Плащ-невидимка и пуля, убивающая рак
Про нанотехнологии сегодня наверное слышали все. А некоторые их даже видели в действии (правда, не факт, что знали об этом). В обывательском сознании «нано» – это нечто из области передовой науки, скрещенной с фантастикой. Нечто почти волшебное: бумага, которая не горит и не размокает (вот бы Гоголю такую!), одежда, которая не пачкается, сама меняет цвет и может отклонять энергию взрывной волны, окна, которые очищают сами себя… Здорово! Но не очень понятно, как же это?
Каких-нибудь полвека назад ученые и сами не понимали. Всех взбудоражил физик-ядерщик Ричард Фейнман из Технологического института Калифорнии. В 1959 году он прочел коллегам лекцию «Там внизу много места», и предложил тысячу долларов тому, сумеет создать действующий моторчик, который можно поместить в кубик высотой 0,4 мм. И еще тысячу тому, кто сможет уменьшить страницу текста в 25000 раз. Фейнман говорил о том, что можно перемещать отдельные атомы, если создать манипуляторы соответствующих размеров. Что из атомов и молекул можно строить новые конструкции с нужными свойствами, как из кубиков. Это была революционная мысль. Слово «нанотехнологии» тогда не прозвучало – его придумал через 15 лет японский физик Норио Танигути, как раз для того, чтобы назвать процессы построения новых веществ из отдельных атомов. Но отцом нанотехнологий сегодня по праву считают именно Фейнмана. (Кстати, «наномоторчик», о котором мечтал Фейнман действительно создали – в 1997 году ученые сделали молекулу в форме пропеллера, которая сама вращается на медной поверхности).
Приставка «нано» – означает одну миллиардную долю. Один нанометр (1 нм) – равен 10-9 м. Как представить себе такую величину? Обычный метр и нанометр соотносятся по масштабу как земной шар и лесной орешек. Если рост человека уменьшить до нанометра, то отдельные атомы казались бы нам размером с футбольный мяч, а толщина самого тонкого листа бумаги воспринималась бы равной… 150 км.
На самом деле живых существ таких размеров в природе почти нет, разве что вирусы – их длина в среднем 100 нм. Еще в нанометрах измеряются сложные молекулы белков – строительные кирпичики всего живого (их величина до 10 нм). Обычные молекулы меньше в десятки раз. А размеры атомов и того меньше – десятые и сотые доли нанометра.
Словом, сегодня человек с помощью особых растровых микроскопов может видеть, что между атомами и молекулами в структурах веществ «много места». И не просто видеть, но и заполнять эти пустоты по своему усмотрению: брать силовыми пальцами приборов «мельчайшие кирпичики мироздания» и переставлять туда, куда считает нужным. В результате могут получаться вещества и существа с новыми свойствами.
Пионером в этом деле был японский профессор Сумио Иидзима из университета Мэйдзе. Он создал первый наноматериал – углеродные нанотрубки, которые в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса. В сущности это молекула из миллиона (и более) атомов углерода. Резонный вопрос: а зачем они нужны? Оказывается, очень полезная вещь: нанотрубки не рвутся, не ломаются, какой бы запредельной не была механическая нагрузка – они просто… перестраиваются. Из них можно сделать искусственные мускулы, в десять раз сильнее биологических. Такая «ниточка» из трубок диаметром 1 мм может выдержать груз весом в 20 тонн. Нанотрубкам не страшны вакуум, высокие температуры, химические реагенты. Из них можно делать разные материалы, например ткань для костюмов пожарных и космонавтов.
Ну а где сегодня можно увидеть нанотехнологии в действии? Да где угодно. Начиная от жестких дисков компьютеров и заканчивая теннисными мячами (нанотехнологии делают их практически вечными). Или вот, например, ученые Иллинойского университета создали антикоррозионное полимерное покрытие. Оно само залечивает царапины и мелкие дефекты. В разных видах это покрытие можно использовать хоть для покраски корпусов автомобилей (судов, самолетов), хоть при производстве мебели.
Уже сегодня существуют первые образцы костюмов, способных сделать нас невидимыми. Материал, из которого они изготовлены, искривляет световые лучи так, что они огибают «объект-неведимку» и отражаются от предметов расположенных за ним.
А ученые из Университета Содружества Виргинии создали «золотые нанопули» для расстреливания раковых клеток. Эти нанопули способны сами находить и разрушать неоперабельные раковые опухоли. Крошечные кремниевые частицы, покрытые слоем золота, нагреваются в инфракрасных лучах до 55°С и уничтожают накопленным теплом злокачественные образования, не причиняя никакого вреда здоровым тканям. Эту методику уже успешно испытали на мышах.
Нет сомнений, что нанотехнологии в ближайшие годы окажут на общество более сильное воздействие, чем распространение мобильной связи и интернета.
Каких-нибудь полвека назад ученые и сами не понимали. Всех взбудоражил физик-ядерщик Ричард Фейнман из Технологического института Калифорнии. В 1959 году он прочел коллегам лекцию «Там внизу много места», и предложил тысячу долларов тому, сумеет создать действующий моторчик, который можно поместить в кубик высотой 0,4 мм. И еще тысячу тому, кто сможет уменьшить страницу текста в 25000 раз. Фейнман говорил о том, что можно перемещать отдельные атомы, если создать манипуляторы соответствующих размеров. Что из атомов и молекул можно строить новые конструкции с нужными свойствами, как из кубиков. Это была революционная мысль. Слово «нанотехнологии» тогда не прозвучало – его придумал через 15 лет японский физик Норио Танигути, как раз для того, чтобы назвать процессы построения новых веществ из отдельных атомов. Но отцом нанотехнологий сегодня по праву считают именно Фейнмана. (Кстати, «наномоторчик», о котором мечтал Фейнман действительно создали – в 1997 году ученые сделали молекулу в форме пропеллера, которая сама вращается на медной поверхности).
Приставка «нано» – означает одну миллиардную долю. Один нанометр (1 нм) – равен 10-9 м. Как представить себе такую величину? Обычный метр и нанометр соотносятся по масштабу как земной шар и лесной орешек. Если рост человека уменьшить до нанометра, то отдельные атомы казались бы нам размером с футбольный мяч, а толщина самого тонкого листа бумаги воспринималась бы равной… 150 км.
На самом деле живых существ таких размеров в природе почти нет, разве что вирусы – их длина в среднем 100 нм. Еще в нанометрах измеряются сложные молекулы белков – строительные кирпичики всего живого (их величина до 10 нм). Обычные молекулы меньше в десятки раз. А размеры атомов и того меньше – десятые и сотые доли нанометра.
Словом, сегодня человек с помощью особых растровых микроскопов может видеть, что между атомами и молекулами в структурах веществ «много места». И не просто видеть, но и заполнять эти пустоты по своему усмотрению: брать силовыми пальцами приборов «мельчайшие кирпичики мироздания» и переставлять туда, куда считает нужным. В результате могут получаться вещества и существа с новыми свойствами.
Пионером в этом деле был японский профессор Сумио Иидзима из университета Мэйдзе. Он создал первый наноматериал – углеродные нанотрубки, которые в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса. В сущности это молекула из миллиона (и более) атомов углерода. Резонный вопрос: а зачем они нужны? Оказывается, очень полезная вещь: нанотрубки не рвутся, не ломаются, какой бы запредельной не была механическая нагрузка – они просто… перестраиваются. Из них можно сделать искусственные мускулы, в десять раз сильнее биологических. Такая «ниточка» из трубок диаметром 1 мм может выдержать груз весом в 20 тонн. Нанотрубкам не страшны вакуум, высокие температуры, химические реагенты. Из них можно делать разные материалы, например ткань для костюмов пожарных и космонавтов.
Ну а где сегодня можно увидеть нанотехнологии в действии? Да где угодно. Начиная от жестких дисков компьютеров и заканчивая теннисными мячами (нанотехнологии делают их практически вечными). Или вот, например, ученые Иллинойского университета создали антикоррозионное полимерное покрытие. Оно само залечивает царапины и мелкие дефекты. В разных видах это покрытие можно использовать хоть для покраски корпусов автомобилей (судов, самолетов), хоть при производстве мебели.
Уже сегодня существуют первые образцы костюмов, способных сделать нас невидимыми. Материал, из которого они изготовлены, искривляет световые лучи так, что они огибают «объект-неведимку» и отражаются от предметов расположенных за ним.
А ученые из Университета Содружества Виргинии создали «золотые нанопули» для расстреливания раковых клеток. Эти нанопули способны сами находить и разрушать неоперабельные раковые опухоли. Крошечные кремниевые частицы, покрытые слоем золота, нагреваются в инфракрасных лучах до 55°С и уничтожают накопленным теплом злокачественные образования, не причиняя никакого вреда здоровым тканям. Эту методику уже успешно испытали на мышах.
Нет сомнений, что нанотехнологии в ближайшие годы окажут на общество более сильное воздействие, чем распространение мобильной связи и интернета.