- นาโนเทคโนโลยีคืออะไร?
- ประวัติศาสตร์นาโนเทคโนโลยี
- นาโนเทคโนโลยีมีไว้เพื่ออะไร?
- การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยี
- ตัวอย่างนาโนเทคโนโลยี
- นาโนเทคโนโลยีในการแพทย์
- นาโนเทคโนโลยีและเทคโนโลยีชีวภาพ
เราอธิบายว่านาโนเทคโนโลยีคืออะไร มีไว้เพื่ออะไร และตัวอย่าง นอกจากนี้ การใช้งานในด้านการแพทย์ เทคโนโลยีชีวภาพ และด้านอื่นๆ
นาโนเทคโนโลยีคืออะไร?
กล่าวโดยกว้าง นาโนเทคโนโลยีคือการจัดการและการผลิตวัสดุและสิ่งประดิษฐ์ที่ มาตราส่วน อะตอมหรือโมเลกุล นั่นคือ นาโนเมตร เป็นสาขาที่กว้างมากของ งานวิจัย และแอปพลิเคชันยังคงอยู่ในการรวมบัญชี
นาโนเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับ วัตถุ subatomic เช่นเดียวกับความรู้เฉพาะของ สาขาวิชา ชอบวิทยาศาสตร์ เคมีอินทรีย์, อณูชีววิทยา, เซมิคอนดักเตอร์, การผลิตไมโครและ ศาสตร์ พื้นผิว เป็นต้น
พูดง่ายๆ ก็คือ นาโนเทคโนโลยีเริ่มต้นจากแนวคิดในการสร้างเครื่องไมโครสโคปเพื่อผลิตวัสดุใหม่ที่มีลักษณะโมเลกุลที่มีลักษณะเฉพาะและมีลักษณะเฉพาะ
อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติของ "เครื่องจักร" เหล่านี้จำนวนมากไม่เหมือนกับที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน แต่อาจประกอบด้วย ไวรัส "reprogrammed" ทางพันธุกรรมและวิธีการทางเทคโนโลยีชีวภาพอื่น ๆ ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยี มันเป็นแหล่งของความเป็นไปได้ที่ไม่สิ้นสุดและแน่นอนอันตราย
นอกจากนี้ ผ่านนาโนเทคโนโลยี วัสดุนาโนได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ไม่มีอยู่ใน ธรรมชาติ และคุณสมบัติที่น่าทึ่ง พวกเขาถูกสร้างขึ้นจากการดัดแปลงของ โมเลกุล ของวัสดุที่มีอยู่
ดังนั้น งานวิจัยขนาดมหึมาจึงถูกเปิดกว้างด้วยแอปพลิเคชั่นที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งยังอยู่ภายใต้คำจำกัดความและ การทดลอง. นาโนเทคโนโลยีสัญญาว่าจะนำมาซึ่งการปฏิวัติทางอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีครั้งใหม่
ประวัติศาสตร์นาโนเทคโนโลยี
ในปีพ.ศ. 2502 ได้มีการหารือถึงความเป็นไปได้ของนาโนเทคโนโลยีและนาโนศาสตร์เป็นครั้งแรก คนแรกที่อ้างถึงพวกเขาคือผู้ชนะรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ American Richard Feynman (2461-2531) ในระหว่างการกล่าวสุนทรพจน์ที่ Caltech (แคลิฟอร์เนียสหรัฐอเมริกา) ซึ่งเขาตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับการสังเคราะห์โดยการจัดการโดยตรงของ อะตอม.
อย่างไรก็ตาม คำว่า "นาโนเทคโนโลยี" ถูกสร้างขึ้นในปี 1974 โดยชาวญี่ปุ่น Norio Taniguchi (1912-1999) ตั้งแต่นั้นมา หลายคนใฝ่ฝันหรือคิดทฤษฎีเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของเครื่องจักรและวัสดุขั้นสูงประเภทนี้
ตัวอย่างเช่น วิศวกรชาวอเมริกัน Kim Eric Drexler (1955-) มีส่วนร่วมในการเผยแพร่คำศัพท์และการวิจัยประเภทนี้ซึ่งส่วนใหญ่รับผิดชอบในการเริ่มต้นอย่างเป็นทางการของการศึกษาด้านนาโนเทคโนโลยีในทศวรรษ 1980 ตอบสนองต่อความก้าวหน้าของ เวลาใน กล้องจุลทรรศน์ และการค้นพบฟูลเลอรีนในปี พ.ศ. 2528
ตั้งแต่ปี 2000 วัสดุนาโนเริ่มถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม ในการตอบกลับ รัฐบาล ของโลกเริ่มลงทุนมหาศาลในการวิจัยและพัฒนานาโนเทคโนโลยี
การใช้งานในด้านของ ชีวเคมี, ยา และ พันธุวิศวกรรม ปรากฏชัดหลังจากนั้นไม่นาน วันนี้เป็นหนึ่งในสาขาวิทยาศาสตร์ที่มีความถูกต้องและความต้องการมากที่สุดแม้ในประเทศที่เรียกว่าโลกที่สาม
นาโนเทคโนโลยีมีไว้เพื่ออะไร?
ในแง่พื้นฐาน นาโนเทคโนโลยีเป็นประเภทของวิศวกรรมวัสดุในระดับอะตอมหรือระดับโมเลกุล นั่นหมายความว่ามันทำให้คุณสามารถจัดการสสารในขนาดที่เล็กอย่างไม่สิ้นสุด ระหว่าง 1 ถึง 100 นาโนเมตร นั่นคือขนาดประมาณโมเลกุลของ ดีเอ็นเอ (2 นาโนเมตร) และ a แบคทีเรีย สกุล Mycoplasma (200 นาโนเมตร)
ดังนั้นประโยชน์ของนาโนเทคโนโลยีจึงแทบไม่มีขอบเขต: จากการแทรกแซงองค์ประกอบทางเคมีของ สิ่งมีชีวิตจึงสามารถปรับเปลี่ยน DNA ของ . ได้ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก และ "โปรแกรม" ให้พวกมันทำงานทางชีวเคมีบางอย่าง จนถึงการผลิตวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะที่เรียกว่าวัสดุนาโน
การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยี
การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันบางส่วนเกี่ยวข้องกับ:
- อุตสาหกรรมสิ่งทอ. การสร้างผ้าอัจฉริยะที่สามารถตั้งโปรแกรมพฤติกรรมไว้ล่วงหน้าในชิปหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ จึงสามารถทำความสะอาดตัวเอง ไล่คราบ หรือเปลี่ยนแปลงได้ ระบายสี และของ อุณหภูมิ.
- การออกแบบทางการเกษตร รายละเอียดของ ยาฆ่าแมลง, ยาฆ่าแมลงและปุ๋ยที่มีการควบคุมชีวเคมีที่ช่วยให้การปรับปรุงของ ดินรวมทั้งนาโนเซนเซอร์สำหรับตรวจจับน้ำใต้ดิน ความเข้มข้นของสารอาหาร ฯลฯ
- สนับสนุนปศุสัตว์. ผลิตผ่านอนุภาคนาโนของวัคซีนและยาเพื่อดูแล สุขภาพ ปศุสัตว์หรือนาโนเซ็นเซอร์ที่สามารถแจ้งเตือนเมื่อมีโรค ปรสิตฯลฯ
- อุตสาหกรรมอาหาร. ในบริเวณนี้มีการพัฒนาเซ็นเซอร์ตรวจจับอาหาร กล่าวคือ องค์ประกอบที่สามารถตรวจสอบความมีชีวิตของ อาหารสู่บรรจุภัณฑ์ระดับนาโน ซึ่งออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อชะลอกระบวนการย่อยสลายอาหารตามธรรมชาติ
- นาโนเวชภัณฑ์ เป็นรุ่นแรกของ สินค้า ผลิตภัณฑ์ทางเภสัชวิทยาที่ออกแบบด้วยระบบนาโน สามารถกระจายสารประกอบออกฤทธิ์ของยาได้อย่างมีประสิทธิภาพและเฉพาะเจาะจง ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นและเร็วขึ้น และลดความเสียหายหลักประกัน
ในทางกลับกัน อุตสาหกรรม จินตนาการว่าเป็นสาขาการวิจัยในอนาคตดังต่อไปนี้:
- นาโนอินฟอร์เมติกส์ การออกแบบระบบคอมพิวเตอร์ที่มีพลังมหาศาลและความเร็วผ่านระบบนาโน
- นาโนศาสตร์. การประยุกต์ใช้นาโนแมชชีนเพื่อควบคุมอุณหภูมิในท้องถิ่นอย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว
- พลังงานนาโน ว่ามีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และต่ำ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อเป็นการแก้ปัญหาวิกฤตพลังงานซึ่งศตวรรษที่ 21 เริ่มต้นขึ้น
- โซลูชั่นด้านสิ่งแวดล้อม เป็นระบบนาโนเทคโนโลยีสำหรับการกำจัดของเสียอันตรายหรือการกำจัดขยะ
ตัวอย่างนาโนเทคโนโลยี
สองสามตัวอย่างการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันถึง ปัญหา มนุษย์มีดังนี้
- ซิลิกอนสีดำฆ่าเชื้อแบคทีเรีย นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลียและสเปนได้ประกาศการสร้างวัสดุที่เรียกว่า "แบล็กซิลิกอน" ซึ่งองค์ประกอบโมเลกุลป้องกันโดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มผลิตภัณฑ์ การแพร่กระจายของจำนวนมาก สายพันธุ์ ของแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบ นอกเหนือไปจากการลดประสิทธิภาพของเอนโดสปอร์บางชนิด
- นาโนศัลยศาสตร์โดยใช้หุ่นยนต์ ห้องทดลอง ETH Zürich ในประเทศสวิสเซอร์แลนด์กำลังเตรียมที่จะทดสอบหุ่นยนต์ไมโครนำร่องด้วยแม่เหล็กตัวแรกที่รู้จักกันในชื่อ OctoMag ซึ่งคาดว่าจะสามารถทำศัลยกรรมขนาดเล็กได้โดยไม่ต้องเปิดฝาผู้ป่วย เพียงฉีดเข้าไปในร่างกายโดยใช้เข็มขนาดเล็ก ปั๊มขนาดเล็กรุ่นเดียวกันนี้ได้รับการทดสอบในสหรัฐอเมริกาเช่นกัน โดยปล่อยยาเข้าตาเมื่อจำเป็น
นาโนเทคโนโลยีในการแพทย์
คำมั่นสัญญาของนาโนเทคโนโลยีเพื่อความก้าวหน้าของการแพทย์เป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจน้อยที่สุด ข้างบนนี้เราได้ยกตัวอย่างสองสามตัวอย่าง แต่ก็ยังมีอะไรให้ค้นหาอีกมาก เช่น:
- การบำบัดด้วยนาโนสำหรับโรคที่รักษาไม่หาย นาโนเทคโนโลยีแก้ปัญหามะเร็ง เอชไอวี/เอดส์ หรือโรคอัลไซเมอร์ อาจมาจากมือของหุ่นยนต์ชีวเคมีที่ฉีดเข้าสู่ร่างกายมนุษย์
- นาโนเทคโนโลยีชะลอความชรา อยู่มาวันหนึ่งเราสามารถต่อสู้กับความชราในระดับโมเลกุลและยืดอายุขัยของเราได้อีกต่อไปโดยผ่านอนุภาคนาโนเพื่อชะลอความชรา
- นาโนแอคซีน. ระบบป้องกันเชื้อโรคตามการนำระบบนาโนเข้าสู่ร่างกายซึ่งจะคอยดูแลช่วยเหลือ ระบบภูมิคุ้มกัน ในการต่อสู้กับโรคใหม่ทุกชนิด
- การเขียนโปรแกรมซ้ำทางพันธุกรรม การใช้นาโนโรบอทจะทำให้ปรับเปลี่ยน DNA ของเราและค่อยๆ กำจัดยีนที่เป็นพาหะนำโรค ข้อบกพร่อง และความเจ็บป่วยอื่นๆ ได้ สิ่งนี้จะปรับปรุง คุณภาพชีวิต ของสายพันธุ์โดยทั่วไป แน่นอนว่าเรื่องนี้ยังต้องทบทวนกฎทางศีลธรรมของวิทยาศาสตร์ในระดับหนึ่ง
นาโนเทคโนโลยีและเทคโนโลยีชีวภาพ
เทคโนโลยีชีวภาพเป็นการนำเอาโซลูชันทางเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้กับ ปัญหา ทางชีวภาพในธรรมชาติ ก้าวไปอีกขั้นด้วยการแนะนำนาโนศาสตร์
ความเป็นไปได้ของการเขียนโปรแกรมหรือการเขียนโปรแกรมใหม่ของสิ่งมีชีวิตผ่านการแทรกแซงทางนาโนเทคโนโลยีของ DNA อาจทำให้เรานำชีวิตไปสู่เส้นทางที่สะดวกยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม การผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีชีวภาพและนาโนเทคโนโลยีจะเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงด้านจริยธรรมและชีวภาพที่มีนัยสำคัญ
มนุษยชาติรู้ดีว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพยายามเล่นเป็นพระเจ้า ตัวอย่างเช่น การผลิตโคนมและเนื้อสัตว์ที่มากขึ้น พืชที่ต้านทานแมลงศัตรูพืช ฯลฯ ควรไปควบคู่กับการไตร่ตรองสถานที่ของเราในระเบียบธรรมชาติของโลกเสมอ