Nanoteknoloji Nedir - Örnekler, Gelecek Uygulamalar ve Riskler

Fiziksel nitelikteki her şey - insanlar, bitkiler, mineraller, hava - şekil veya elektronik yük ile birbirine bağlanan atom ve molekül kombinasyonlarından oluşur. Nano ölçekte atomları manipüle etmek, teorik olarak insanların elmaslardan yiyeceğe kadar her şeyi yeniden üretmesine izin verecektir..

Bu teknolojinin faydaları neredeyse sayısız olsa da, bazıları arasında moleküler manipülasyonun farkında olmadan insan neslinin tükenmesine kadar dahil olmak üzere çözümlerden daha fazla sorun getirebileceği konusunda kaygı uyandırdı. Avustralya Dünyası Dostları, Meksika'da Savagery'ye Eğilim Gösteren Bireyler ve Amerika'daki Organik Tüketiciler Derneği gibi organizasyonlar, nano ölçekli projelerin daha da geliştirilmesine aktif olarak karşı çıkıyorlar.

“Ölçek” nedir ve neden önemlidir??

Nanoteknoloji, maddenin atomik, moleküler ve supramoleküler ölçekte manipüle edilmesiyle ilgilenen bilimdir - diğer bir deyişle çıplak gözün görebildiğinden çok daha küçüktür. Her nanometre metrenin milyarda biridir - yaklaşık bir saniyede bir tırnağın uzunluğu. Bunu bir perspektiften ifade etmek gerekirse, bir insan saçı kabaca 80.000 ila 100.000 nanometre genişliğinde, bir kırmızı kan hücresi 2.500 nanometre ve bir insan DNA ipliği çapı 2.5 nanometre.

Sadece tarama tünelleme mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu gibi olağanüstü hassas aletlerin geliştirilmesi sayesinde nanoteknoloji mümkün hale gelmiştir. Onun vaadi ve riski, ultra küçük nesnelerle ilgilenen kuantum fiziğinin artan anlayışından kaynaklanmaktadır. Şaşırtıcı bir şekilde, nano ölçekte maddelerin davranışları genellikle daha büyük ölçekte özelliklerine aykırıdır.

Örneğin, bir elektrik yükü - yalıtkanlar - taşıyamayan dökme haldeki maddeler, tıpkı erime noktaları ve diğer fiziksel özelliklerin değişebileceği gibi, nano düzeyde yarı iletkenler haline gelebilir. Bir alüminyum Kok, 20 ila 30 nanometre tozuna öğütülebilir, havada kendiliğinden tutuşabilir - bu, onu bir roket yakıt katalizörü yapan bir özelliktir. Benzer şekilde, bir kalemdeki hem elmas hem de grafit karbondan yapılır, ancak karbon atomlarının bağlanma şekli nedeniyle çok farklı özelliklere sahiptirler.

Nano Terminoloji

Bilim “nano” alanında genişledikçe, terminoloji de genişledi. İşte bazı temel tanımlar:

Nanoteknoloji: Geleneksel endüstriyel ve kimyasal işlemler de dahil olmak üzere, yeni özelliklere sahip bir ve yüz nanometre arasındaki yapıları içeren herhangi bir teknoloji. Nanoteknoloji kaplamaları, leke tutmaz liflere ve yüksek performanslı güneş koruyucu losyonlara sahip giysiler yapmak için zaten kullanılmaktadır..
nanofactories: Bir nano ölçekte, her üretim yöntemi basitçe atomları düzenlemek için bir yöntemdir. “Moleküler birleştiriciler” olarak da adlandırılan nano fabrikalar, minerallerden insan organlarına ve kemiklerine kadar karmaşık fiziksel ve biyolojik yapılar oluşturmak için reaktif molekülleri hareket ettiren, birleştiren ve manipüle eden küçük, kapalı sistem üretim birimleridir. Tek bir insan hücresi, kombinasyon sürecini yönlendirmek için dijital genetik materyali (DNA) okuyan bir biyolojik moleküler üretim biriminin veya nanofaktoryumun mükemmel bir örneğidir. Öngörü Enstitüsü'nden John Burch, biyolojik moleküler mühendislik ve üretim uygulamalarının 21. yüzyılın ortalarında hızla genişlemesi ve gelişmesi gerektiğini öngörüyor.
nanobotlar: Bunlar nano fabrikaların ürünleridir, ancak kendi kendini kopyalaması veya yönlendirmesi beklenmemektedir. Nanobotlar nanoteknoloji ve robotiklerin kesiştiği noktaya düşüyor ve bu noktada bilime göre daha fazla bilimkurgu. Bununla birlikte, özellikle insan vücudunda kullanımları için kesinlikle ilginç olasılıklar vardır. Bazı fütüristler, nanobotların bir gün belirli hastalıklı hücreleri aramak ve tedavi etmek için kan dolaşımından geçebileceğini düşünüyorlar. Bir örnek, yalnızca belirli bir tipteki kanserlere saldıran ve yok eden bir nanobot olabilir.

Nanoteknolojinin Güncel ve Gelecek Kullanımları

Toksikoloji Derneği'ne göre, nanoteknolojideki ilerlemeler halihazırda çeşitli yeni malzemeler üretmektedir. Ayrıca karbon gibi eski malzemeleri de adapte ediyorlar, böylece onlara “tüketici ve endüstriyel ürünleri iyileştirmek, kritik enerji ihtiyaçlarını karşılamak, güvenlik sistemlerini geliştirmek ve tıp alanını geliştirmek için büyük bir potansiyel” veriyorlar.

Karbon nanotüpleri - bir karbon atomu tabakasının düştüğünü hayal edin - şimdi tenis raketleri ve golf kulüpleri gibi tüketici ürünlerinde ortaya çıkıyor. Çeliğin 200 katı ve beş katı elastikiyet, bakırın elektriksel iletkenliğinin beş katı ve alüminyumun yoğunluğunun yarısıdır. Buna ek olarak, paslanmaz, radyasyondan ayrılmaz veya sıcaklık değişimi ile genişlemez veya büzülmezler. Bu bağlamda, otomobil ve uçak gibi ürünlerdeki uygulamalarının cazibesi oldukça açık hale geliyor.

Virginia Tech'teki Gelişen Nanoteknolojiler Projesi, nano özellikli, pamuklu çarşaflar, yağ sökücüler, golf milleri, boya ve kozmetikler dahil olmak üzere 1.790'dan fazla mevcut tüketici ürününü listeliyor. Bazı bilim adamları, güneş hücrelerinin sonunda çatı, kaldırım ve yollarda kullanılmasına izin verecek kadar dayanıklı ve düşük maliyetle geliştirilebileceğini tahmin ediyorlar - kirletmeyen, bol ve ucuz bir enerji tedarikine yol açıyor.

Nanoteknoloji kullanan mevcut ürünlerin spesifik örnekleri aşağıdakileri içerir:

Seldon Technologies'in MineralWater sistemi, USEPA içme suyu standardını aşan içme suyu sağlamak için virüs, bakteri, kist ve spor gibi patojenleri ve kontaminantları gideren bir karbon nanotüp filtrasyon cihazıdır..
Linde Electronics'in karbon nanotüp mürekkebi, ekranlı akıllı telefon veya otomobilin ön camına yerleştirilmiş şeffaf bir GPS cihazı gibi ekranlar, sensörler ve elektronik cihazlar içindir..
Titanyum dioksit veya çinko oksit nano parçacıkları içeren güneşten koruyucu ürünler kansere neden olan ultraviyole ışığı yansıtır veya emer. Bu ürünler görünmez ve uzun ömürlüdür ve geleneksel güneş kremlerinden daha düşük tahriş edici ve alerjen malzemelere sahiptir..
Birçok tezgah üstü bandaj, artık kesikler ve sıyrıklar etrafında enfeksiyonu önleyen ve antibiyotik merhemi bandajla etkili bir şekilde karıştıran nanopartiküller içerir..
Antibakteriyel havuz sıvıları. Bunlar, yüzücülerin önceki ürünlerin sert kimyasallarına maruz kalmasını azaltırken zararlı bakterilerle mücadelede daha etkilidir.

Öngörü Enstitüsü tarafından öngörüldüğü gibi, nano fabrikaların artan kullanılabilirliğinin günlük faydaları aşağıdakileri içerecektir:

Hastalığı ve Ters Yaşlanmayı Tedavi Eden Tıbbi Nanorobotlar. Moleküler Üretim Enstitüsü Kıdemli Araştırma Görevlisi Robert Freitas, Nanomedicine Kitap Serisinde, hücresel ve mikroskobik ameliyatları gerçekleştirmek, spesifik yaralanmaları onarmak ve vücudu hastalığın tanımlanması ve direnmesi için tıbbi nanorobotların insan vücuduna tanıtıldığı bir gelecek projeleri . Etik ve Gelişen Teknolojiler Enstitüsü web sitesinde, Burch, yutulan bir hapın nanobotların hasarlı veya ölen beyin hücrelerinin yerini alması için yeni nöronlar oluşturması için talimatlar içeren moleküler materyaller sağlayacağı bir senaryo açıkladı. Yapay beyin bir insan kolundan veya bacağından daha güçlü olabileceğinden, bu yeni beyin hücreleri bilgiyi biyolojik bir beyinden çok daha hızlı işleyecektir.
Üretilen Ürünlerin Maliyetinde Azalma. Temel maliyetler karbon, azot ve oksijen gibi hammaddelerin değerine ve nano-fabrikayı çalıştırmak için gereken enerjiye düşecektir. Madencilik, işleme ve konfigürasyon gerektiren malzemeler yerine karbon fiberlerden yapılmış ve nano fabrikalarda üretilmiş bir otomobil hayal edin. Teorik olarak, hemen hemen her malzeme veya nesne, nano fabrikaların bir kombinasyonu ile aşağıdan yukarıya doğru monte edilebilir. Eş zamanlı ve sinerjistik nano ölçekli süreçler birleştirildiğinde büyük ölçekli sonuçlar ortaya çıkar. Nanoteknolojiyi popülerleştirmesiyle tanınan Amerikalı bir mühendis olan Eric Drexler, “Star Trek” şöhretinin “çoğaltıcısına” benzer, büyük ve kullanışlı ürünler üreten masa üstü fabrikaların geleceğini öngörüyor. Aslında, Haziran 2014'te, Nestle Sağlık Bilimleri Enstitüsü, sonunda “kişiye özel takviyeler - hatta gıda bile yaratabilecek” bir mutfak makinesine yol açabilecek yeni bir proje açıkladı.
Yapay Genel Zekanın (AGI) Gelişimi. Öngörü Enstitüsü'ne göre, nano fabrikalar mühendislik ve teknik işler için makine sistemlerini içerecek ve bu da mevcut bilgisayarlardan binlerce kat daha güçlü ve ucuz bilgisayarlar üretecek. Makineler bilgiyi bir uygulamadan veya ortamdan diğerine öğrendikçe ve aktardıkça hızlı ilerlemeler mümkün hale gelir. Bununla birlikte, AGI'nin ne kadar hızlı gerçekleştirilebileceği konusunda bazı sorular vardır. 1990'dan beri, bağımsız hakemleri serbest biçimli konuşma yaparken insan olduğunu düşünmeye kandırabilen herkes için 100.000 dolarlık bir ödül var. Ödül henüz verilmemiştir.
Endüstriyel Kimyasal Kirliliğin Ortadan Kaldırılması. Organik gıda stoğundaki her atom nihai üründe kullanıldığından veya uygun şekilde paketlenmiş atıklara yönlendirildiğinden çevreye hiçbir kirletici atom salmaz. Örneğin, doğal kömür yakıldığında kükürt dioksit, azot oksitler, havadan taşınan fiziksel parçacıklar ve cıva gibi kirleticiler üretir. Yan ürünleri ortadan kaldıran veya onları zararlı olmayan forma dönüştüren yapay bir yakıt oluşturmak daha sağlıklı ve daha ucuzdur.

Nanoteknolojinin Tehlikeleri ve Riskleri

Burch ve Drexler gibi nanoteknoloji savunucuları bile, teknoloji kontrolsüz veya yanlış yönlendirilirse, insan ırkına zarar verme ve muhtemelen yok etme potansiyelinin farkındadır. Bu potansiyel olarak zararlı etkiler aşağıdakileri içerir:

aşırı nüfus. 80 yaşın üzerindeki insanlar için ölüm oranı 1960'lardan bu yana yılda yaklaşık% 1,5 azalmıştır. Robert Freitas, Jr. nanoteknolojideki ilerlemelerin tüm genetik hastalıkları ve yavaş yaşlanmayı ortadan kaldıracağını ve “insan sağlığını en az on kat arttıracağını” ileri sürüyor. Uzun ömürlü artışlar doğumları azaltmazsa, insan ırkı üstel olarak genişler, toplumsal gerginlikleri şiddetlendirir ve kaynakları tüketir..
Suç ve Terörizmde Artış. Kimyasal ve biyolojik silahlar, özellikle de karaborsada mevcutsa veya bir ev fabrikasında inşa edilebiliyorsa, gizlenmesi veya izlenmesi daha ölümcül ve daha kolay hale gelebilir. Nano fabrikalar teorik olarak öldürücü bir botulizm dozu taşıyabilen bir böcek büyüklüğünde akıllı bir anti-personel silah üretebilir. Gezegendeki her insanı öldürebilen bu tür silahların sayısı tek bir valiz halinde paketlenebilir.
Borçlar ve Olmamalar Arasındaki Eşitsizlik. Nanoteknoloji gelişmelerinin başlangıçta pahalı olması ve sonuç olarak patent katmanları, yasalar ve rekabet karşıtı engeller tarafından korunması muhtemeldir. Buna göre, daha düşük maliyetlerin faydalarının teknoloji sahipleri ile sınırlı olması muhtemeldir. Yoksulluk ve gelir eşitsizliği daha abartılı hale gelebilir ve böylece toplumsal huzursuzluk yaratabilir.
Dini İnançlar ve Yaşam Biçimleri Üzerindeki Çatışmalar. Dünya genelinde ürünler, çoğunluk tarafından mutlaka paylaşılmayan dini veya ahlaki ilkelere dayanılarak yasaklanır veya kısıtlanır. Örnekler arasında Britanya'daki silahlar, Müslüman toplumlarda alkol ve çeşitli ülkelerdeki eğlence amaçlı uyuşturucular sayılabilir. Kişisel nano fabrikalarda yasaklı ürünler üretme yeteneği bu toplumlarda aksamalara neden olabilir.
“Gri Goo” nun görünüşü.“ Bazı bilim adamları, kendi kendini kopyalayan nanofasitlerin, biyosferi kendi sınırsız kopyalarını çıkarmak için çılgınca bir çabayla yiyerek kaybolabilirler. Nasıl anti-sosyal davranış, nüfusun belirli bir yüzdesine karşı dayanılmazsa - var olan bilgisayar virüslerinin sayısıyla kanıtlandığı gibi - sorumsuz insanlar ve grupların kendi kendini kopyalayan nano-fabrikalar yapması ve böylece felaket olasılığını arttırması muhtemeldir..

Son söz

Girişim sermayesi şirketi Draper Fisher Jurvetson'un genel müdürü Steve Jurvetson, nanoteknolojinin geleceğinin “if” değil, “ne zaman” meselesi olduğunu iddia ediyor. Lux Capital'in kurucu ortağı ve Forbes / Wolfe Nanotech Raporu'nun editörü Josh Wolfe, her şeyin - giyim, yiyecek, araba, konut, ilaç, iletişim cihazları, soluduğumuz hava ve içtiğimiz su - olacağını söyledi. derin ve köklü değişim. Ve sonuç olarak, dünyanın sosyo ve ekonomik yapısı da öyle olacak. ”

Nanoteknoloji, bildiğimiz kadarıyla insan hayatındaki hayal edilemez zorlukları ve korkuları açığa çıkararak her dileği gerçekleştirebilecek “filozofun taşı” ya da Pandora'nın kutusunun açılması olacak mı??