Nanotehnologia

Nanotehnologia

Cercetarile in domeniul tehnologiilor la nivel atomic au fost finantate cu doua miliarde de dolari in 2007. Succesele obtinute au fost atat de uluitoare incat, in anul 2008, se vor aloca acestui domeniu peste 150 miliarde de dolari. Se apropie ziua in care soldatii vor purta costume capabile sa respinga efectul exploziilor, iar prin corpul nostru vor circula armate de anticorpi computerizati. Atunci vom avea haine care vor curata aerul pe care il respiram si miliarde de roboti cat firul de praf vor cotrobai prin tot Sistemul Solar pentru noi. Toate aceste miracole vor fi opera nanotehnologiilor.

Specialistii acestui nou domeniu vorbesc despre munca lor cu multa seriozitate, dar inventiile pe care le fac sunt atat de minunate, incat adeseori nu le sunt luate in seama pentru ca suna incredibil. Chiar cuvantul in sine, 'nanotehnologie', are un aer exotic, ce sugereaza inginerii neverosimile, greu de inteles. Si totusi. Pentru ca miracolele la nivel atomic vor reprezenta cea mai mare schimbare a acestui secol, subiectul merita sa fie privit cu mai multa atentie.

Mic, dar cat de mic?

Nanotehnologia este stiinta de a realiza obiecte lucrand la scara atomilor. Materia prima e alcatuita chiar din atomi si, prin anumite metode, ei sunt 'obligati' sa formeze grupuri ce dau calitati speciale materialelor. Apoi, realizand structuri mecanice din moleculele create se pot obtine nanoroboti, capabili sa execute anumite sarcini, conform unui program.

Nanomaterialele au dimensiuni cuprinse intre 0 si 100 de nanometri. Cat de mic este un nanometru? Pai este un metru impartit la un miliard. Aceasta dimensiune este greu de imaginat. Dar daca am mari nanometrul pana l-am face cat un varf de ac, atunci un metru ar deveni o mie de kilometri. Pentru comparatie, o molecula ADN are doi nanometri diametru, atomii au intre 0 si 0,2 nanometri, iar o celula rosie din sange are un diametru de 7.000 de nanometri.

Cum se lucreaza cu atomii

Deocamdata nu exista o metoda unica de lucru. Fiecare savant isi inventeaza propria lui nanotehnologie. De pilda, pentru a izola celulele canceroase, cercetatorii de la Universitatea din Michigan au dezvoltat o metoda care foloseste pe post de 'mijloace de transport' anumite bucati din moleculele ADN. Aceste portiuni se numesc dendrimeri. Alte metode presupun schimbarea calitatii unor materiale folosind nanotuburi.

Acestea sunt construite din sfere create din 60 de atomi de carbon, numite buckminsterfullerene sau, mai simplu, buckyballs. Materialele care contin sferele 'bucky' sunt de sase ori mai usoare si de o suta de ori mai rezistente decat otelul. In prezent, savantii estimeaza ca in fiecare zi se inventeaza cel putin o noua nanotehnologie.


Bilele Bucky

Bilele Bucky Fizicianul Richard Feynman e primul om care a vorbit despre tehnologiile la nivel molecular. Era anul 1959 si putini au inteles cum s-ar putea scrie Enciclopedia britanica pe un varf de ac. In 1985, doi savanti din Anglia au realizat sfere din cate 60 de atomi de carbon, care semanau cu Domul proiectat de arhitectul Buckminster Fuller. Ei le-au numit "buckminsterfullerene', dar toata lumea le spune bile bucky. Ele sunt de sase ori mai usoare si de o suta de ori mai rezistente decat cel mai bun otel. Bilele bucky pot fi aglomerate sub forma de cilindri, numiti 'nanotuburi'. Din nanotuburi se fac fibre, ce pot fi incluse in diverse materiale, care devin incredibil de rezistente.

Armura pentru soldatii "Robocop'

Razboinicul bionic este deja un concept accesibil, care a fost popularizat de filmele SF. Totusi, ceea ce si-a propus armata americana e cat se poate de real. Conform proiectului "Robocop', pana cel mai tarziu in anul 2020, toti soldatii vor fi imbracati in "armuri nanometrice', realizate din materiale ce contin fibre din nanotuburi. Noile echipamente ii vor apara de orice glont si de efectele devastatoare ale exploziilor. Pe corpul soldatului se vor afla peste o mie de senzori nanometrici, care vor sesiza in timp util apropierea unui glont sau a unui srapnel, iar apoi vor "comanda' costumului sa se "intareasca' in zona probabila de impact.

Aceasta tehnologie im plica faptul ca fiecare centimetru patrat de material va contine senzori si mecanisme de "intarire', prin repozitionarea nanotuburilor. Uniformele duale, care vor putea fi alternativ flexibile ca orice panza sau mai rezistente decat kevlarul, vor putea trece dintr-o stare in alta si la comanda verbala a purtatorului. Si asta nu e tot. Acelasi material va putea imita culorile mediului atat de bine incat, in cateva fractiuni de secunda, soldatul va deveni aproape invizibil de la distanta.

Casca protectoare a capului va fi chiar mai rezistenta decat hainele si, in plus, va fi dotata cu sisteme de extindere a acuitatii vizuale si auditive, plus un translator automat al cuvintelor, rostite de militar in limba engleza, in orice limba vorbita pe Terra. Daca adaugam sistemele de night-vision, cu infrarosii, e limpede ca vom avea de-a face cu un veritabil robot miniatural. Toata aparatura va fi realizata cu ajutorul nanotehnologiei, pentru ca, in ciuda complexitatii tehnice, casca sa ramana usoara si confortabila.



SUPRA-OAMENI

Exoscheletul pe care este construit costumul are articulatii pneumatice care vor accelera mersul militarului si ii vor permite acestuia sa ridice si sa transporte cu usurinta greutati foarte mari, muschii suportand doar 10% din efortul necesar.

CASCA

Dotata cu vedere stereoscopica si night-vision, casca este capabila sa proiecteze informatii si scheme pe interiorul vizorului. Acesta nu poate fi penetrat de gloante.

HAINE INTELIGENTE

Hainele sunt prevazute cu senzori care estimeaza zona unde va lovi glontul si apoi, cu ajutorul unui mecanism special, reorienteaza nanotuburile, devenind mai rezistente decat Kevlarul in locul vizat.

Haine inteligente pentru oricine

Nanotuburile pot fi incluse in tesaturile obisnuite. Singura problema e ca, o vreme, vor costa cam mult. Deja exista materiale realizate cu nanotuburi, care costa 10.000 de dolari metrul. Este vorba de tesaturi de matase acoperite cu nanofibre ce contin aur, care arata exact ca o tesatura facuta din fir de aur, dar are toate calitatile matasii. Si fibra de bumbac poate fi acoperita cu nanotuburi din argint, prin simpla atractie dintre sarcinile pozitive ale bumbacului si ionii negativi de argint.

De ce tesaturi cu argint? Pentru ca acest metal are reale calitati antibacteriene si antivirotice, fiind capabil sa curete inclusiv aerul care trece printr-o astfel de tesatura. Prezenta nanotuburilor de argint nu va permite murdarirea materialului, pentru ca de el nu se va putea "agata' nicio celula moarta de piele, niciun fir de praf, nicio bacterie si nici macar un virus.

De pete nici nu va mai fi vorba! Cei care au realizat acest material spun ca el nu trebuie neaparat sa aiba aparenta metalica, aspectul fiind dual, prin pozitionarea diferita a fibrelor din nanotuburi. Toate casele vor avea in curand perdele cu nanotuburi de argint, care vor ioniza aerul si vor reduce poluarea pana aproape de zero.

Cucerirea spatiului cosmic cu ajutorul robotilor minusculi

Pentru fiecare 100 de nanocomputere va fi lansat si cate unul capabil sa functioneze ca server, care le va coordona pe celelalte si va transmite, prin unde radio, informatii catre PamantUn grup de cercetatori de la Universitatea din Glasgow a reusit sa construiasca niste dispozitive nanometrice, dotate cu aparatura foarte sofisticata, care pot transmite prin unde radio informatii meteo si audio-video la distante comparabile cu distanta dintre Pamant si celelalte planete ale Sistemului Solar.

Aceste dispozitive urmeaza sa fie lansate cu sutele de mii pe cate o planeta. Unele dintre ele vor avea rol de server, celelalte functionand precum computerele intr-o retea wireless. Nanocomputerele au fost deja realizate de catre Centrul de Cercetare Nanoelectronica din Glasgow, iar "praful inteligent' este gata sa fie lansat in spatiu.

Cu ajutorul unor navete spatiale, retelele de spioni nanometrici vor fi lansate mai intai in atmosferele planetelor alaturate, Marte si Venus, iar in urmatorii ani si pe celelalte planete ale Sistemului Solar. Pe fiecare planeta, reteaua va fi "distribuita' de vant, fiind - de fapt - in continua miscare, in functie de conditiile atmosferice.

Aripa portanta a dispozitivelor a fost realizata dupa modelul semintelor de papadie - care pot zbura, la propriu, la cea mai mica adiere. Stratul de polimer dublat cu nanotuburi, care protejeaza nanocomputerele, este foarte rezistent la intemperii si numai daca se vor scufunda in lava acestea vor fi distruse. Pe apa, plutesc exact ca firele de praf.

Nanodoctori, in 30 de ani

Cum ar fi sa putem inghiti un doctor mic de tot, care sa poata calatori prin sange pana la orice celula bolnava a corpului? Nanodoctorul s-ar putea pricepe la toate: sa ofere medicatie, sa extirpe tumori, sa faca analize si sa "puna umarul' la reconstructia tesuturilor distruse accidental. Desi pare fictiune, acesti roboti medicali pot fi realizati prin nanotehnologie. "Medicamentele pe care le facem azi sunt foarte putin eficiente din cauza masurilor de precautie. Cand facem un antibiotic, destinat uciderii bacteriilor, trebuie sa avem grija ca el sa nu ucida si celulele corpului nostru.

Un nanorobot, capabil sa administreze otrava numai bacteriilor pe care le vizam, ar simplifica mult lucrurile', spune Ottilia Saxl, directorul executiv al Institutului pentru Nanotehnologii din SUA. Bolile vor putea fi diagnosticate inainte ca omul sa simta primele neplaceri, ceea ce ar simplifica si mai mult tratarea lor. Organele umane care sufera "avarii' de uzura, precum ficatul, rinichii si creierul, vor putea fi ajutate sa-si refaca celulele distruse.

Nanorobotii vor putea plasa celule stem exact la locul "dezastrului' si apoi, dupa ce ele se vor multiplica - transformandu-se intr-un tesut identic celui care trebuie sa fie inlocuit, tot robotii vor opri procesul, pentru a evita aparitia de tumori. Nanoroboti atat de complecsi vom avea peste numai 30 de ani.