Post by Emperor AAdmin on Dec 22, 2007 1:25:25 GMT -5
Zadaci za 21. vek: Manje je vece
Da li je posle parne masine, elektricne energije, informaticke revolucije na redu i nanotehnoloska revolucija? I sta bi ona mogla novo da donese? Ipak, neki strucnjaci veoma su zabrinuti...
Nuklearni rat i razaranje krhke prirodne okoline mozda nisu najgora pretnja covecanstvu. Osione masine male koliko i nekoliko atoma ili molekula mogle bi da ucine da izgledaju kao blaga neprijatnost. Jer, ovi sicusni graditelji nazvani „asembleri”, ne samo da ce moci da sklapaju pojedine atome u vece celine, pretvaraju atome i molekule jedne supstance u neku drugu, vec i da se razmnozavaju. I zato, ako bi stvari slucajno izmakle kontroli, sve zivotinje, ljudi i biljke mogli bi da postanu njihova hrana i zrtva. Nalik danasnjim virusima, ali mnogo sposobniji i opasniji od njih, pandemija asemblera pokorila bi Zemlju za nekoliko dana. Nasu lepu plavu planetu prekrila bi siva, lepljiva i ljigava supstanca nazvana „gray goo”. Mada je danas ova opasnost verovatna kao i zivot ljudi na Marsu, nije sasvim odbacena mogucnost da ce se mozda dogoditi nekada, u daljoj buducnosti.
Bojazan da bi asembleri mogli da preskoce jaz izmedju naucnog predskazanja i stvarnosti, posledica je neumitnog, veoma brzog razvoja nanotehnologije. Sve je veci broj nanoproizvoda i orudja potrebnih ovoj novoj tehnologiji. Hiljade preduzeca i mnogi univerziteti u SAD, Evropi i Japanu svake godine trose milijarde evra na nanotehnoloska istrazivanja (nazalost, i ovde su vojske najbolje platise). Izgradnja istrazivackih laboratorija i preduzeca vrlo je skupa. Izmedju ostalog, moraju da budu potpuno zasticeni od bilo kakvog podrhtavanja tla i prasine - na nanometrijskoj lestvici zrno prasine je kao planina, vlas kose lici na naftovod. Ipak, svi znaju da postoji dobar razlog da ulazu. Jer, ako se posmatra s bolje strane, nanotehnologija obecava novu tehnolosku revoluciju, mozda i opste blagostanje.
Jedan od oceva nanotehnologije – Erik Dreksler
Atomska slagalica
Pa sta su, u stvari, nanonauka i nanotehnologija, i da li sadasnja istrazivanja imaju ikakvu slicnost sa nategnutim scenariom „sive ljige”? Oblast kojom se bave slikovito opisuje njihov naziv: „nanos” na grcom znaci patuljak. U sustini, to su napredna, vrhunska nauka i tehnologije koje izucavaju sve sto se odigrava na izuzetno maloj lestvici velicina materije i pokusavaju iz toga da izvuku korist koja moze da bude zaista velika i opsta. Koliko su te velicine male tesko je i zamisliti. Nanometar je milijarditi deo metra, milioniti deo milimetra ili velicina desetak vodonikovih atoma. Toliko porastu nasi nokti u jednoj sekundi. Smatra se da se ova grana nauke bavi istrazivanjima i razvojem tehnologije na lestvici od 1 do 100 nanometara, u nekim posebnim slucajevima i ispod 1 nm. A to je lestvica na kojoj se preplicu hemijski, fizicki i bioloski procesi. Jos vaznije, na njoj se odigravaju i zivotni procesi. Molekul DNK, sirok samo 2 nm, najmanja je prirodna nanomasina programirana da gradi svoje kopije i cuva podatke potrebne za izgradnju belancevina.
Ricard Fajmen prvi je naucnik koji je uocio znacaj nanotehnologije
Naziv „nanotehnologija” prvi je upotrebio japanski naucnik Norio Taniguci 1974. godine, ali je za njenu promociju najzasluzniji americki fizicar Erik Dreksler, tada istrazivac na Masacusetskom institutu za tehnologiju (MIT), koji je 1986. godine objavio knjigu Engines of Creation. Opojno mesajuci naucne cinjenice s fantastikom, Dreksler je svojom knjigom zapalio kolektivnu mastu i pobudio veliko zanimanje za nanosvet. Oslikao je buducnost u kojoj sicusne masine, nazvane asembleri, putuju kroz ljudski krvotok i lece razne bolesti delujuci samo na obolele celije. One razviju vestacki mozak, uklanjaju zagadjenje iz vazduha i grade doslovno sve - zgrade, mostove ili vasionske brodove. Ali, ne ciglu po ciglu, vec atom po atom (s danas nezamislivom tacnoscu). A posto bi mogli i sebe da umnozavaju, asembleri bi postali radna snaga koja bi ukinula siromastvo i glad u svetu. Bila bi to nova industrijska revolucija koja bi covecanstvu donela blagostanje.
Nanolekari moci ce da putuju kroz ljudski krvotok i lece razne bolesti delujuci samo na obolele celije
U nanofantasticnom svetu Erika Drekslera vestacka DNK ima glavnu ulogu - programirana je da pravi neorganske masine koristeci „hranljivo kupatilo”. To je, zapravo, fon Nojmanova masina koja uzima hranu iz okoline da bi se razmnozavala. Ova vestacka DNK, ako dospe u pogresne ruke ili postane sposobna da se otme ljudskoj kontroli i nastavi vlastitu evoluciju, stvorila bi „sivu ljigu”, odvratnu masu koja bi prekrila Zemlju za nekoliko dana. Na srecu, vise ni Dreksler ne veruje da je ovakav razvojni put nanotehnologije neizbezan.
Dreksler i Taniguci nisu prvi naucnici koji su sanjali o najmanjem, nanosvetu. Skoro tri decenije ranije, 29. decembra 1959. godine, istaknuti americki fizicar Ricard Fajmen odrzao je u Americkom fizickom drustvu cuveno predavanje pod nazivom: There’a plenty of room at the bottom (Postoji obilje mesta na dnu). Fajmen je obrazlagao mogucnost da ce u buducnosti moci da se rukuje materijalima na lestvici atoma i molekula. Dokazivao je da ce cela „Enciklopedija Britanika” sa svoja 24 toma moci da se ispise na glavi ciode. Ili da sve sto je od pamtiveka napisala ljudska ruka stane u kockicu cije stranice nisu vece od 0,1 mm. Slova bi bila u digitalnom obliku, a po 100 atoma predstavljali bi svaki digitalni bit informacije...
To vreme upravo je pred nama.
Racunarski model ugljenicne nanocevi u kojoj su smesteni fulereni, savrsen je spoj za provodjenje toplote i elektriciteta. Obojeni vrhovi prikazuju elektronske talase. Nanocevi su vrlo cvrste, tvrdje i od dijamanta ali su savitljive oko svoje ose. Dobro skladiste vodonik i litijum. Nanocevi od titanijum-dioksida odlicno skladiste energiju i dobri su fotokatalizatori. Kompozitni materijali u ciji sastav bi ulazili ovakvi ili slicni nanomaterijali imali bi vanredne, nezabelezene osobine.
Racunarski model ugljenicne nanocevi u kojoj su smesteni fulereni, savrsen je spoj za provodjenje toplote i elektriciteta. Obojeni vrhovi prikazuju elektronske talase. Nanocevi su vrlo cvrste, tvrdje i od dijamanta ali su savitljive oko svoje ose. Dobro skladiste vodonik i litijum. Nanocevi od titanijum-dioksida odlicno skladiste energiju i dobri su fotokatalizatori. Kompozitni materijali u ciji sastav bi ulazili ovakvi ili slicni nanomaterijali imali bi vanredne, nezabelezene osobine.
Manje je brze i bolje
Ali, na neki nacin, nanonauka i nanotehnologije nisu sasvim nove. I zivi organizmi znaju da prave materijale izuzetnih osobina. Tako je tanka paukova mreza u stvari cvrsca i od celika i kevlara iste debljine, a uz to ima izuzetnu elasticnost. Najsavrsenija od svih masina je ziva materija, ona koja gradi celije. Covek uci od nje i sve vise shvata njene i zakonitosti gradje materije jer zeli da ih menja ili pravi po vlastitoj volji. Nanotehnologije su savrsen alat da bi se s potrebnom tacnoscu dalovalo na bioloske organizme. Predvidja se pravljenje nanolekara napravljenih po uzoru na viruse. Ove sicusne masine bile bi sposobne da prepoznaju svoju metu (na primer, celiju raka), da joj pruze potreban lek ili da joj izmene genetski sastav. Mnogi hemijski procesi odigravaju se na nanolestvici. Hemicari i tehnolozi vec decenijama prave polimere, velike molekule sacinjene od jedinki nanovelicina.
Manje je brze i od malih stvari mogu da se naprave slozenije masine koje uprkos tome trose manje energije od velikih. Racunarska tehnologija, oblast najzasluznija za dosadasnji razvoj nanotehnologije, proizvodi svake godine sve manje silicijumske cipove. Broj tranzistora unutar mikroprocesora udvostrucavao se prosecno svakih 18 meseci i oni su postajali sve brzi i mocniji.
Nanozice, kao ove na slici, mogle bi da se koriste za otkrivanje pocetnih tragova neke bolesti. Razvijene na Harvardu, siroke su 10 nm i duge oko 1000 nm. Na nanozice naneta su antitela koja se vezuju za PSA, antigen koji je indikator raka prostate. Ako je PSA prisutan u krvi, vezace se za antitela na zici, sto ce promeniti njenu provodljivost i ukljuciti elektricni signal.
Nanozice, kao ove na slici, mogle bi da se koriste za otkrivanje pocetnih tragova neke bolesti. Razvijene na Harvardu, siroke su 10 nm i duge oko 1000 nm. Na nanozice naneta su antitela koja se vezuju za PSA, antigen koji je indikator raka prostate. Ako je PSA prisutan u krvi, vezace se za antitela na zici, sto ce promeniti njenu provodljivost i ukljuciti elektricni signal.
Mikrocipovi se prave litografskim putem, tako sto se mlaz elektrona ili laserska svetlost propustaju kroz masku (filmski negativ) s providnim sarama - elektronskim putanjama buduceg mikrocipa.
Svetlost stvrdnjava one delove silicijumske ploce koji nisu zaklonjeni maskom, a potom se ostali delovi uklanjaju nagrizanjem. Medjutim, ova tehnologija ima ogranicenje u proizvodnji sve manjih jedinica. Predvidja se da ce granicu dostici za deset do dvadeset godina. Zato se uzurbano traze nova resenja. U njima nanotehnologija zadrzava glavnu ulogu.
Manje je i bolje, pa racunarska tehnologija nije jedina koja podstice brz razvoj nanotehnologije. Zanimanje je opste jer sveukupne osobine materijala, koje ih cine pogodnim za najrazlicitije upotrebe, pored hemijskog sastava uslovljene su i njihovom gradjom - pre svega na mikro i nanolestvici. Opseg velicina od 100 nanometara pa nadole do velicine atoma od oko 0.2 nanometra (narocito donji deo ove lestvice), zanimljiv je pre svega zato sto na njemu materijali imaju neocekivane osobine. One su uglavnom mnogo bolje nego kada su isti materijali na uobicajenoj lestvici velicina. To je ta cinjenica koja nanotehnologiji obecava da ce pomraciti slavu svih dosadasnjih tehnoloskih revolucija.
„Nanoguster” – vise od 500.000 dlacica na jednoj sapi
Covek pauk
Dva osnovna razloga za ovakvu promenu u ponasanju materije su: veliko povecanje povrsine po jedinici mase i dejstvo kvantnih pojava. Kada se cestica smanjuje, raste postotak atoma koji se gomilaju na njenoj povrsini u odnosu na broj atoma u unutrasnjosti. Na primer, cestica od 30 nm ima samo 5 odsto atoma na povrsini, dok kod cestice od 3 nm taj procenat iznosi 50 odsto. Posto se kataliticki i drugi hemijski procesi uglavnom odigravaju na povrsini, smanjenje velicine cestica dovodi do povecane hemijske reaktivnosti. Neki nanomaterijali vec su se dokazali kao najbolji katalizatori. Vecina metala izgradjena je od malih kristalnih zrnaca. Dodirne povrsine izmedju njih su amortizer koji usporava ili zaustavlja sirenje deformacija kada se na metal deluje nekom silom. Posto imaju vece dodirne povrsine, nanocestice imaju i vecu cvrstinu. Nanokristalni nikl jak je kao najtvrdji celik.
Slika krajnje levo prikazuje uvecanu povrsinu uobicajenog CD-ROM-a. Desno je medij za skladistenje koji koristi pojedinacne atome za prikazivanje podataka (slika je uvecana jos 1000 puta). Ovakav postupak, razvijen na Univerzitetu Viskonsin u Medisonu, omogucavao bi da gustina pakovanja podataka bude milion puta veca od uobicajene. Koristio je po 20 atoma silicijuma za jedan bit podataka, a prazni prostori bili su nule. Ipak, tehnika koristi STM, pa je glomazna, suvise spora i skupa.
Slika krajnje levo prikazuje uvecanu povrsinu uobicajenog CD-ROM-a. Desno je medij za skladistenje koji koristi pojedinacne atome za prikazivanje podataka (slika je uvecana jos 1000 puta).
Ovakav postupak, razvijen na Univerzitetu Viskonsin u Medisonu, omogucavao bi da gustina pakovanja podataka bude milion puta veca od uobicajene. Koristio je po 20 atoma silicijuma za jedan bit podataka, a prazni prostori bili su nule. Ipak, tehnika koristi STM, pa je glomazna, suvise spora i skupa.
U nanosvetu i van der Valsove sile igraju mnogo znacajniju ulogu. Mogu i da odmognu i da pomognu. To su one sile koje se javljaju izmedju elektroneutralnih molekula jer se na jednom njihovom kraju nagomilava pozitivno, a na drugom negativno naelektrisanje.
Molekuli se ponasaju kao sicusni magneti ciji se suprotno naelektrisani krajevi privlace. Zato ove sile mogu da predstavljaju smetnju za rad buducih sicusnih masina. A koliko ove inace slabe sile mogu da budu jake u nanosvetu najbolji je primer jedna zivotinjica - guster geko. Strucnjaci nikako nisu mogli da objasne kako se ovaj gustercic bez teskoca i klizanja krece po sasvim uspravnim i glatkim povrsinama kao sto je prozorsko staklo, sve dok nisu otkrili da na donjoj, dodirnoj povrsini sapa ima mnostvo dlacica nanometarske velicine. Izmecu njih i molekula stakla javlja se toliko jaka sila da guster moze da visi drzeci se samo jednom sapom. Mozda ni „covek pauk” vise nece biti junak koji se moze sresti samo u stripu ili na filmskom platnu, jer strucnjaci iz Skotske, domovine „selotejp” trake, pokusavaju da naprave jos cudesniju - nanotraku.
Kvantne pojave pocinju da deluju pri dnu ove lestvice. Menjaju se opticka, magnetna i elektricna svojstva nanomaterijala jer se cestice sve vise ponasaju i kao talasi. Tako kvantne zakonitosti ogranicavaju energije na kojima mogu da postoje elektroni i supljine (odsustvo elektrona). Posto je energija povezana s talasnom duzinom (odnosno bojom), to znaci da opticke osobine nanocestice zavise od njene velicine. Cestica moze da se natera da upija ili odbija odredjene talasne duzine (boje) jednostavnim menjanjem njene velicine.
AFM mikroskop ne samo da moze da vidi atome, vec i da ih premesta jednog po jednog
cont.
Da li je posle parne masine, elektricne energije, informaticke revolucije na redu i nanotehnoloska revolucija? I sta bi ona mogla novo da donese? Ipak, neki strucnjaci veoma su zabrinuti...
Nuklearni rat i razaranje krhke prirodne okoline mozda nisu najgora pretnja covecanstvu. Osione masine male koliko i nekoliko atoma ili molekula mogle bi da ucine da izgledaju kao blaga neprijatnost. Jer, ovi sicusni graditelji nazvani „asembleri”, ne samo da ce moci da sklapaju pojedine atome u vece celine, pretvaraju atome i molekule jedne supstance u neku drugu, vec i da se razmnozavaju. I zato, ako bi stvari slucajno izmakle kontroli, sve zivotinje, ljudi i biljke mogli bi da postanu njihova hrana i zrtva. Nalik danasnjim virusima, ali mnogo sposobniji i opasniji od njih, pandemija asemblera pokorila bi Zemlju za nekoliko dana. Nasu lepu plavu planetu prekrila bi siva, lepljiva i ljigava supstanca nazvana „gray goo”. Mada je danas ova opasnost verovatna kao i zivot ljudi na Marsu, nije sasvim odbacena mogucnost da ce se mozda dogoditi nekada, u daljoj buducnosti.
Bojazan da bi asembleri mogli da preskoce jaz izmedju naucnog predskazanja i stvarnosti, posledica je neumitnog, veoma brzog razvoja nanotehnologije. Sve je veci broj nanoproizvoda i orudja potrebnih ovoj novoj tehnologiji. Hiljade preduzeca i mnogi univerziteti u SAD, Evropi i Japanu svake godine trose milijarde evra na nanotehnoloska istrazivanja (nazalost, i ovde su vojske najbolje platise). Izgradnja istrazivackih laboratorija i preduzeca vrlo je skupa. Izmedju ostalog, moraju da budu potpuno zasticeni od bilo kakvog podrhtavanja tla i prasine - na nanometrijskoj lestvici zrno prasine je kao planina, vlas kose lici na naftovod. Ipak, svi znaju da postoji dobar razlog da ulazu. Jer, ako se posmatra s bolje strane, nanotehnologija obecava novu tehnolosku revoluciju, mozda i opste blagostanje.
Jedan od oceva nanotehnologije – Erik Dreksler
Atomska slagalica
Pa sta su, u stvari, nanonauka i nanotehnologija, i da li sadasnja istrazivanja imaju ikakvu slicnost sa nategnutim scenariom „sive ljige”? Oblast kojom se bave slikovito opisuje njihov naziv: „nanos” na grcom znaci patuljak. U sustini, to su napredna, vrhunska nauka i tehnologije koje izucavaju sve sto se odigrava na izuzetno maloj lestvici velicina materije i pokusavaju iz toga da izvuku korist koja moze da bude zaista velika i opsta. Koliko su te velicine male tesko je i zamisliti. Nanometar je milijarditi deo metra, milioniti deo milimetra ili velicina desetak vodonikovih atoma. Toliko porastu nasi nokti u jednoj sekundi. Smatra se da se ova grana nauke bavi istrazivanjima i razvojem tehnologije na lestvici od 1 do 100 nanometara, u nekim posebnim slucajevima i ispod 1 nm. A to je lestvica na kojoj se preplicu hemijski, fizicki i bioloski procesi. Jos vaznije, na njoj se odigravaju i zivotni procesi. Molekul DNK, sirok samo 2 nm, najmanja je prirodna nanomasina programirana da gradi svoje kopije i cuva podatke potrebne za izgradnju belancevina.
Ricard Fajmen prvi je naucnik koji je uocio znacaj nanotehnologije
Naziv „nanotehnologija” prvi je upotrebio japanski naucnik Norio Taniguci 1974. godine, ali je za njenu promociju najzasluzniji americki fizicar Erik Dreksler, tada istrazivac na Masacusetskom institutu za tehnologiju (MIT), koji je 1986. godine objavio knjigu Engines of Creation. Opojno mesajuci naucne cinjenice s fantastikom, Dreksler je svojom knjigom zapalio kolektivnu mastu i pobudio veliko zanimanje za nanosvet. Oslikao je buducnost u kojoj sicusne masine, nazvane asembleri, putuju kroz ljudski krvotok i lece razne bolesti delujuci samo na obolele celije. One razviju vestacki mozak, uklanjaju zagadjenje iz vazduha i grade doslovno sve - zgrade, mostove ili vasionske brodove. Ali, ne ciglu po ciglu, vec atom po atom (s danas nezamislivom tacnoscu). A posto bi mogli i sebe da umnozavaju, asembleri bi postali radna snaga koja bi ukinula siromastvo i glad u svetu. Bila bi to nova industrijska revolucija koja bi covecanstvu donela blagostanje.
Nanolekari moci ce da putuju kroz ljudski krvotok i lece razne bolesti delujuci samo na obolele celije
U nanofantasticnom svetu Erika Drekslera vestacka DNK ima glavnu ulogu - programirana je da pravi neorganske masine koristeci „hranljivo kupatilo”. To je, zapravo, fon Nojmanova masina koja uzima hranu iz okoline da bi se razmnozavala. Ova vestacka DNK, ako dospe u pogresne ruke ili postane sposobna da se otme ljudskoj kontroli i nastavi vlastitu evoluciju, stvorila bi „sivu ljigu”, odvratnu masu koja bi prekrila Zemlju za nekoliko dana. Na srecu, vise ni Dreksler ne veruje da je ovakav razvojni put nanotehnologije neizbezan.
Dreksler i Taniguci nisu prvi naucnici koji su sanjali o najmanjem, nanosvetu. Skoro tri decenije ranije, 29. decembra 1959. godine, istaknuti americki fizicar Ricard Fajmen odrzao je u Americkom fizickom drustvu cuveno predavanje pod nazivom: There’a plenty of room at the bottom (Postoji obilje mesta na dnu). Fajmen je obrazlagao mogucnost da ce u buducnosti moci da se rukuje materijalima na lestvici atoma i molekula. Dokazivao je da ce cela „Enciklopedija Britanika” sa svoja 24 toma moci da se ispise na glavi ciode. Ili da sve sto je od pamtiveka napisala ljudska ruka stane u kockicu cije stranice nisu vece od 0,1 mm. Slova bi bila u digitalnom obliku, a po 100 atoma predstavljali bi svaki digitalni bit informacije...
To vreme upravo je pred nama.
Racunarski model ugljenicne nanocevi u kojoj su smesteni fulereni, savrsen je spoj za provodjenje toplote i elektriciteta. Obojeni vrhovi prikazuju elektronske talase. Nanocevi su vrlo cvrste, tvrdje i od dijamanta ali su savitljive oko svoje ose. Dobro skladiste vodonik i litijum. Nanocevi od titanijum-dioksida odlicno skladiste energiju i dobri su fotokatalizatori. Kompozitni materijali u ciji sastav bi ulazili ovakvi ili slicni nanomaterijali imali bi vanredne, nezabelezene osobine.
Racunarski model ugljenicne nanocevi u kojoj su smesteni fulereni, savrsen je spoj za provodjenje toplote i elektriciteta. Obojeni vrhovi prikazuju elektronske talase. Nanocevi su vrlo cvrste, tvrdje i od dijamanta ali su savitljive oko svoje ose. Dobro skladiste vodonik i litijum. Nanocevi od titanijum-dioksida odlicno skladiste energiju i dobri su fotokatalizatori. Kompozitni materijali u ciji sastav bi ulazili ovakvi ili slicni nanomaterijali imali bi vanredne, nezabelezene osobine.
Manje je brze i bolje
Ali, na neki nacin, nanonauka i nanotehnologije nisu sasvim nove. I zivi organizmi znaju da prave materijale izuzetnih osobina. Tako je tanka paukova mreza u stvari cvrsca i od celika i kevlara iste debljine, a uz to ima izuzetnu elasticnost. Najsavrsenija od svih masina je ziva materija, ona koja gradi celije. Covek uci od nje i sve vise shvata njene i zakonitosti gradje materije jer zeli da ih menja ili pravi po vlastitoj volji. Nanotehnologije su savrsen alat da bi se s potrebnom tacnoscu dalovalo na bioloske organizme. Predvidja se pravljenje nanolekara napravljenih po uzoru na viruse. Ove sicusne masine bile bi sposobne da prepoznaju svoju metu (na primer, celiju raka), da joj pruze potreban lek ili da joj izmene genetski sastav. Mnogi hemijski procesi odigravaju se na nanolestvici. Hemicari i tehnolozi vec decenijama prave polimere, velike molekule sacinjene od jedinki nanovelicina.
Manje je brze i od malih stvari mogu da se naprave slozenije masine koje uprkos tome trose manje energije od velikih. Racunarska tehnologija, oblast najzasluznija za dosadasnji razvoj nanotehnologije, proizvodi svake godine sve manje silicijumske cipove. Broj tranzistora unutar mikroprocesora udvostrucavao se prosecno svakih 18 meseci i oni su postajali sve brzi i mocniji.
Nanozice, kao ove na slici, mogle bi da se koriste za otkrivanje pocetnih tragova neke bolesti. Razvijene na Harvardu, siroke su 10 nm i duge oko 1000 nm. Na nanozice naneta su antitela koja se vezuju za PSA, antigen koji je indikator raka prostate. Ako je PSA prisutan u krvi, vezace se za antitela na zici, sto ce promeniti njenu provodljivost i ukljuciti elektricni signal.
Nanozice, kao ove na slici, mogle bi da se koriste za otkrivanje pocetnih tragova neke bolesti. Razvijene na Harvardu, siroke su 10 nm i duge oko 1000 nm. Na nanozice naneta su antitela koja se vezuju za PSA, antigen koji je indikator raka prostate. Ako je PSA prisutan u krvi, vezace se za antitela na zici, sto ce promeniti njenu provodljivost i ukljuciti elektricni signal.
Mikrocipovi se prave litografskim putem, tako sto se mlaz elektrona ili laserska svetlost propustaju kroz masku (filmski negativ) s providnim sarama - elektronskim putanjama buduceg mikrocipa.
Svetlost stvrdnjava one delove silicijumske ploce koji nisu zaklonjeni maskom, a potom se ostali delovi uklanjaju nagrizanjem. Medjutim, ova tehnologija ima ogranicenje u proizvodnji sve manjih jedinica. Predvidja se da ce granicu dostici za deset do dvadeset godina. Zato se uzurbano traze nova resenja. U njima nanotehnologija zadrzava glavnu ulogu.
Manje je i bolje, pa racunarska tehnologija nije jedina koja podstice brz razvoj nanotehnologije. Zanimanje je opste jer sveukupne osobine materijala, koje ih cine pogodnim za najrazlicitije upotrebe, pored hemijskog sastava uslovljene su i njihovom gradjom - pre svega na mikro i nanolestvici. Opseg velicina od 100 nanometara pa nadole do velicine atoma od oko 0.2 nanometra (narocito donji deo ove lestvice), zanimljiv je pre svega zato sto na njemu materijali imaju neocekivane osobine. One su uglavnom mnogo bolje nego kada su isti materijali na uobicajenoj lestvici velicina. To je ta cinjenica koja nanotehnologiji obecava da ce pomraciti slavu svih dosadasnjih tehnoloskih revolucija.
„Nanoguster” – vise od 500.000 dlacica na jednoj sapi
Covek pauk
Dva osnovna razloga za ovakvu promenu u ponasanju materije su: veliko povecanje povrsine po jedinici mase i dejstvo kvantnih pojava. Kada se cestica smanjuje, raste postotak atoma koji se gomilaju na njenoj povrsini u odnosu na broj atoma u unutrasnjosti. Na primer, cestica od 30 nm ima samo 5 odsto atoma na povrsini, dok kod cestice od 3 nm taj procenat iznosi 50 odsto. Posto se kataliticki i drugi hemijski procesi uglavnom odigravaju na povrsini, smanjenje velicine cestica dovodi do povecane hemijske reaktivnosti. Neki nanomaterijali vec su se dokazali kao najbolji katalizatori. Vecina metala izgradjena je od malih kristalnih zrnaca. Dodirne povrsine izmedju njih su amortizer koji usporava ili zaustavlja sirenje deformacija kada se na metal deluje nekom silom. Posto imaju vece dodirne povrsine, nanocestice imaju i vecu cvrstinu. Nanokristalni nikl jak je kao najtvrdji celik.
Slika krajnje levo prikazuje uvecanu povrsinu uobicajenog CD-ROM-a. Desno je medij za skladistenje koji koristi pojedinacne atome za prikazivanje podataka (slika je uvecana jos 1000 puta). Ovakav postupak, razvijen na Univerzitetu Viskonsin u Medisonu, omogucavao bi da gustina pakovanja podataka bude milion puta veca od uobicajene. Koristio je po 20 atoma silicijuma za jedan bit podataka, a prazni prostori bili su nule. Ipak, tehnika koristi STM, pa je glomazna, suvise spora i skupa.
Slika krajnje levo prikazuje uvecanu povrsinu uobicajenog CD-ROM-a. Desno je medij za skladistenje koji koristi pojedinacne atome za prikazivanje podataka (slika je uvecana jos 1000 puta).
Ovakav postupak, razvijen na Univerzitetu Viskonsin u Medisonu, omogucavao bi da gustina pakovanja podataka bude milion puta veca od uobicajene. Koristio je po 20 atoma silicijuma za jedan bit podataka, a prazni prostori bili su nule. Ipak, tehnika koristi STM, pa je glomazna, suvise spora i skupa.
U nanosvetu i van der Valsove sile igraju mnogo znacajniju ulogu. Mogu i da odmognu i da pomognu. To su one sile koje se javljaju izmedju elektroneutralnih molekula jer se na jednom njihovom kraju nagomilava pozitivno, a na drugom negativno naelektrisanje.
Molekuli se ponasaju kao sicusni magneti ciji se suprotno naelektrisani krajevi privlace. Zato ove sile mogu da predstavljaju smetnju za rad buducih sicusnih masina. A koliko ove inace slabe sile mogu da budu jake u nanosvetu najbolji je primer jedna zivotinjica - guster geko. Strucnjaci nikako nisu mogli da objasne kako se ovaj gustercic bez teskoca i klizanja krece po sasvim uspravnim i glatkim povrsinama kao sto je prozorsko staklo, sve dok nisu otkrili da na donjoj, dodirnoj povrsini sapa ima mnostvo dlacica nanometarske velicine. Izmecu njih i molekula stakla javlja se toliko jaka sila da guster moze da visi drzeci se samo jednom sapom. Mozda ni „covek pauk” vise nece biti junak koji se moze sresti samo u stripu ili na filmskom platnu, jer strucnjaci iz Skotske, domovine „selotejp” trake, pokusavaju da naprave jos cudesniju - nanotraku.
Kvantne pojave pocinju da deluju pri dnu ove lestvice. Menjaju se opticka, magnetna i elektricna svojstva nanomaterijala jer se cestice sve vise ponasaju i kao talasi. Tako kvantne zakonitosti ogranicavaju energije na kojima mogu da postoje elektroni i supljine (odsustvo elektrona). Posto je energija povezana s talasnom duzinom (odnosno bojom), to znaci da opticke osobine nanocestice zavise od njene velicine. Cestica moze da se natera da upija ili odbija odredjene talasne duzine (boje) jednostavnim menjanjem njene velicine.
AFM mikroskop ne samo da moze da vidi atome, vec i da ih premesta jednog po jednog
cont.