Только представьте: в кровоток больного человека попадает совершенное, практически разумное устройство, способное самовоспроизводится, принимать решения и осуществлять сложные манипуляции. Размер устройства сопоставим с величиной вируса или опухолевой клетки - это означает, что устройство все заметит и ничего не пропустит. Наоборот: находясь вблизи от источника болезни, этот чудо-механизм может наносить точечные, локальные удары именно в очаг, не подвергая лишней нагрузке все остальные органы и системы. А пользу от подобного устройства в целях исследования или диагностики вообще невозможно переоценить.
В самом широком смысле нанотехнологии - это создание функциональных систем на молекулярном уровне. Когда Эрик К. Дрекслер использовал термин «нанотехнологии» в 1980 годах, он говорил о создании машин шириной всего в несколько нанометром - двигателей, роботов и даже компьютеров размером намного меньше клетки. Следующие десять лет Дрекслер провел, описывая и анализируя эти удивительные устройства, и отвечая на обвинения в попытке выдать за науку научную фантастику. Когда нанотехнологии стали общепринятой концепцией, этот термин стали использовать для обозначения более простых технологий, чем те, о которых писал Дрекслер.
Ричард Фейман, лауреат Нобелевской премии в области физики, еще в 1959 году писал: «Я хочу построить миллиарды микроскопических заводов, повторяющие друг друга, которые будут работать одновременно… Законы физики, насколько я могу видеть, не противоречат возможности управлять вещами на атомарном уровне. Это не попытка нарушить какие-либо законы; это то, что может быть сделано в принципе, но не сделано на практике, потому что мы - слишком большие».
Это видение микроскопических систем Феймана лежит в основе сегодняшних разработок в области нанотехнологий.
До сих пор создать такие заводы не удалось, но если это произойдет, вероятно, случится новая революция в производстве, и ее последствия не обязательно будут только положительными. Открытия в области нанотехнологий потенциально способны оказать влияние на экономику, окружающую среду и безопасность в мире.
Четыре поколения
Сегодня все достижения в области нанотехнологий принято делить на четыре поколения. К первому поколению относятся пассивные наноструктуры - материалы, созданные для выполнения одной конкретной задачи, например, аэрозоли и полимеры. Представители второго поколения нанотехнологий - активные наноструктуры, могут выполнять несколько задач; к ним относятся различные сенсоры и медикаменты направленного действия. Третье поколение - это системы активных наносистем, у которых может быть множество функций.
Четвертое поколение - молекулярные системы, как предполагается сейчас, появятся не раньше 2015 года и их функции пока только определяются возможностями, которые предоставляют нанотехнологии уже сегодня.
Применение нанотехнологий
- Медицина
Нанотехнологии могут совершить настоящую революцию в медицине. Например, сейчас ученые работают над созданием наночастиц размером с молекулы, которые будут доставлять лекарства непосредственно к больным клеткам организма. Этот метод может значительно снизить ущерб, который наносит химиотерапия здоровым клеткам организма.
- Электроника
Благодаря нанотехнологиям электронные устройства будут становиться все мощнее, удобнее - и меньше по размеру и весу.
- Продукты питания
Разрабатываются, которые смогут быстро выявить в продуктах питания различные бактерии, например сальмонеллу. В недалеком будущем могут появиться продукты, содержащие капсулы, способные определить дефицит питательных веществ в организме и выделить необходимые витамины и минералы. Более того, может появиться «интерактивная еда», которая будет менять вкус и цвет по желанию человека.
- Солнечные батареи
Дешевые солнечные батареи, занимающие совсем мало места или, например, органические солнечные батареи, которые будет восстанавливать сами себя по мере необходимости - все это может перестать быть фантастикой уже в недалеком будущем.
- Аккумуляторы
Сегодня при помощи нанотехнологий разрабатываются аккумуляторы, которые будут работать в десять раз дольше современных литий-ионных аккумуляторов.
- Очистка воды
Основными задачами нанотехнологий в этой области являются очищение воды от индустриальных загрязнений, а также удаление из воды солей и металлов.
