con la natura si avvererà finalmente? /dieci/.
Lo sviluppo della nanoscienza e della nanotecnologia potrebbe essere in grado di rispondere a tutte queste domande e cambiare in modo significativo tutte le condizioni dell'esistenza umana.
1. STORIA DELL'ORIGINE
NANOTECNOLOGIE
“... Vorrei discutere di un'area della fisica poco studiata, che sembra essere molto importante e promettente e può trovare molte preziose applicazioni tecniche. Stiamo parlando del problema del controllo e della gestione della struttura della materia nell'ambito delle dimensioni molto piccole. Al di sotto (cioè al di sotto o all'interno dello spazio, se vuoi) c'è un mondo incredibilmente complesso di piccole forme, e un giorno (per esempio, nell'anno 2000) la gente sarà sorpresa che prima del 1960 nessuno prendesse sul serio lo studio di questa pace” / 9/. Con queste parole, alla vigilia del 1960, alla cena di Natale dell'American Physical Society, il famoso fisico teorico americano, uno dei fondatori dell'elettrodinamica quantistica, Richard Phillips Feynman iniziò la sua lezione. Fu nel suo discorso che furono menzionati per la prima volta i metodi che in seguito sarebbero stati chiamati nanotecnologia.
Il termine "nanotecnologia" è stato proposto nel 1974 dal giapponese Noryo Taniguchi per descrivere il processo di costruzione di nuovi oggetti e materiali manipolando singoli atomi. Un nanometro è un miliardesimo di metro. La dimensione di un atomo è di pochi decimi di nanometro. Tutte le precedenti rivoluzioni scientifiche e tecnologiche si sono ridotte al fatto che l'uomo ha copiato sempre più abilmente i meccanismi ei materiali creati dalla Natura. Una svolta nel campo della nanotecnologia è una questione completamente diversa. Per la prima volta, l'uomo creerà nuova materia, che era sconosciuta e inaccessibile alla Natura. In effetti, la scienza è arrivata a modellare i principi della costruzione della materia vivente, che si basa sull'auto-organizzazione e sull'autoregolazione.
La nanotecnologia è piuttosto difficile da definire con precisione, poiché è emersa gradualmente, nel corso di decenni, come risultato dello sviluppo e della fusione di una serie di direzioni scientifiche in fisica e chimica del 20° secolo. Nonostante i problemi con la definizione, la nanotecnologia esiste già davvero e in questo settore gli scienziati di molti paesi sono ormai ostinatamente in competizione tra loro, ottenendo costantemente nuovi risultati importanti e interessanti. Possiamo dire che la nanotecnologia è nata come risultato dello "sviluppo" e dell'applicazione pratica di molti risultati scientifici fondamentali ottenuti nel corso di un lungo periodo e che solo ora stanno diventando la base di nuove tecnologie /10/.
Circa quarant'anni dopo la famosa conferenza di Richard F. Feynman, Eric C. Drexler, nel suo libro Engines of Creation (1986), propose la creazione di dispositivi che chiamò "macchine molecolari" e rivelò le incredibili possibilità associate allo sviluppo della nanotecnologia. I dispositivi immaginari di Drexler erano molto più piccoli delle ben note cellule biologiche.
Nel 1981, i dipendenti IBM G. Bining e G. Rohrer hanno creato un microscopio a scansione a tunnel (STM), che consente di ottenere un'immagine con una risoluzione a livello delle dimensioni dei singoli atomi, che è stato un risultato scientifico estremamente importante, poiché i ricercatori per la prima volta ha avuto l'opportunità di osservare e studiare direttamente il mondo su scala nanometrica, atomica /8/.
Le aziende e le organizzazioni scientifiche giapponesi, a loro volta, iniziarono a sviluppare vigorosamente tecniche nel campo della microscopia, a seguito delle quali, per poco tempo sono stati creati nuovi tipi di microscopi a effetto tunnel e microscopi elettronici ad altissima risoluzione (ricordiamo che la risoluzione di uno strumento ottico in fisica è la dimensione del minimo dettaglio che si può distinguere nell'immagine risultante), che lo rendono possibile studiare il movimento di singoli atomi e molecole. Ciò ha portato al vigoroso sviluppo della tecnologia sperimentale nella gamma dei nanometri e ha notevolmente ampliato la nostra comprensione del micromondo e dei nanooggetti. Nel 1991, il Giappone ha iniziato ad attuare un programma statale per lo sviluppo di tecniche per la manipolazione di atomi e molecole (Atomic Technology Project), che ha attirato l'attenzione dei ricercatori in molti paesi.
Nel 1990 è stato lanciato un enorme progetto internazionale per determinare la sequenza di impilamento di circa 3 miliardi di residui nucleotidici nella registrazione delle informazioni genetiche (Progetto Genoma Umano), che è diventato un brillante passo avanti in biologia e medicina. Questo progetto è allo stesso tempo estremamente importante per lo sviluppo delle nanotecnologie, in quanto apre enormi nuove opportunità nella tecnologia dell'informazione, rendendo possibile la comprensione e quindi l'utilizzo dei principi dell'elaborazione delle informazioni nella fauna selvatica (bioinformatica). Si potrebbe anche dire che fino al 1990 la tecnologia dell'informazione (IT) era giusta parte integrale o un "ramo" dell'elettronica, e dopo il 1990 da esso è cresciuto un ramo separato indipendente (come da un ramo di un vero albero), che può essere chiamato tecnologia bioinformatica. In connessione con l'attuazione del progetto genoma umano, c'è stato anche un rapido e vigoroso sviluppo di vari metodi di ricerca nel campo della biotecnologia stessa.
Il Progetto Genoma Umano è stato completato nel 2000 e ha permesso agli scienziati di leggere le informazioni genetiche associate al corpo umano, che ha già portato alla creazione di nuovi farmaci su nuovi principi e su nuove basi (genomica). Il prossimo passo naturale è stato lo sviluppo di nuovi rami dell'industria farmaceutica e la creazione di nuovi processi e capacità di produzione, nonché l'espansione della portata di tutte le attività commerciali e commerciali in questo vasto settore.
Ci si può aspettare che i farmaci nel 21 ° secolo saranno prodotti letteralmente su base individuale (cioè, per ogni paziente specifico, sulla base delle sue informazioni genetiche, verranno sviluppati farmaci che forniscono il massimo effetto terapeutico per questa malattia, ecc.). Un tale sistema di cura focalizzato su una determinata persona è stato anche chiamato terapia "individuale" o "terapia su misura" e apre certamente grandi prospettive per i medici praticanti. Ulteriori ricerche consentiranno di passare dal genoma umano allo studio della struttura molecolare delle proteine, delle caratteristiche del loro funzionamento negli organismi viventi, dei meccanismi della loro interazione, ecc., Che ancora una volta ci porta inaspettatamente a molti compiti e problemi associato alla tecnologia dell'informazione. La comprensione e l'utilizzo dei meccanismi di interazione a livello molecolare sono importanti non solo per la biologia, ma costituiscono anche la base della nanoscienza in generale.
Ecco perchè ricerca fondamentale Nel XXI secolo nel campo delle nanotecnologie è necessario puntare proprio allo studio dei meccanismi dei processi a livello molecolare. Nei problemi applicati, a quanto pare, l'attenzione principale sarà rivolta ai problemi della biotecnologia, nonché all'ulteriore sviluppo e progresso della tecnologia dei semiconduttori e delle applicazioni dell'informazione (creazione di nuovi tipi di circuiti integrati, dispositivi di memoria, ecc.).
Nel campo della medicina si può già pensare seriamente alla realizzazione delle fantasie più impensabili (la lotta alla vecchiaia, la cura di tutte le malattie, la completa vittoria sul cancro). Forse nel 21° secolo affronteremo anche il problema dell'immortalità umana. La nanotecnologia dovrebbe diventare la base per l'attuazione pratica di molte delle eterne aspirazioni dell'uomo. Nel 2000 la nanotecnologia muove i primi passi e inizia a svilupparsi rapidamente, ma entro la metà del secolo possiamo già aspettarci una svolta significativa in molti settori, tra cui la tecnologia dell'informazione, la biologia, la creazione società dell'informazione”, medicina, ecc. /11/
2. DISPOSIZIONI FONDAMENTALI
Per il concetto di nanotecnologia, forse, non esiste una definizione esaustiva, ma per analogia con le microtecnologie esistenti ne consegue che le nanotecnologie sono tecnologie che operano con valori dell'ordine del nanometro. Pertanto, il passaggio da "micro" a "nano" è un passaggio qualitativo dalla manipolazione della materia alla manipolazione dei singoli atomi.
2.1 Microscopia a forza atomica
Uno dei metodi utilizzati per studiare i nanooggetti è la microscopia a forza atomica. Utilizzando un microscopio a forza atomica (AFM), non solo è possibile vedere i singoli atomi, ma anche influenzarli selettivamente, in particolare, spostare gli atomi sulla superficie. Gli scienziati sono già riusciti a creare nanostrutture bidimensionali sulla superficie utilizzando questo metodo. Ad esempio, nel centro di ricerca di IBM, spostando in sequenza gli atomi di xeno sulla superficie di un monocristallo di nichel, i dipendenti sono stati in grado di disporre tre lettere del logo dell'azienda utilizzando 35 atomi di xeno /5/.
Già nel 1960, Richard Feynman suggerì che fosse possibile spostare meccanicamente singoli atomi, utilizzando un manipolatore di dimensioni adeguate, almeno un tale processo non contraddirebbe le leggi fisiche conosciute oggi.
Ha suggerito di eseguire questo manipolatore nel modo seguente. È necessario costruire un meccanismo che possa creare la propria copia, solo un ordine di grandezza più piccolo. Il meccanismo più piccolo creato deve creare nuovamente la sua copia, ancora un ordine di grandezza più piccolo, e così via finché le dimensioni del meccanismo non sono commisurate alle dimensioni dell'ordine di un atomo. Allo stesso tempo, sarà necessario apportare modifiche alla struttura di questo meccanismo, poiché le forze di gravità che agiscono nel macrocosmo avranno sempre meno influenza e le forze delle interazioni intermolecolari e le forze di van der Waals influenzeranno sempre di più il funzionamento del meccanismo. L'ultima fase: il meccanismo risultante assemblerà la sua copia da singoli atomi. In linea di principio, il numero di tali copie è illimitato, sarà possibile creare qualsiasi numero di tali macchine in breve tempo. Queste macchine saranno in grado di assemblare macrocose allo stesso modo, mediante assemblaggio atomo per atomo. Ciò renderà le cose di un ordine di grandezza più economiche: tali robot (nanorobot) dovranno ricevere solo il numero richiesto di molecole ed energia e scrivere un programma per assemblare gli elementi necessari. Fino ad ora nessuno è stato in grado di confutare questa possibilità, ma nessuno è ancora riuscito a creare tali meccanismi. Lo svantaggio fondamentale di un tale robot è l'impossibilità fondamentale di creare un meccanismo da un singolo atomo.
La natura dei legami chimici impone una serie di restrizioni alla mobilità degli atomi in una struttura cristallina o molecola, ed è spesso necessario sapere quanta forza deve essere applicata a un atomo per non separare accidentalmente gli altri ad esso associati. E più tardi, gli scienziati IBM hanno ottenuto il valore dell'energia minima richiesta per separare un atomo da una particolare superficie /1/.
2.2 Nanoparticelle
La tendenza moderna verso la miniaturizzazione ha dimostrato che una sostanza può avere proprietà completamente nuove se si prende una particella molto piccola di questa sostanza. Le particelle di dimensioni comprese tra 1 e 1000 (oltre 100 nanometri possono essere chiamate nanoparticelle convenzionalmente) i nanometri sono solitamente chiamati "nanoparticelle". Ad esempio, si è scoperto che le nanoparticelle di alcuni materiali hanno ottime proprietà catalitiche e di adsorbimento. Altri materiali mostrano proprietà ottiche sorprendenti, come i film ultrasottili di materiali organici utilizzati per realizzare celle solari. Tali batterie, sebbene abbiano un'efficienza quantica relativamente bassa, sono più economiche e possono essere meccanicamente flessibili. È possibile ottenere l'interazione di nanoparticelle artificiali con oggetti naturali di dimensioni nanometriche: proteine, acidi nucleici. Le nanoparticelle accuratamente purificate possono autoallinearsi in strutture specifiche. Una tale struttura contiene nanoparticelle rigorosamente ordinate e spesso mostra anche proprietà insolite.
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ne voglio altri così...
Intorno al 400 a.C. Il filosofo greco Democrito fu il primo a usare la parola "atomo", che in greco significa "non diviso", per descrivere la più piccola particella di materia, ponendo così le basi per lo sviluppo della nanotecnologia.
Un esempio del primo utilizzo della nanotecnologia è l'invenzione della pellicola fotografica nel 1883 da parte di George Eastman, che in seguito fondò la famosa azienda Kodak.
Il compleanno della nanotecnologia è considerato 29 dicembre 1959 Il professor Richard Feyman del Caltech ha tenuto una conferenza all'incontro annuale dell'American Physical Society presso il California Institute of Technology. In questo discorso, ha sottolineato che non si trattava solo di miniaturizzazione, ma anche di possibilità come mettere l'intera Encyclopædia Britannica sulla punta di uno spillo.
Secondo Richard, ciò può essere ottenuto riducendo le normali dimensioni di un fattore di 25.000 senza perdere in risoluzione. Presumeva che utilizzando tali tecnologie fosse possibile inserire l'intera collezione mondiale di libri in un unico opuscolo. "Questo è possibile", ha detto Feyman, "in virtù del fatto che gli oggetti mantengono la proprietà della dimensione, nonostante stiamo parlando del livello atomico".
Ha offerto una ricompensa di $ 1.000 alla prima persona che riducesse una pagina a 1/25.000 della sua dimensione originale in modo che potesse essere letta con un microscopio elettronico. Nel 1985, il laureato di Stanford Tom Newman, usando un raggio di elettroni, bruciò la prima pagina di A History of Two Cities di Charles Dickens sulla punta di uno spillo. Dopo aver inviato i risultati del suo lavoro a Feyman, ricevette da lui un assegno entro due settimane.
Molti scienziati sono ancora sorpresi di quanto fossero accurate le supposizioni di Richard Feyman.
1966 Il fisico americano Russell Young, che ha lavorato presso il National Bureau of Standards, ha inventato il motore piezo utilizzato oggi nei microscopi a scansione tunnel e per posizionare nanostrumenti con una precisione di 0,01 angstrom (1 nm = 10 Ao).
1968 Il vicepresidente esecutivo di Bell, Alfred Cho, e il responsabile della ricerca sui semiconduttori di Bell, John Arthur, hanno giustificato la possibilità teorica di utilizzare la nanotecnologia per risolvere problemi di trattamento superficiale e raggiungere la precisione atomica nella creazione di dispositivi elettronici.
1971 Russell Young avanzò l'idea dello strumento Topografiner, che fungeva da prototipo del microscopio a sonda.
1974 Il fisico giapponese Norio Taniguchi, che ha lavorato presso l'Università di Tokyo, ha proposto il termine inglese "nanotecnologia" - "nanotecnologia" (il processo di separazione, assemblaggio e modifica dei materiali influenzandoli con un atomo o una molecola), che ha rapidamente guadagnato popolarità negli ambienti scientifici.
1982 Presso l'IBM Zurich Research Center i fisici Gerd Binnig e Heinrich Rohrer ( Premi Nobel 1986) ha creato un microscopio a effetto tunnel (STM), che consente di costruire un'immagine tridimensionale della disposizione degli atomi sulle superfici dei materiali conduttivi.
1985 Tre chimici americani: il professore della Rice University Richard Smalley, così come Robert Carl e Harold Kroto (premi Nobel nel 1996) hanno scoperto i fullereni, molecole costituite da 60 atomi di carbonio disposti a forma di sfera. Questi scienziati sono stati anche in grado di misurare per la prima volta un oggetto da 1 nm.
1986 Gerd Binnig ha sviluppato un microscopio a sonda a forza atomica a scansione, che ha finalmente permesso di visualizzare gli atomi di qualsiasi materiale (non solo conduttivo), nonché di manipolarli.
1986 Lo scienziato americano Eric Drexler, che ha lavorato nel laboratorio di intelligenza artificiale del Massachusetts Institute of Technology, ha scritto il libro "Engines of Creation", in cui ha proposto il concetto di robot molecolari universali che funzionano secondo un determinato programma e raccolgono qualsiasi cosa ( compresi se stessi simili) da molecole improvvisate.
Lo scienziato ha predetto in modo abbastanza accurato molti progressi futuri nella nanotecnologia e dal 1989 le sue previsioni si sono avverate, spesso prima del previsto.
1987-1988 Presso l'Istituto di ricerca "Delta", sotto la guida di P. N. Luskinovich, è stata lanciata la prima installazione nanotecnologica russa, che ha effettuato la partenza diretta di particelle dalla punta della sonda del microscopio sotto l'influenza del riscaldamento.
1989 Gli scienziati Donald Eigler ed Erhard Schwetzer del California IBM Science Center sono riusciti a disporre 35 atomi di xeno su un cristallo di nichel con il nome della loro azienda.
Per il primo trasferimento mirato al mondo di singoli atomi in una nuova posizione, hanno utilizzato STM di IBM. È vero, una tale iscrizione non è durata a lungo: gli atomi sono fuggiti rapidamente dalla superficie.
1991 Il professore giapponese Sumio Lijima, che ha lavorato al NEC, ha utilizzato i fullereni per creare tubi di carbonio (o nanotubi) con un diametro di 0,8 nm. Sulla loro base, ai nostri giorni, vengono prodotti materiali cento volte più resistenti dell'acciaio.
Restava da imparare come realizzare tali tubi il più a lungo possibile: le loro dimensioni erano direttamente correlate alla forza delle sostanze fabbricate. Inoltre, è diventato possibile assemblare vari nanomeccanismi con ganci e ingranaggi da nanotubi.
1991 Negli Stati Uniti, il primo programma di nanotecnologie del National fondo scientifico. Anche il governo del Giappone ha intrapreso attività simili. Ma in Europa, un serio sostegno a tale ricerca a livello statale è iniziato solo nel 1997.
1997 Eric Drexler ha annunciato che entro il 2020 sarà possibile assemblare industrialmente nanodispositivi da singoli atomi. Finora, quasi tutte le sue previsioni si sono avverate prima del previsto.
1998 Cees Dekker, professore olandese in un'università tecnica, ha creato un transistor basato su nanotubi, usandoli come molecole. Per fare questo, doveva essere il primo al mondo a misurare la conducibilità elettrica di una tale molecola.
Sono apparse tecnologie per la creazione di nanotubi con una lunghezza di 300 nm.
Il Giappone ha lanciato il programma "Astroboy" per sviluppare nanoelettronica in grado di operare in condizioni di freddo cosmico e caldo di migliaia di gradi.
1999 Gli scienziati americani - il professore di fisica Mark Reid (Yale University) e il professore di chimica James Tour (Rice University) - hanno sviluppato principi unificati per la manipolazione sia di una singola molecola che della loro catena.
2000 Il fisico tedesco Franz Gissible vide particelle subatomiche nel silicio.
Il suo collega Robert Magerle ha proposto la tecnologia della nanotomografia, creando un'immagine tridimensionale struttura interna sostanze con una risoluzione di 100 nm.
Il governo degli Stati Uniti ha lanciato la National Nanotechnology Initiative (NNI). Il budget statunitense ha stanziato 270 milioni di dollari in questa direzione, le società commerciali vi hanno investito 10 volte di più.
2001 Il finanziamento effettivo per NNI ha superato il previsto ($ 422 milioni) di $ 42 milioni.
2002 Cees Dekker ha combinato un tubo di carbonio con il DNA, ottenendo un singolo nanomeccanismo. Il finanziamento NNI è stato di $ 697 milioni ($ 97 milioni in più del previsto).
2003 Il professor Feng Liu dell'Università dello Utah, utilizzando i risultati di Franz Gissible, utilizzando un microscopio atomico, ha costruito immagini delle orbite degli elettroni analizzando le loro perturbazioni mentre si muovono attorno al nucleo.
Molte fonti, principalmente in inglese, associano la prima menzione di metodi che in seguito sarebbero stati chiamati nanotecnologia al famoso discorso di Richard Feynman "There's Plenty of Room at the Bottom", da lui pronunciato nel 1959 al California Institute of Technology in occasione della riunione annuale del Società fisica americana. Richard Feynman ha suggerito che sarebbe possibile spostare meccanicamente singoli atomi, utilizzando un manipolatore di dimensioni adeguate, almeno un tale processo non contraddirebbe le leggi fisiche conosciute oggi.
Ha suggerito di eseguire questo manipolatore nel modo seguente. È necessario costruire un meccanismo che crei la propria copia, solo un ordine di grandezza più piccolo. Il meccanismo più piccolo creato deve creare nuovamente la sua copia, ancora un ordine di grandezza più piccolo, e così via finché le dimensioni del meccanismo non sono commisurate alle dimensioni dell'ordine di un atomo. Allo stesso tempo, sarà necessario apportare modifiche alla struttura di questo meccanismo, poiché le forze di gravità che agiscono nel macrocosmo avranno sempre meno influenza e le forze delle interazioni intermolecolari e le forze di van der Waals influenzeranno sempre di più il funzionamento del meccanismo. L'ultima fase: il meccanismo risultante assemblerà la sua copia da singoli atomi. In linea di principio, il numero di tali copie è illimitato, sarà possibile creare qualsiasi numero di tali macchine in breve tempo. Queste macchine saranno in grado di assemblare macrocose allo stesso modo, mediante assemblaggio atomo per atomo. Ciò renderà le cose di un ordine di grandezza più economiche: tali robot (nanorobot) dovranno ricevere solo il numero richiesto di molecole ed energia e scrivere un programma per assemblare gli elementi necessari.
Fino ad ora nessuno è stato in grado di confutare questa possibilità, ma nessuno è ancora riuscito a creare tali meccanismi. Lo svantaggio fondamentale di un tale robot è l'impossibilità fondamentale di creare un meccanismo da un singolo atomo.
Il termine "nanotecnologia" è stato usato per la prima volta da Norio Taniguchi nel 1974. Ha chiamato questo termine la produzione di prodotti con una dimensione di diversi nanometri. Negli anni '80, il termine è stato utilizzato da Eric K. Drexler nei suoi libri Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology and Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation. Posizione centrale nella sua ricerca sono stati eseguiti calcoli matematici, con l'aiuto dei quali è stato possibile analizzare il funzionamento di un dispositivo con dimensioni di diversi nanometri.
Nella seconda metà del XX secolo sono stati lanciati diversi programmi scientifici a lungo termine. La loro implementazione continua attualmente e il completamento dei lavori su di essi è previsto per la metà del 21 ° secolo. Uno di questi programmi è il programma spaziale, che prevede l'esplorazione sia dello spazio più vicino che degli angoli remoti dell'universo. Come risultato dell'attuazione di questo programma, grazie agli sforzi congiunti di team scientifici di tutto il mondo, sono state create stazioni spaziali internazionali, che utilizzano le più moderne apparecchiature prodotte in vari laboratori. Tali programmi includono anche l'ambizioso programma internazionale "Genoma umano", il cui scopo è decifrare il codice genetico umano. Parallelamente, sono in fase di sviluppo i programmi Animal Genomes. Programmi ambientali internazionali implementati con successo, programmi internazionali monitoraggio di oggetti ambientali. Un esempio della fusione di scienza e tecnologia è il programma scientifico più interessante e promettente "Sviluppo delle nanotecnologie".
È consuetudine riferire processi e oggetti con una lunghezza da 1 a 100 nm alle nanotecnologie. 1 nm è un milionesimo di millimetro. Se confrontiamo 1 nm con lo spessore di un capello, risulta che 1 nm è circa 100 volte inferiore allo spessore del capello. Il limite superiore del nanodominio corrisponde agli elementi minimi nei grandi circuiti integrati, ampiamente utilizzati nella tecnologia dei semiconduttori e dei computer. Per quanto riguarda il limite inferiore, le singole molecole hanno una dimensione di circa 1 nm; è interessante notare che il raggio della doppia elica della molecola di DNA è di 1 nm e molti virus hanno una dimensione di circa 10 nm. Le nanotecnologie trattano quantità trascurabili, centinaia di volte più piccole della lunghezza d'onda della luce visibile e paragonabili alla dimensione degli atomi. Il passaggio dal “micro” al “nano”, quindi, non è più un passaggio quantitativo, ma qualitativo, un salto dalla manipolazione della materia alla manipolazione dei singoli atomi. La fisica quantistica del XX secolo, studiando gli oggetti del micromondo, ha operato principalmente con i loro modelli matematici. Ora gli scienziati possono operare direttamente con gli oggetti del micromondo: creare artificialmente microoggetti, spostarli nello spazio, fissarli sulla superficie, cioè agire come se si trattasse di microoggetti a noi familiari.
Nei centri scientifici del mondo, lo sviluppo delle nanotecnologie come tecnologie per la produzione di strutture supermicroscopiche dalle più piccole particelle di materia procede principalmente in tre direzioni:
1. produzione di circuiti elettronici con elementi attivi, approssimativamente delle dimensioni di una molecola media;
2. sviluppo e produzione di nanomacchine, ovvero meccanismi e robot della stessa dimensione;
3. manipolazione diretta di atomi e molecole e l'assemblaggio di tutte le cose da loro.
Ecco perché sono molto promettenti per ottenere nuovi materiali strutturali, dispositivi a semiconduttore, dispositivi per la registrazione di informazioni e preziosi preparati farmaceutici. La nanotecnologia può guidare il mondo verso una nuova rivoluzione tecnologica e cambiare l'ambiente umano.
Le nanotecnologie sono di natura interdisciplinare: combinano tutti i processi tecnici direttamente correlati ad atomi e molecole, svolti e studiati in varie scienze naturali.
L'inizio della nanoscienza fu posto nel 1959 da Richard F. Feynman quando lesse una conferenza in cui considerava la possibilità di creare sostanze in un modo completamente nuovo, vale a dire "impilamento atomico", in cui una persona manipola gli atomi necessari uno per uno , disponendoli nell'ordine che richiede.
Nel 1986, Eric K. Drexler ha proposto di creare dispositivi che ha chiamato "macchine molecolari" e ha rivelato le incredibili possibilità associate allo sviluppo della nanotecnologia.
Dal 1980, i film creati artificialmente con uno spessore di circa 10 nm sono stati sempre più utilizzati nella tecnologia di produzione di transistor e laser, che hanno permesso di produrre dispositivi con caratteristiche tecniche nuove e migliorate. Nel 1980 è stato prodotto in Giappone il primo FET con elevata mobilità del vettore. Nel 1981, i dipendenti IBM hanno creato un microscopio a tunnel a scansione che consente di ottenere immagini con una risoluzione a livello delle dimensioni dei singoli atomi. Lavorando con un microscopio a scansione, gli sperimentatori hanno raggiunto la fase successiva dello sviluppo, ovvero hanno iniziato a eseguire operazioni tecnologiche dirette a livello atomico.
Nel 1990 è stato lanciato un enorme progetto internazionale per determinare la sequenza di impilamento di circa 3 miliardi di residui nucleotidici nella registrazione delle informazioni genetiche: il Progetto Genoma Umano, che è diventato un brillante passo avanti in biologia e medicina. Questo progetto è anche estremamente importante per lo sviluppo delle nanotecnologie, poiché apre nuove possibilità nelle tecnologie dell'informazione, permettendoci di comprendere e quindi utilizzare i principi dell'elaborazione delle informazioni nella fauna selvatica. Nel 1991 iniziò ad essere implementato in Giappone il primo programma statale per lo sviluppo di tecniche per la manipolazione di atomi e molecole (Atomic Technology Project). Ciò ha segnato una nuova fase nello sviluppo della nanoscienza e delle nanotecnologie: lo stato ha iniziato a sostenere la direzione, riconoscendone la priorità non solo per la scienza nazionale, ma anche per lo stato nel suo insieme.
Al giorno d'oggi le nanotecnologie stanno diventando sempre più parte della nostra vita. Un esempio concreto sono i DVD, che sarebbero impossibili da produrre senza il controllo nanotecnologico delle matrici. I cosiddetti filtri a membrana di nanofiltrazione sono molto diffusi nei dispositivi industriali per la purificazione dell'acqua potabile e l'ottenimento di acqua ultrapura, che consentono di intrappolare particelle di dimensioni molecolari. I punti quantici sono diventati una realtà nella tecnologia per ottenere semiconduttori, che sono 1000 volte più efficienti di quelli conosciuti. Questo elenco continua:
· le "nanofibre", costituite da 60-70 molecole, come nuovo stato della superficie della materia e creazione di materiali ultraleggeri;
· Nanospecchio per laser ad altissima riflettività;
· Ago atomico - un ago ultrasottile che studia la topografia superficiale a livello molecolare;
· Nanorobot-manipolatori che creano diversi tipi di superfici trasferendo singole molecole;
· Nanogeneratori di carica elettrica all'interno del corpo umano per alimentare gli impianti;
· Nano-Internet ad altissima velocità con il potenziale per aumentare la velocità centinaia di volte;
· Diagnostica della qualità degli alimenti mediante l'utilizzo di nanosensori (quantum dots) per l'identificazione di contaminanti alimentari chimici o biologici pericolosi;
· i nanogranuli, che all'interno del corpo umano veicolano la molecola del farmaco non solo all'organo bersaglio, ma direttamente al recettore, che di fatto è anch'esso una molecola ed è responsabile dell'attuazione dell'effetto fisiologico;
· Nanocode, ovvero molecole anticorpali immobilizzate sulla superficie di nanothread per identificare antigeni mediante risposta immunitaria;
· Nanoparticelle di crema cosmetica che attraversano le membrane delle cellule cutanee per una vera nutrizione cellulare del derma.
Alcuni dei precedenti stanno già diventando realtà, qualcosa è in fase di finalizzazione. È importante che ora tutto questo funzioni e porti grandi benefici. Il potenziale delle nanotecnologie non conosce davvero limiti, quindi è necessaria la partecipazione del governo ai progetti di nanotecnologie. Ad oggi, il sostegno statale ha le nanotecnologie negli Stati Uniti, in Giappone, in Russia. C'è il comitato misto dell'UE sulla nanotecnologia.
Date chiave nella storia dello sviluppo delle nanotecnologie
1905 Il fisico svizzero Albert Einstein ha pubblicato un articolo in cui ha dimostrato che la dimensione di una molecola di zucchero è di circa 1 nanometro.
1931 I fisici tedeschi Max Knoll ed Ernst Ruska hanno creato un microscopio elettronico, che per la prima volta ha permesso di studiare nano-oggetti.
1959 Il fisico americano Richard Feynman fu il primo a pubblicare un articolo che valutava le prospettive della miniaturizzazione.
1968 Alfred Cho e John Arthur, dipendenti della divisione scientifica dell'azienda americana Bell, hanno sviluppato le basi teoriche della nanotecnologia nel trattamento delle superfici.
1974 Il fisico giapponese Norio Taniguchi ha coniato il termine "nanotecnologia" per riferirsi a meccanismi di dimensioni inferiori a un micron. La parola greca "nanos" significa approssimativamente "vecchio".
1981 I fisici tedeschi Gerd Binnig e Heinrich Rohrer hanno creato un microscopio in grado di mostrare i singoli atomi.
1985 I fisici americani Robert Curl, Harold Kroto e Richard Smaley hanno creato una tecnologia che consente di misurare con precisione oggetti con un diametro di un nanometro.
1986 La nanotecnologia è diventata nota al grande pubblico. Il futurista americano Erk Drexler ha pubblicato un libro in cui prevedeva che la nanotecnologia avrebbe presto iniziato a svilupparsi rapidamente.
1989 Donald Eigler, un dipendente di IBM, ha tracciato il nome della sua azienda con atomi di xeno.
1998 Il fisico olandese Seez Dekker ha creato il transistor basato sulla nanotecnologia.
1999 I fisici americani James Tour e Mark Reed hanno stabilito che una singola molecola può comportarsi allo stesso modo delle catene molecolari.
anno 2000. L'amministrazione statunitense ha sostenuto la creazione della National Nanotechnology Initiative\National Nanotechnology Initiative. La ricerca sulle nanotecnologie ha ricevuto finanziamenti governativi. Poi sono stati stanziati 500 milioni di dollari dal bilancio federale.Nel 2002, l'importo degli stanziamenti è stato aumentato a 604 milioni di dollari.Per il 2003, l'Iniziativa richiede 710 milioni di dollari.
Wikipedia ha articoli su altre persone con il cognome Taniguchi.
Norio Taniguchi(jap. 谷口 紀男 Taniguchi Norio) è un fisico giapponese che per primo ha proposto il termine "nanotecnologia".
Norio Taniguchi è nato nel 1912. Taniguchi ha iniziato la sua ricerca nel campo della lavorazione abrasiva ad alta precisione di materiali duri e fragili. Successivamente, presso l'Università di Tokyo (Tokyo Science University), ha studiato l'elaborazione ultraprecisa dei materiali utilizzando varie tecnologie: scariche elettriche, microonde, fasci di ioni ed elettroni, nonché laser.
Nel 1974, ha proposto il termine "nanotecnologia" nel suo lavoro.
Nanotecnologia ("nano-tecnologia") ha chiamato i processi di creazione di strutture semiconduttrici con una precisione dell'ordine di un nanometro utilizzando i metodi di fasci ionici focalizzati, deposizione di strati atomici, ecc.
Nel 1986, il termine "nanotecnologia" è stato proposto in modo indipendente da Norio Taniguchi, un ingegnere americano e divulgatore Eric Drexler nel suo libro Machines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.
Taniguchi è morto nel 1999.
Il testo dell'opera è posto senza immagini e formule.
Versione completa il lavoro è disponibile nella scheda "Files of work" in formato PDF
1. Introduzione.
Si può presumere che la completa eliminazione degli effetti dannosi dell'attività umana sull'ambiente possa essere prevenuta.
In primo luogo, saturando l'ecosfera con robot molecolari ordinati che trasformano i rifiuti umani in materie prime.
In secondo luogo, trasferendo l'industria e l'agricoltura a metodi nanotecnologici senza rifiuti.
Il problema dell'ecologia ha occupato l'umanità fin dai tempi antichi. E con la crescita del progresso, rispettivamente, l'inquinamento ambientale, i problemi ambientali stanno diventando più importanti. Di recente, stanno sempre più cercando di risolvere con l'aiuto della nanotecnologia.
La nanotecnologia è un campo della scienza e della tecnologia che si occupa di un insieme di metodi di ricerca teorici e pratici, analisi e sintesi e metodi per la produzione e l'utilizzo di prodotti che hanno una data struttura atomica. La produzione di tali prodotti viene effettuata mediante manipolazione controllata di singole molecole e atomi. L'uso delle nanotecnologie contribuisce a ridurre notevolmente l'inquinamento ambientale. I metodi nanotecnologici sono utilizzati in vari campi in molti paesi del mondo.
Tuttavia, la nanotecnologia è una nuova scienza e, nonostante i suoi vantaggi e meriti, suscita anche preoccupazione. Tuttavia, ogni medaglione ha sempre due lati, pertanto, nonostante i molti evidenti effetti positivi delle nanotecnologie sulla vita delle persone moderne, le nanoparticelle possono anche causare danni se utilizzate in alcuni settori. La nanotecnologia è ora utilizzata in quasi tutti i settori vita moderna. Le nanoparticelle vengono utilizzate, ad esempio, anche in cosmesi e profumeria. Ad esempio, le nanoparticelle di ossido di titanio si trovano in alcuni filtri solari. Queste nanoparticelle assorbono le radiazioni ultraviolette con grande efficienza, il che rende senza dubbio tali creme molto più efficaci di quelle convenzionali. Tuttavia, sono stati condotti studi successivi che hanno dimostrato che, ad esempio, i nanotubi di carbonio hanno avuto un effetto dannoso sui ratti. I nanotubi di carbonio, penetrando nei polmoni dei ratti, hanno causato gravi disturbi e quindi sono stati trasportati dal sangue in tutto il corpo.
Il problema principale è che le nanoparticelle penetrano assolutamente in tutti i filtri di pulizia esistenti oggi. Pertanto, poiché l'uso della nanotecnologia diventa sempre più attivo, ci sarà una sorta di rivoluzione nell'ecologia. Saranno creati filtri speciali per intrappolare le nanoparticelle.
Poiché apparentemente le nanotecnologie rendono la vita più facile a una persona, si può presumere che, in primo luogo, le nanotecnologie non verranno utilizzate in tutti i settori, ma solo in quelli in cui è necessario. E in secondo luogo, presto Influenza negativa si studieranno le nanoparticelle e si inventeranno nuovi metodi di protezione.
Il posto delle nanotecnologie tra le branche del sapere
2.Parte principale
2.1 Nanostoria
La tecnologia determina la qualità della vita di ciascuno di noi e il potere dello stato in cui viviamo.
400 a.C il filosofo greco Democrito usò per primo la parola "atomo";
1704 Isaac Newton - ipotesi sullo studio del "mistero dei corpuscoli";
1959 Richard Feyman - l'ipotesi del movimento meccanico dei singoli atomi;
1974 Norio Taniguchi usa per la prima volta il termine "nanotecnologia";
1980 Eric Drexler ha usato il termine.
2.2 Problemi di ecologia.
2.2.1 Il problema dell'ecologia dovuto alle nanotecnologie.
Ai nostri tempi, solo i pigri non parlano delle prospettive della nanotecnologia. Chiunque sia interessato a questo argomento troverà immediatamente informazioni su fullereni e punti quantici, sui nanotubi, che sono 60 volte più resistenti dell'acciaio e possono resistere a una temperatura di 2500 gradi e una pressione di 6000 atmosfere. Sono state scritte dozzine di articoli analitici sui fantastici vantaggi dei prodotti della nanoindustria. Anche sui pericoli imprevedibili. A causa delle loro dimensioni e proprietà uniche, le nanoparticelle nei prodotti fabbricati richiedono uno studio attento: se possono entrare nel corpo umano e, in tal caso, per quanto tempo vi rimarranno. Inoltre, è necessario studiare il comportamento e il movimento delle nanoparticelle nell'ambiente e, soprattutto, se questi materiali influenzeranno la salute umana e lo stato di natura.
Un altro problema è lo studio del comportamento delle nanoparticelle in acqua. Al momento, questo problema è poco sviluppato. La questione è complicata dal fatto che sono necessari studi approfonditi sulla capacità di ciascun tipo di terreno o filtri artificiali di trattenere determinate nanoparticelle. Questo problema è attualmente oggetto di indagine da parte di scienziati del Georgia Institute of Technology (Georgia Institute of Technology). Hanno condotto una serie di esperimenti, durante i quali l'acqua contenente fullereni è stata fatta passare attraverso palloni pieni di sabbia, terra, microgranuli di vetro e altri materiali. Si è scoperto che la sabbia trattiene fino all'80% delle nanoparticelle, ma gli scienziati sono anche giunti alla conclusione che la filtrazione è influenzata dalla composizione dell'acqua. La presenza di acido umico o di tensioattivi nell'acqua consentirà alle nanoparticelle di passare liberamente attraverso la sabbia.
In generale, il quadro che emerge dall'analisi dei dati della ricerca consente di concludere che le nanotecnologie non sono così dannose come si potrebbe supporre: le nanoparticelle non avvelenano la terra e l'acqua e il loro ingresso nel corpo non è fatale e può essere limitato dai sistemi di filtrazione. La storia dei problemi ambientali e sociali della nanotecnologia non è nuova: idee simili sono nate diverse centinaia di anni fa.
Non dovresti, ovviamente, considerare il futuro della tecnologia roseo e caotico. Una corretta comprensione dei nanoprocessi e degli effetti collaterali, la creazione di sistemi di filtrazione di nuova generazione, la limitazione di produttori senza scrupoli e terroristi sono solo alcuni degli elementi nell'elenco dei compiti che dobbiamo risolvere. Tuttavia, dovremmo essere consapevoli del fatto che i vantaggi dell'utilizzo della nanotecnologia supereranno le possibili difficoltà nel modo in cui la sua attuazione.
Gli scienziati della Purdue University negli Stati Uniti hanno concluso che le nanoparticelle che entrano nel suolo non causeranno alcun danno evidente all'ecosistema. Sono stati condotti numerosi esperimenti in cui i fullereni sono stati collocati in vari tipi di terreno e quindi sono stati studiati il loro comportamento e il loro effetto su microrganismi e minerali. Ricordiamo ai nostri lettori che i fullereni sono poliedri sferici frame composti da pentagoni regolari ed esagoni con atomi di carbonio ai vertici. Cambiamenti significativi potrebbero essere fatali per gli elementi delle catene alimentari vegetali. Tuttavia, i risultati delle osservazioni mostrano che non produce alcuna dinamica negativa: i microrganismi sono vivi e vegeti, l'equilibrio delle sostanze non ne risente.
Un altro problema globale potrebbe essere la presenza di nanoparticelle nell'atmosfera. Secondo gli scienziati americani, queste particelle, riflettendo i raggi del sole, sono in grado di cambiare il clima del pianeta, provocandone un altro era glaciale. Già ora ci sono informazioni sul loro impatto significativo condizioni meteorologiche, e non sempre positivo... Una delle domande poste sia dagli scienziati che dalla gente comune, in particolare dai residenti delle megalopoli, è l'aria che respiriamo. Non è un segreto che la presenza di un numero enorme di malattie di bronchite cronica e asma, compresi i casi congeniti di questa malattia, sia spiegata dalle emissioni tossiche e inquinate nell'atmosfera delle imprese industriali e dei dispositivi domestici. L'immagine del mondo in cui, per non morire di cancro ai polmoni a 30 anni, bisogna respirare attraverso un filtro, raffigurata da Stephen King in "Running Man" non è poi così fantastica.
2.2.2 Il problema dell'ecologia dovuto all'uomo.
Le conseguenze dei problemi ambientali dovuti all'uomo
Il riscaldamento globale
Uno dei più importanti problemi ambientali c'è una crescita a lungo termine temperatura media l'atmosfera del nostro pianeta. Per il periodo 1960-2000. questo valore è aumentato di circa 0,5, e questa crescita è diventata particolarmente stabile negli anni '80. Gli scienziati ritengono che la ragione principale di questo aumento sia la quantità sempre crescente di carburante bruciato ( carbon fossile, petrolio, ecc.), impianti industriali, automobili, ecc. Sono i prodotti della combustione (anidride carbonica, metano, ecc.) e la loro interazione con la radiazione solare i principali fattori dell'aumento della temperatura atmosferica (effetto serra).
Pertanto, per molto tempo il problema principale dell'ecologia è stato quello di ridurre il livello di consumo dei cosiddetti combustibili fossili (petrolio e carbone), che dovrebbe anche ridurre la quantità di monossido di carbonio e altri prodotti della combustione emessi nell'atmosfera. Pertanto, la ricerca di fonti energetiche alternative e lo sviluppo di metodi efficienti di conservazione e trasferimento dell'energia (ad esempio, la creazione di batterie solari e celle a combustibile di un nuovo tipo) sono diventati un importante compito scientifico e tecnico. Recentemente, è diventato chiaro che l'uso di nanotubi di carbonio può portare a un aumento significativo dell'efficienza dei convertitori di energia solare esistenti. Inoltre, è stato riscontrato che i nanotubi di carbonio possono adsorbire in modo molto efficace grandi quantità idrogeno, che ha immediatamente attivato una serie di studi relativi allo sviluppo di celle a combustibile, batterie, ecc.
Distruzione dello strato di ozono.
Un altro importante problema ambientale è la conservazione dello strato di ozono dell'atmosfera, che si trova a un'altitudine di circa 20 chilometri e svolge un ruolo estremamente importante nella protezione della superficie del pianeta dalle radiazioni ultraviolette del Sole. È noto che negli ultimi anni lo strato di ozono viene distrutto sotto l'influenza di molte sostanze chimiche utilizzate nella vita quotidiana e nell'industria. Il ruolo principale nei processi di distruzione dello strato di ozono è svolto dai freon, che non sono prodotti "naturali", ma artificiali e vengono prodotti dall'industria chimica per vari scopi (aerosol, refrigeranti, condizionatori d'aria, ecc.).
Una diminuzione dell'1% dello strato di ozono porta immediatamente ad un aumento dell'incidenza del cancro della pelle del 3-6% e della leucemia dell'1%. Una diminuzione del 10% dello strato di ozono avrebbe conseguenze catastrofiche, poiché, secondo alcune previsioni, il numero dei malati di cancro della pelle aumenterebbe immediatamente del 20% e il numero dei malati di leucemia di 1,6-1,7 milioni di persone. Da circa 10 anni c'è stata una notevole distruzione dello strato di ozono, che gli scienziati attribuiscono al crescente rilascio di vari composti di freon nell'atmosfera. La migliore soluzione al problema sarebbe, ovviamente, un divieto totale dell'uso dei freon, tuttavia, questo non è realistico e ai nostri giorni c'è un'intensa ricerca di sostanze che potrebbero sostituire i freon in varie applicazioni. Le nanotecnologie possono fornire metodi abbastanza efficaci per risolvere questo problema.
pioggia acida
Un problema ambientale molto serio per molti paesi (e in particolare per il Giappone) sono le cosiddette piogge acide (cioè piogge in cui cadono acido solforico e cloridrico insieme all'acqua). La ragione del verificarsi di tali piogge era che una grande quantità di rifiuti della produzione industriale di gas di scarico delle automobili entra nell'atmosfera. Tali rifiuti possono formare una varietà di ossidi di zolfo e di azoto nelle nuvole di pioggia (), che reagiscono con il vapore acqueo, risultando in una debole soluzione di acidi invece della pioggia.
Per il Giappone, tali piogge acide sono state un problema dalla fine degli anni '90. Secondo le statistiche relative alle regioni centrali del Giappone, il numero di malattie respiratorie è aumentato notevolmente durante questo periodo, anche se va notato che già nel 1974 nella regione di Tohoku, durante le piogge acide, sono stati registrati altri 30.000 pazienti che lamentavano disturbi visivi disturbi e malattie della pelle.
Il mezzo più radicale per combattere pioggia acida ci sarebbe una transizione verso nuove fonti energetiche non associate alla combustione di petrolio, carbone, ecc. Le nanotecnologie aprono ampie prospettive per aumentare l'efficienza.
2.2.3 Risolvere i problemi ambientali con l'aiuto della nanotecnologia.
Nanotecnologia verde.
La nanotecnologia ha il potenziale per cambiare i processi di produzione in due modi. In primo luogo, riducendo rapidamente gli scarti di produzione e aumentandone l'efficienza. In secondo luogo, attraverso l'uso di nanomateriali come catalizzatori, che aumenteranno l'efficienza dei processi di produzione ed elimineranno materiali tossici e sporchi, nonché prodotti finali.
Le nanotecnologie "verdi" sono tecnologie che utilizzano processi chimici e tecnologici rispettosi dell'ambiente. Idealmente, la nanotecnologia verde dovrebbe migliorare i processi di produzione, i requisiti dei materiali, le procedure chimiche e sostituire le attuali sostanze e processi non sicuri. Ciò ridurrà i costi energetici e materiali.
L'importanza della chimica "verde" e delle tecnologie "verdi" è stata apprezzata nel 2005, quando il Premio Nobel per la Chimica "per il suo contributo allo sviluppo del metodo della metatesi nella sintesi organica" è stato assegnato a Robert Grubbs del California Institute of Technology (USA), Richard Schrock del Massachusetts Institute of Technology (USA) e Yves Chauvin del Petroleum Institute (Francia). Metatesi significa una tale "commutazione" di una coppia di legami chimici, in cui si verifica un riarrangiamento degli atomi, cioè lo scheletro di carbonio di una o due molecole cambia.
SOLUZIONI GREEN PER LE CITTÀ DEL FUTURO
Non esistono regole internazionali per la bioedilizia. Ognuno risolve il problema del risparmio delle risorse e della riduzione delle emissioni di gas serra a modo suo. La rivista National Geographic ha raccolto dieci esempi sorprendenti di questo (3 esempi sotto):
1) Singapore.
A Singapore ci sono gli esclusivi Gardens by the Bay, che coprono 1 milione di m². Il complesso è stato creato non solo per la bellezza e il relax, ma anche per frenare l'effetto del surriscaldamento locale.
Il posto centrale è dato all'atrio di vetro, dove sono presenti circa 220mila specie di vegetazione (l'80% delle specie vegetali del mondo, secondo il National Park Board di Singapore).
All'esterno un boschetto di 18 "superalberi" - giardini verticali alti fino a 50 m, che raccolgono l'acqua piovana, filtrano i gas di scarico e riciclano l'energia solare, illuminandosi di notte.
L'effetto del surriscaldamento localizzato si verifica nelle città a causa del fatto che la pavimentazione, l'asfalto e il cemento assorbono il calore. Secondo la US Environmental Protection Agency, la temperatura media annuale nel milionario è di circa 3 ˚С più alta rispetto alle aree rurali vicine. L'effetto raggiunge il suo apice nelle giornate più calde dell'estate a causa del diffuso utilizzo dei condizionatori.
Il valore della vegetazione nelle aree urbane va oltre il raffreddamento e l'ombra. Le piantagioni urbane aiutano a migliorare la qualità dell'aria e dell'acqua attraverso meccanismi di filtrazione naturali. Ad esempio, uno studio recente ha dimostrato che erbe, edera e altre piante (non solo alberi) possono ridurre il biossido di azoto e il particolato nell'aria rispettivamente del 40% e del 60%.
2) Nuova York
La "chiatta della scienza", che si trova sul fiume Hudson a New York, è un'aula scolastica e una serra. Alimentata da energia solare, eolica e biocarburanti, la chiatta, costruita nel 2007, vanta zero emissioni di gas serra.Gli ortaggi sono coltivati con l'idroponica, le piante ottengono tutti i nutrienti di cui hanno bisogno dall'acqua: un buon terreno (e terreno in generale) non è facile da trovare nelle aree urbane. Per l'irrigazione vengono utilizzate acqua piovana e acqua di fiume purificata, i pesticidi sono vietati. La New York Sun Works ha ideato la chiatta come prototipo di un giardino autosufficiente che può essere allestito sul tetto di un edificio.
Il primo eco-villaggio del Regno Unito è stato aperto a Londra nel 2002. Il complesso BedZED è composto da centinaia di case e visite in ufficio. Giardini pensili, materiali da costruzione riciclati, isolamento termico efficiente, riciclaggio più rapido, molto piccola distanza tra casa e lavoro: tutto ciò ha permesso di dimezzare l'impronta di carbonio dell'insediamento rispetto a una città normale.
Consiglio internazionale delle nanotecnologie
Nel 2004, gli appassionati hanno istituito un'organizzazione internazionale, l'International Council on Nanotechnology (ICON), che raccoglie e diffonde tutte le informazioni disponibili sulla nanotecnologia. I membri di questa organizzazione cercano di valutare i vantaggi e gli svantaggi della nanotecnologia (ad esempio i rischi ambientali) e di diffondere informazioni al riguardo.
2.2.4 Soluzione chimica nanotecnoecologica del problema.
Superficie autopulente
Tale superficie è chiamata nanograss, è un insieme di nanofili paralleli (nanorod) della stessa lunghezza, situati a uguale distanza l'uno dall'altro.
L'autopulizia di una superficie soffice dalle particelle di sporco è chiamata "effetto loto".
Applicazione:
Superfici e rivestimenti autopulenti
Composti molecolari di forme allotropiche del carbonio.
Composti molecolari di forme allotropiche di carbonio sotto forma di poliedri chiusi. Una molecola di fullerene è composta da 60 atomi di carbonio. Il diametro di C60 è di circa 1 nm.
Applicazione:
Vernici ignifughe;
diamanti artificiali;
Nuovi farmaci;
Batterie.
ossido di titanio
L'ossido di titanio ha una forte attività catalitica. In presenza di radiazioni ultraviolette, scompone le molecole d'acqua in radicali liberi.
Applicazione:
Purificazione di acqua, aria, varie superfici da composti organici;
Vetri autopulenti
3. Conclusione.
Ho avuto un'idea su come costruire impianti di depurazione che purificheranno l'aria in tutto il mondo.
Ad esempio, citerò edifici che verranno costruiti in centro, vicino agli inquinanti e nelle periferie delle città, in cui verranno installati speciali condensatori e verranno coltivate un gran numero di piante che purificheranno l'aria.
impianto di depurazione
Generatore impianto di depurazione
Esempio e processo di generatore primitivo:
Descrizione del funzionamento del generatore nell'impianto di depurazione.
Quando è acceso corrente continua In acqua avviene la seguente reazione:
Distribuzione delle strutture di trattamento
È possibile che alcuni nuovi materiali rappresentino un rischio per produttori e consumatori, nonché per la società e l'ambiente. Pertanto, gli scienziati si sforzano di studiare i potenziali rischi associati alle nuove nanotecnologie nel modo più accurato e completo possibile al fine di garantire la sicurezza del loro utilizzo.
Lo sviluppo delle nanotecnologie continua ed è del tutto possibile che l'umanità risolva davvero i problemi globali con il loro aiuto.
Elenco delle fonti utilizzate e della letteratura.
https://www.nps.gov/index.htm Servizio del Parco Nazionale
http://korrespondent.ru
http://ria.ru/science/20081203/156376525.html#ixzz2orCoTJVk
NANO? È facile!//RUSNANO [risorsa elettronica]. - Elettrone. rivista - 2012. - Modalità di accesso: http://popular.rusnano.com/
Krutko VN Il problema della valutazione del rischio delle nanotecnologie: aspetti metodologici / VN Krutko, EV Pucillo, A. Ya Chizhov // Vestn. Rosa. Università dell'Amicizia dei Popoli. Ser. Ecologia e sicurezza della vita-attività. - 2014. - N. 4. - S. 55-61. - Bibliografia: 5 titoli.
Dugin G.S. La nanotecnologia e il suo possibile impatto negativo sull'ambiente / G.S. Dugin // Problemi di sicurezza e situazioni di emergenza. - 2009. - N. 5. - S. 33-37. - Bibliografia: 7 titoli.
Galchenko Yu P. Nanoparticelle tecnologiche come fattore ambientale non periodico / Yu P. Galchenko //Ekol. sistemi e dispositivi. - 2014. - N. 1. - S. 18-22. - Bibliografia: 5 titoli.
La nanotecnologia nel prossimo decennio / Ed. MK Rocco, R.S. Williams, P. Alivisatos. M., 2012.
Ibragimov I. M. Applicazione della nanotecnologia per la protezione ambientale / I. M. Ibragimov, E. A. Perfilova // Izv. Acad. ballo studentesco. ecologia. - 2015. - N. 3. - S. 76.
La comunità scientifica ed esperta è recentemente diventata consapevole dei pericoli e dei rischi dello sviluppo non regolamentato della nanoindustria e dei nanoprodotti a causa della tossicità dei nanomateriali per i sistemi viventi e dell'insufficiente ricerca su questo tema. E poi ci sarà una trasformazione radicale produzione moderna, tutte le sfere della vita umana sotto l'influenza della nanotecnologia.
Tuttavia, queste prospettive rimarranno irrealizzate senza un controllo efficace sulle conseguenze negative dell'uso delle nanotecnologie. Piuttosto, i cambiamenti saranno significativi, ma saranno dominati da reali conseguenze dannose.
Possiamo dire ancora più forte: l'efficacia del sistema di sicurezza determina se l'umanità sopravviverà nel 21° secolo. Questo problema anticipa i pericoli associati al terrorismo e all'uso di armi di distruzione di massa.
Naturalmente, il problema della sicurezza delle nanotecnologie ha le sue caratteristiche specifiche, principalmente legate al fatto che i nanomateriali diventeranno generalmente accettati, penetreranno nella vita quotidiana, nella medicina, nello sport, nelle attrezzature civili e militari, nell'abbigliamento, nelle calzature, nel cibo, ecc. Queste tecnologie sono interdisciplinari e intersettoriali, e quindi ci si può aspettare successo e rischi da esse in tutte le sfere dell'attività umana. Tuttavia, nonostante tutto ciò, l'esperienza positiva e negativa accumulata dall'umanità nel XX secolo utilizzando l'atomo pacifico e non pacifico, la metodologia sviluppata in questo settore può essere trasferita, ovviamente, non meccanicamente, alla protezione dell'uomo e natura dalle nanotecnologie.
E questo significa che fin dall'inizio dovrebbe essere effettuata una valutazione della sicurezza per l'intero ciclo, per qualsiasi nanotecnologia e nanomateriale messo in pratica: nella fase sperimentale, la sicurezza degli sviluppi pilota, la produzione industriale, in tutte le aree di utilizzo, la sicurezza in potenziali incidenti, quando la tecnologia viene fermata, durante lo stoccaggio, lo smaltimento di rifiuti contenenti nanomateriali. Abbiamo menzionato un pericolo stravagante, formidabile e insolito in un altro capitolo del libro, discutendo la disputa tra i pionieri della nanotecnologia Eric Drexler e Robert Smalley. Stiamo parlando di perdere il controllo dei robot assemblatori molecolari che si riproducono da soli, "riproducendosi". Sono in grado, continuando l'incessante lavoro di autoassemblaggio da materie prime ambientali in modalità autonoma con un adeguato apporto di energia, di ricostruire, riciclare qualsiasi ambiente che si frapponga in una popolazione di nuovi assemblatori o, come E. Drexler dice in senso figurato, nello sporco "grigio". Teoricamente, questo processo, ad es. la crescita esponenziale può continuare fino all'esaurimento delle energie e dei materiali disponibili. Prospettiva divertente! Ma questa è ancora solo una teoria.
E. Drexler non solo ha discusso in dettaglio questa possibilità e ha proposto, in termini generali, di determinare le precauzioni che tutti i paesi coinvolti nello sviluppo delle nanotecnologie dovrebbero assumersi volontariamente.
Sono associati pericoli più tradizionali proprietà chimiche nanoparticelle in grado di interagire con i sistemi viventi. Come nel caso delle radiazioni ionizzanti, le nanoparticelle nella cellula formano particelle superattive - radicali di varia natura, forti agenti ossidanti (perossidi, ossigeno singoletto) che possono interrompere i processi vitali della cellula, influenzando il DNA, l'RNA e altri oggetti biologici del cellula.
La dosimetria delle nanoparticelle negli organismi viventi è molto importante, il che richiede speciali strumenti di precisione e tecniche speciali. Poiché la manifestazione di proprietà specifiche, anche tossicologiche, delle nanoparticelle è associata al loro caratteristico rapporto molto elevato tra superficie e volume o massa, questo valore S/V è spesso considerato una misura fisica del potenziale impatto su un sistema vivente. Ma, naturalmente, la struttura chimica, la geometria delle particelle e la loro distribuzione dimensionale sono molto importanti.
1. Trasferimento di nanoparticelle (NP) nel corpo umano e nell'ambiente (OS).
Fonti di NP che entrano nel sistema operativo.
Le nanoparticelle nell'ambiente non sono un fenomeno nuovo. Ad oggi, oltre alle fonti naturali di nanoparticelle, esistono molte fonti di inquinamento antropico non intenzionale dell'ambiente. Con l'inizio dell'era delle nanotecnologie, ad esse si aggiungono una serie di fonti deliberatamente create di nanooggetti che entrano in vari ambienti naturali.
2. Vie di ingresso delle nanoparticelle nel corpo umano.
L'ingresso di nano-oggetti nel corpo umano non differisce dall'ingresso di altri contaminanti e si verifica:
Allo stesso tempo, i nano-oggetti possono entrare nel corpo umano non come inquinamento, ma per altri motivi:
Alcuni studi non sistemici sull'impatto dei nano-oggetti su animali e esseri umani ci consentono ancora di trarre le seguenti conclusioni, che devono essere prese in considerazione:
I nano-oggetti penetrano all'interno di una cellula vivente, superando le barriere di blocco. In tal modo, possono:
La gravità del problema dei pericoli derivanti dall'uso della nanotecnologia è stata recentemente riconosciuta da molti scienziati e personaggi pubblici in tutto il mondo. Dal 2006 è stata pubblicata una rivista speciale Nanotoxicology; il National Institutes of Health degli Stati Uniti, l'Environmental Protection Agency EPA, il National Cancer Institute NCI e altri si stanno occupando di questo problema. In Russia, la stessa nanoindustria è ancora molto debole e, di conseguenza, non esiste un controllo adeguato e sistematico su questo problema. Allo stesso tempo, dall'estero ci arrivano numerosi nanoprodotti (farmaceutici, alimentari, tessili, cosmetici, ecc.) Del valore di decine di miliardi di DS, che non superano alcuna certificazione speciale. Occorre uno speciale servizio di controllo indipendente, dotato di moderne strumentazioni e operante nell'ambito di una legislazione speciale e sotto costante controllo pubblico.
Pubblicato da USEPA, EVSCENIHR e NRG e dall'International Risk Governance Council (JRGC) nel 2006-2007. i rapporti evidenziano la scarsità di dati sperimentali sui potenziali rischi nella nanotecnologia e nella nanomedicina.
Finora sono stati condotti studi solo su animali, il cui scopo era identificare i principi di funzionamento dei nanooggetti.
Il problema della nanotossicità può essere esacerbato dal fatto che la tossicità dei nanooggetti non è una semplice transizione dalla tossicità di materiali massivi della stessa struttura chimica alla nanoscala. Ripetiamo che le nanoparticelle per loro natura esibiscono altre proprietà fisico-chimiche che dipendono non solo dalla loro dimensione, ma anche da proprietà adesive, catalitiche, ottiche, elettriche, quantomeccaniche, che dipendono non solo dalla dimensione delle nanoparticelle, ma anche dalla loro geometria. , distribuzione delle dimensioni e ordine della loro organizzazione in un nanooggetto.
Inoltre, le sostanze chimiche che non presentano tossicità nella consueta forma non su scala nanometrica possono manifestarla sotto forma di nanoparticelle. Un tipico esempio. Il carbonio inerte nella sua forma abituale mostra tossicità sotto forma di fullerene, nanotubi di carbonio. Una metamorfosi simile si verifica con gli ossidi metallici (titanio).
Attualmente, nel mondo vengono prodotti 2000 nanomateriali originali. Per 10 anni del loro utilizzo, nessuna specie di loro è stata studiata a fondo per la sicurezza.
Scheda. 1. Pericoli della nanotecnologia e modi per superarli
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Pericolo |
Soluzioni |
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specifico |
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Uso di nanodispositivi |
Solo paura: i primi nanodispositivi non appariranno prima del 2015-2020 |
Aumentare la consapevolezza e divulgare le nanotecnologie pertinenti |
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Nanotossicità |
Rapporti sugli effetti nocivi dei nano-oggetti, mancanza di dati sperimentali |
Sui meccanismi della nanotossicità |
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Impatto dei nanooggetti sul DNA e sui processi genomici |
Rapporti sull'impatto dei nano-oggetti sul DNA, mancanza di dati sperimentali |
Effettuare ulteriori studi sperimentali, la formazione di idee teoriche |
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Penetrazione di HO in cellule, organi, tessuti |
Rapporti sulla permeazione di HO attraverso le biomembrane, mancanza di dati sperimentali |
Effettuare ulteriori studi sperimentali, la formazione di idee teoriche |
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non specifico |
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Nuovo e insolito |
Solo paura |
Condurre un lavoro esplicativo sulla nanotecnologia |
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Perdere denaro con benefici poco chiari |
Mancanza di lavoro sull'analisi del rapporto beneficio-danno |
Organizzazione di studi sul rapporto beneficio-danno dell'uso delle nanotecnologie |
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Mancanza di lavoro sull'analisi e la valutazione del rischio delle nanotecnologie |
Organizzazione di studi sull'analisi e la valutazione del rischio delle nanotecnologie |
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Insicurezza, illegalità |
Mancanza di quadro legislativo e regolamentare |
Sviluppo di documenti legislativi e normativi che regolano la produzione e la circolazione delle nanotecnologie |
Oltre alla sicurezza, i problemi morali ed etici derivano dall'uso delle nanotecnologie, soprattutto per la medicina, la cosmesi, elettrodomestici, abbigliamento, tessuti per la casa, attrezzature militari, ecc.
La società dovrebbe disporre di informazioni complete, obiettive e chiare sui vantaggi e gli svantaggi delle nanotecnologie e partecipare alla risoluzione di questioni strategiche rappresentate dalla comunità di esperti e dalle organizzazioni pubbliche.
Va riconosciuto che in tutto il mondo la ricerca sulla sicurezza delle nanotecnologie è molto indietro rispetto al loro sviluppo e commercializzazione. E i costi per identificare le conseguenze etiche, legali e sociali dell'introduzione delle nanotecnologie sono molto inferiori agli studi sull'impatto sulla salute umana e sull'ambiente.
Questo stato deve essere urgentemente cambiato a livello planetario se non vogliamo rovinare la nostra civiltà comune; cambiamento attraverso la legislazione a livello internazionale e federale.
