10 umělých nanomateriálů s futuristickými schopnostmi

Vystavte vynález. Možná jste si jen představovali něco od letadla až po iPod na samotné kolo. Pravděpodobně jste nemyslel na další hranici inovací: nanotechnologie. Vzhledem k tomu, že vědecký pokrok postupuje kupředu, vědci stále více vymýšlejí v oblasti, která neexistovala až do roku 1975.

Nahé lidské oko může vidět jen předměty, které jsou dlouhé až 0,1 milimetru. Tento seznam zahrnuje 10 lidských vynálezů v měřítku 100 000krát menší.

10 samoopalovací tekutý kov

Jednoduchá slitina z tekutého kovu, vytvořená z galia, iridiu a cínu, může být elektricky řízena tak, aby vytvářela složité tvary nebo běželo v Petriho misce. Řekněme, že je to jako robotovský darebák Terminátor 2 není hyperbolický. Jing Liu z univerzity Tsinghua, jeden z výzkumníků, kteří pracovali na projektu, který se sídlem v Pekingu v Číně, řekl: "Tento měkký stroj vypadá spíše inteligentně a může se deformovat podle prostoru, ve kterém cestuje, stejně jako [ Terminátor to dělá z vědecko-fantastického filmu. "Kov je biomimetický, což znamená, že napodobuje biochemické reakce, i když to samo o sobě není biologické.

Elektrické proudy mohou řídit materiál, ale běží pod svou vlastní energií, částečně poháněnou nevyvážeností náboje, která vytváří tlakový rozdíl mezi přední a zadní částí každé kapky slitiny. Zatímco tento proces je spekulován, že je klíčem k přeměně chemické energie na mechanickou sílu, molekulární materiál se ještě neprojeví zlými a robotickými. Celý proces může probíhat pouze v roztoku hydroxidu sodného nebo solanky.

9 Nanopatchy

Trypanopobové se radují! Vaše dny strachu z jehel by mohly být v blízké budoucnosti. Výzkumníci z univerzity v Yorku pracují na patch určeném k dodání všech potřebných léků bez žádných jehel. Náplasti s normální velikostí, které jsou jednou připevněny k rameni, poskytují cílenou dávku léků s velikostí nanočástic, dostatečně malých, aby se proklouzli přes vlasový folikul. Nanočástice, každá pod 20 nanometrů, se budou vázat na škodlivé buňky, zabíjejí je a poté se spolu s mrtvými buňkami odstraní přírodními procesy těla.

Nejlepší část? Po dokončení by se nanopatch mohl použít k léčbě jedné z nejhorších skupin onemocnění v oblasti lékařského výzkumu: rakoviny. Na rozdíl od chemoterapie budou nanočástice schopny zabíjet jednotlivé rakovinové buňky, přičemž samotné zdravé buňky zůstávají. Projekt nazvaný "NanJect" byl v r. 2013 stipendijními výzkumníky Atif Syeda a Zakareyou Husseinovou a je stále ve vývoji. Jen doufejme, že nanopatch nikdy nebude kombinován s technologií tekutých kovových robotů.

8 Povlakování vodního filtru

Pamatujte na ropnou skvrnu v roce 2010? Nebudete si pamatovat podobné nehody v budoucnu, pokud se výzkumníci na stát Ohio dostanou do cesty. Povlak, který se vyvíjí, je jen nanometr tlustý, ale když se nanáší na síť z nerezové oceli s jemným okem, vytéká z oleje a zároveň dovolí průchodu vody.

Nanokončování bylo inspirováno přírodou. Lotus listy, také známý jako lekníny, mají vlastnosti, které jsou opakem nanokonzervace, odpuzující vodu, ale ne olej. Lotusový list je již dlouho zdrojem vědecké inspirace, která již v roce 2003 vedla k vytvoření super-hydrofobních materiálů.

Pro nanokompozici vědci napodobovali nerovný povrch lotosového listu, ale zakotvili ho s molekulami čisticího činidla. Výsledek odpuzuje olej, jako lotosový list odpuzuje vodu. Povlak, neviditelný pro lidské oko, může být replikován za levné, levné náklady ve výši $ 1 na čtvereční stopu.

7 Podvodní osvěžovač vzduchu

Nikdo si nemyslí na vůni vzduchu, kterou musí ponorka posádky dýchat, s výjimkou těch chudých, kteří to dělají. Oxid uhličitý musí být neustále odstraňován, neboť stejný vzduch prochází více než 100krát v rámci jedné cesty přes novou sadu ponorných plic. Chemická látka, která se nazývá amin, vyčesává CO₂, ale současně přidává nepříjemný zápach.

Zadejte samo-sestavené monovrstvy na mezoporézních podporech, nebo SAMMS, pro ty z vás, kteří rádi dávají více lidské jméno ke kombinaci písku zrna a nanočástice. Nový CO₂ metoda odstranění používá tento pórovitý materiál namísto páchnoucího aminu.

Různé typy SAMMS se váží s různými molekulami, ale všechny z nich mají obrovskou kapacitu pro nasáknutí svého cíle. Jedna čajová lžička obsahuje dostatek pórů, aby získala téměř stejnou plochu jako fotbalové hřiště. Jak se ukázalo jako neuvěřitelně specifická aplikace materiálu jako podvodní osvěžovač vzduchu, žádný problém není pro vědu příliš malý, aby našel své řešení.

6 Nanokonduktor elektrického řízení

Výzkumní pracovníci společnosti Northwestern University zjistili, jak vytvořit elektrický vodič v nanotechnologickém měřítku. Je to pevná nanočástic, která může být přeměněna na přímé elektrické proudy v různých, protichůdných směrech. Oficiální studie uvádí "proudové usměrňovače, spínače a diody" mezi elektrickými prvky, které každá nanočástice může emulovat. Každá částicka s celkovou délkou 5 nanometrů je potažena kladně nabitou chemikálií a obklopena negativními atomy. Elektrická zátěž pak rekonfiguruje negativní atomy okolo nanočástic.

Potenciál je úžasný. Materiály vytvořené "mohou být uspořádány tak, aby vyhovovaly různým výpočetním potřebám v různých časech", jak uvádí univerzitní tisková zpráva. Pomocí tohoto nanomateriálu budoucí elektronika může být přeprogramována tak, aby řídila elektrické impulzy jinak. Hardware by mohl být aktualizován stejně snadno jako software. Koncept "zastaralé" technologie by sám stal zastaralým.

Vodič nanometrů má další potenciální využití: slouží jako trojrozměrný most mezi různými technologiemi.Je to dokonalý adaptér, protože jeho kompatibilita může být naprogramována. Možná to znamená, že nebudete muset koupit ten nový kabel nabíjení telefonu.

5 Nano-Sponge telefonní nabíječka

Určitě nebudete potřebovat telefonní kabel, jakmile tento vynález vzlétne. Je to nanotechnologie, která funguje jako houba, aby nasávala přebytečnou kinetickou energii z prostředí a nasměrovala ji do svého telefonu. Dotčený materiál je piezoelektrický, což je fantazijní slovo pro materiál, který generuje elektřinu při mechanickém namáhání. Materiál je dán póry nano-velikosti, přeměňuje ho na pružnou houbu. Přidaný pohyb umožňuje materiálu vytvářet více elektřiny a vytváří energii pro zařízení jednoduše z okolního prostředí.

Oficiální termín pro to je "nanogenerátor." (Ano, v tomto bodě to zní prostě jako "nano" je zabaleno před všechno na tomto seznamu. Celkově to výzkumníci nanotechnologií rádi dělají.) V každém případě, materiál by mohl být nakonec součástí zabudovaného pouzdra mobilního telefonu. Nanotech by se mohl napájet, když spočívá na palubní desce automobilu nebo dokonce v kapse někoho. Koncept by se mohl měnit i do větších průmyslových prostředí. To doufají vědci z univerzity ve Wisconsinu a Madisonu.

4 Umělá sítnice

Budoucnost umělého zraku je tak jasná, že budete muset nosit odstíny ... nebo nanofilm určený k napodobení vaší sítnice. Izraelská síť Nano Retina vyvíjí rozhraní, které se přímo připojuje k neuronům oka a přenáší neurální simulaci do mozku, nahrazuje sítnici a pomáhá lidem vidět. Zatím se pokus o kuřata ukázal jako úspěšný a neurální aktivita dokazuje, že nanofilm nechal kuřata vidět světlo, které by jinak nemělo. Ale má-li si retina dlouhou cestu, než dosáhne svého konečného cíle, jak zvýšit lidský zrak.

Nano Retina není jediný umělý zrak ve hře, ale zdá se, že je nejtrvanlivější, nejúčinnější a flexibilnější. Ten poslední je důležitý, protože konečný produkt bude uvnitř něčího oka. Podobné vynálezy zjistily, že část je nejtvrdším aspektem technologie umělého oka. Přinejmenším, protože se vyvíjí na nanosnímku, technologie se vyhýbá nepříjemným problémům, jako je kov, dráty a nízké rozlišení.

3 zářící oblečení

Světlo emitující vlákna vyvíjejí šanghajští výzkumníci a mohou se tkat do oděvů. Konečně budete mít něco k oblečení, když chcete vylepšit výzdobu v nočním klubu v neonových dvacátých létech. Každé vlákno vychází z nerezového drátu, který je pak zakryt určitou nanočástice, vrstvou elektroluminiscenčního polymeru a bezpečnostním povrchem transparentních nanotrubiček. Výsledná vlákna jsou lehká a pružná a mohou úplně svítit pod vlastní elektrochemickou silou. Ještě lepší je, že běží méně energie než běžné LED světla.

Nevýhodou je, že světlo vláken trvá jen několik hodin. Vývojáři jsou však optimističtí, že jejich vytvoření Frankensteina nakonec bude trvat 1000krát déle a není teoreticky nic, co by je zastavilo. Dokonce i když jsou připraveni jít, oblečení s obsahem nanočástic nemusí být omyvatelné. Vědci také doufají, že lze prozkoumat biomedicínské přínosy. Přesto jsou předměty, které se často nečistí, jako bezpečnostní vesty nebo baseballové čepice, jsou stále úžasné, když září samy o sobě.

2 organické opravy Nanoneedles

Lékařská náplast zmíněná dříve byla navržena tak, aby nahradila jehly, ale co když by samotné jehly měly velikost nano? Pak by zřejmě mohly nahradit operaci nebo ji alespoň doplnit. Nedávné úspěšné pokusy na laboratorních myších podařilo injektovat nukleové kyseliny, které mohou podněcovat regeneraci orgánů a nervových buněk a získání ztracených schopností. Jakmile je jejich poslání dokončeno, jehly zůstávají uvnitř těla a během několika dní biodegradují. Nebyly zaznamenány žádné škodlivé nežádoucí účinky při použití jehel při tvorbě krevních cév v zadních svalech myší.

Pokud se aplikuje na člověka, nanoprostory, které dodávají kyseliny, mohou být během transplantace orgánů injikovány pacientům, lépe připravit tkáně kolem orgánu, aby se uzdravily a integrovaly nově příchozí do těla. Dalším skvělým přístupem k dávkám může být "přeprogramování" buněk popáleniny, která by se mohla vrátit, a to spíše jako fungující a zdravá, spíše než zjizvená.

1 3-D chemická tiskárna

Tento konečný záznam není jenom jedna částečka; je to 3D tiskárna schopná vybírat tisíce různých. Illinois chemik Martin Burke je jako chemikálie Willy Wonka. S využitím sbírky molekul "stavebních bloků" může vytvořit velké množství různých chemikálií se širokou škálou "mimořádných přírodních vlastností", jako je ratanhine, nacházející se pouze ve vzácné peruánské květině.

Rozsah syntézy je dostatečně velký, aby poskytoval molekuly potřebné pro léky, diody LED a solární články a obsahuje některé chemikálie, které by mohly předem absolvovat trénovaný lékárnu za účelem syntézy. Aktuální prototyp je omezen, ale i dnes je schopen vyvinout nové drogy. Burke doufá, že nakonec vytvoří spotřebitelskou verzi. Zde je naděje, že budoucnost zahrnuje tiskárnu jako domácí farmaceut.