Орлова_Удивительный наномир

Орлова Дарья, учитель информатики
МОБУ СОШ №6, г.Сибай
Удивительный наномир
Совсем нетрудно проникнуть в микромир. Так просто разделить 1 мм на десяток
частей, обладая орлиной зоркостью. Тем более, все заложено в столь неуклюжем на
первый взгляд человеческом теле: захватывает, когда узнаешь, что пальцы рук можно
двигать с шажками в несколько микрон. Зная это не так трудно представить себе и
наномир. Но, становится совсем жутко, оттого, что ногти растут со скоростью 1
нанометр в секунду. Значит, самые длинные ногти в мире росли 30 лет! Какое уж там
«вода камень точит»?!
А вот какие примеры я знаю!
Самое интересное, но и самое сложное в наномире – все, что связано с живой
природой. Клетки живых организмов растут и делятся благодаря тому, что в них
непрерывно идут взаимосвязанные процессы в наномасштабе. Если эти процессы
останавливаются, клетки перестают быть живыми. Кстати, по одной из гипотез жизнь
на земле зародилась миллиарды лет назад в первичной субстанции из нанообъектов –
липосом. Сегодня липосомы широко используют в нанотехнологиях. Есть много
примеров того, как человек только начинает открывать для себя явления и свойства
наномира, которые живая природа давно освоила.
Такое растение, к примеру, как Лотос
замечательно
остаются
тем,
чистыми.
что
В
его
листья
некоторых
всегда
странах
Востока его даже считают символом чистоты.
Когда идет дождь,
капельки воды просто
скатываются с листьев лотоса, увлекая за собой
частички грязи.
Это свойство получило название «эффект лотоса», и связано с уникальным
строением поверхности листьев. Она покрыта крошечными шишечками высотой от 5 до
10 микрон, а на шишечках находятся еще и многочисленные нановолоски. Как показали
эксперименты, именно эта структура во многом обеспечивает самоочистку листа и его
водоотталкивающие свойства. Сейчас нанотехнологи стремятся использовать «эффект
лотоса» в своих разработках самоочищающихся
стекол, красок и тканей. Ткани, изготовленные с
помощью нанотехнологий, не мнутся и не
пачкаются,
благодаря
своим
свойствам и практически
уникальным
не подвергаются
износу.
Кроме
того,
наночастицы
уже
используются для создания чистящих средств, в
том числе зубных паст. Из-за своих микроскопических размеров они проникают в
самые недоступные места и избавляют от ранее невыводимых пятен. Также
наночастицы успешно очищают воду, воздух, некоторые продукты питания.
Машины, окрашенные с помощью краски, содержащей наночастицы, практически
не царапаются и обладают гораздо большей прочностью. После небольшого удара
краска сама восстанавливается, а микротрещины затягиваются. А сейчас ведутся
работы по созданию такого автомобильного покрытия на основе наночастиц, которое
сможет и после значительной аварии принять прежнюю форму.
Есть и еще одна приятная для автомобилистов новинка, - уникальный
стеклоочиститель на основе наночастиц кремния. Если им обрызгать машину, то стекло
очень долго будет оставаться чистым. На нем образуется сверхтонкий скользкий слой,
за который любая грязь просто не может «зацепиться». Естественно, что не только
машины можно обработать этим составом, но и любые стеклянные поверхности, вплоть
до огромных небоскребов, которые после этого будут практически вечно сверкать
чистотой.
Видно, что «эффект лотоса» имеет широкий спектр примнения, и это ещё, по
моему глубокому убеждению, не предел.
Наверняка, каждый из нас знаком с
фильмом «Человек-паук» и помнит, как
главный герой ловко передвигается по
отвесной стене здания. А можно ли в
реальной жизни проделать такое же?
Вполне, если вы человек-геккон.
Геккон, безобидная красивая ящерица
длиной
8-30
сантиметров,
обладающая
уникальной способностью лазать как угодно и
где угодно, и поражающая зрителей, зависая на
одной
ноге
в
вертикальном
положении,
например, на оконном стекле террариума.
Для
осуществления
таких
маневров
геккон использует, не догадываясь об этом,
законы наномира. На его лапках находятся до
миллиарда тончайших волосков особой формы.
Они тесно соприкасаются с поверхностью и
притягиваются к ней за счет так называемой
Ван-дер-ваальсовой силы, действующей между
молекулами. Общая площадь соприкосновения велика, и эти крошечные силы в сумме
удерживают вес геккона. Замечательно, что «наноклей» действует по-разному в разных
направлениях – геккону легко оторвать лапу от стены, чтобы сделать шаг, а вот
поскользнуться
на
стене
ему
очень
трудно.
Нанотехнологи
уже
создали
экспериментальные аналоги таких нанолипучек на основе углеродных нанотрубок –
вполне возможно, что скоро каждый сможет поиграть в геккона.
Хочется не оставить без внимания и самого человека. Ведь человеческий
организм – это огромный завод, на котором трудится множество белков, и их работа не
прерывается ни на мгновение. Белки-гормоны участвуют
в управлении всеми жизненными процессами. Родопсин
дает нам возможность видеть. Сокращение мышц –
работа миозина и актина. Гемоглобин разносит кислород
от легких ко всем клеткам организма, интерферон
помогает справляться с вредными вирусами, защищая
нас от болезней.
Каким же образом белки образуются в нашем
теле? Их синтезируют рибосомы, крошечные круглые
частицы внутри клетки, настоящие фабрики белков.
Данные, необходимые для построения белков, хранятся в особой «библиотеке»молекуле ДНК. Эти данные рибосоме передает молекула информационной РНК, на
которой закодирована вся последовательность аминокислот для каждого белка. Роль
стройматериалов выполняют аминокислоты.
Работа рибосомы – впечатляющий пример естественного процесса производства
«нанопродукции» (белковой молекулы) из «наносырья» (аминокислот).
Наномир не только в нас, но и вокруг нас. Нанотехнологии обещают новое
поколение противовирусных препаратов, основываясь на том, что будущие пандемии
сезонного гриппа, H1N1 и других устойчивых к лекарственным препаратам вирусных
заболеваний могут быть предотвращены мощным иммуностимулирующим грузом,
эффективно доставляемым в клетки наностержнями из золота.
Нанотехнологии стоят и на страже человеческого мозга. В данном случае
примером может послужить такая болезнь, как эпилепсия, проявления которой при
надлежащем контроле через встроенные в мозг наноимплантаты могут быть
определены электронным оборудованием и лечащими врачами на начальном этапе и
устранены при помощи электронных импульсов.
Нанотехнологи уже создали «бионический глаз» прототип контактных линз со встроенным микродисплеем.
Линза пока не предназначена для коррекции зрения,
хотя в дальнейшем, возможно, будет справляться и с этой
проблемой. Но разработчики доказали, что возможности
нанотехнологий позволяют встраивать микросхемы и
светодиоды в линзы, выполненные из
органических
материалов,
несмотря на то, что элементы конструкции очень малы:
толщина
слоя
металла
в
микросхемах
измеряется
миллимикронами, размеры светодиодов - около трети
миллиметра.
Гибкие дисплеи и электронные газеты – уже не
фантастика.
Средства
отображения
информации
уже
пополнились прозрачными и гибкими дисплеями на основе
нанотрубок или квантовых точек. Через несколько лет с их помощью можно будет
реализовать сворачиваемые электронные газеты, обновляемые непосредственно через
беспроводные сети.
В будущем из глаз насекомых
могут
быть
сделаны
батареи
нового
Трудность
состоит
солнечные
поколения.
в
настоящее
время в том, чтобы смочь оторвать в
большом количестве глаза мух, в
использовании
культивированных
насекомых. Нано-ученые проводят
исследования над искусственным
процессом воспроизводства глаз мух
с полимером на основе кремния и стекло-заменителей, а также над процессом
увеличения размера самой клетки глаза, чтобы они были еще более эффективны для
солнечных батарей.
Наномир удивителен, но не менее, я думаю, удивителен и разнообразен он станет
в будущем... Мне кажется, человечество получит исключительно комфортную среду
обитания, в которой не будет места ни голоду, ни болезням, ни изнурительному
физическому труду. А в перспективе нас ждёт возникновение «разумной среды
обитания». Нанокомпьютеры и наномашины заполнят собой все окружающее
пространство: они будут находиться между молекулами воздуха, присутствовать в
каждом предмете, в каждой клетке человеческого организма. Весь окружающий мир
превратится в один гигантский компьютер или, что, пожалуй, будет вернее,
человечество сольется с окружающим миром в единый разумный организм.