Nanotechnologia

Nanotechnologia w najlepszym wydaniu – Smart Nanotechnologies S.A.
 

Wyobraźmy sobie, że możliwe jest „rozłożenie” ludzkiego ciała na atomy…

W efekcie otrzymalibyśmy znaczne ilości gazów (wodór, tlen, azot), węgla i wapnia, niewielkie ilości metali takich jak żelazo, magnez, cynk oraz śladowe ilości innych pierwiastków chemicznych. Ich całkowity koszt porównywalny jest z kosztem pary dobrych butów.

Czy zatem człowiek jest wart aż tak mało?

Bez wątpienia – NIE! Między innymi dlatego, że uporządkowanie i sposób połączenia poszczególnych atomów sprawia, że możemy jeść, rozmawiać, rozmnażać się, czy myśleć.

A co jeśli moglibyśmy stworzyć cokolwiek, co nam się zamarzy? Atom po atomie, cząsteczka po cząsteczce....

Termin nano wywodzi się od greckiego słowa oznaczającego karła, używany jest jako przedrostek dla wielu jednostek miar i oznacza jedną bilionową, czyli 10-9. Określenie nanomateriały odnosi się do powszechnie występujących związków chemicznych.

 

 

  

Zdjęcia przedstawiające różne wielkości nanocząstek.(źródło: Interagency Working Group on Nanoscience, Engineering and Technology, National Science and Technology Council Committee on Technology, “Nanotechnology: Shaping the World Atom by Atom.” Sept.1999.)

 

Już od zarania dziejów ludzkość stosuje materiały i substancje chemiczne oparte na mechanizmach będących przedmiotem zainteresowania współczesnej nanotechnologii. Ówczesny stan wiedzy uniemożliwiał wyjaśnienie obserwowanych zjawisk i kierowanie procesami chemicznymi pod kątem syntezy nanostruktur.

Wytwarzane w dawnych czasach struktury były niejako produktem pośrednim technologii, a nie ściśle ukierunkowaną metodą wytwarzania konkretnych układów. Jaskrawym przykładem takiego stanu rzeczy było przechowywanie wody i mleka w naczyniach srebrnych przez sumeryjskich żeglarzy, nieświadomie wykorzystujących biobójczość srebra. Wynalazek ten umożliwiał rozwój handlu morskiego, a co za tym idzie cywilizacji sumeryjskiej. Innym przykładem było zastosowanie monet srebrnych  przez starożytnych medyków do leczenia ran. Hipokrates stosował w tym celu sproszkowane srebro, wyparte w XIV wieku przez lapis – czyli azotan srebra.
    
Jednym z filarów cywilizacji Asyryjskiej była technologia produkcji gatunku stali tzw. stali damasceńskiej. Materiał ten wykazuje bardzo dobre charakterystyki mechaniczne, w tym elastyczność połączona z bardzo wysoką twardością. Współczesne badania wykazują, że za specyficzne właściwości tej stali odpowiadają nanostruktury węglowe, podobne do nanorurek, wytwarzane w jej strukturze w procesie produkcji i obróbki.     

Weneccy mistrzowie witraży i szkła artystycznego korzystali z technologii wytwarzania nanocząstek złota z prekursorów. Zależnie od użytej metody wytwarzali ziarna nanozłota o różnej strukturze i średnicy. W efekcie uzyskiwano paletę barwnych proszków. Ich przetopienie ze szkłem powodowało trwałe zabarwienie materiału.      

Wiek XIX to okres gwałtownego rozwoju chemii. Rezultatem ówczesnej myśli twórczej było opracowanie metod syntezy i biosyntezy sulfonamidów, barwników, antybiotyków i tworzyw sztucznych. Wynalazki te na trwałe zmieniły naszą cywilizację i przyspieszyły jej rozwój, na którego przeszkodzie stanęły jednak liczne bariery takie jak:
 

  • ograniczone zasoby energetyczne i surowcowe,
  • choroby cywilizacyjne spowodowane zanieczyszczonym środowiskiem,
  • nowotwory i patogeny odporne na obecnie stosowane terapeutyki,
  • wysokie koszty wytwarzania dóbr konsumpcyjnych.

 
Remedium na niektóre problemy naszej cywilizacji jest rozwój nanotechnologii. Niższe koszty wytwarzania, lepsze właściwości mechaniczne, fizyczne, chemiczne i biobójcze, mniejsze obciążenie dla środowiska – to tylko niektóre z jej zalet. Najważniejszym czynnikiem wskazującym na przewagę nanomateriałów jest jednak ekonomia. Spadek ich cen jest wyraźny i napędza rozwój rynku.

Warto zauważyć, że nanotechnologia nie jest wytworem XX i XXI wieku. Jednak dopiero współczesne metody pomiarowe oraz aktualny stopień zaawansowania technologicznego umożliwiły ukierunkowanie syntez i badań pod kątem wytwarzania układów o ściśle określonych cechach i właściwościach, przeznaczonych do konkretnych zastosowań.

Wiele technologii wykorzystywanych przez człowieka oraz zjawisk występujących w naturze w świetle powyższych definicji należy do świata nanotechnologii.

Idealnym przykładem jest fotosynteza. W każdym liściu rośliny znajdują się miliony chloroplastów, które z kolei zawierają setki tylakoidów wypełnionych pigmentami – nanometrycznej wielkości cząstkami zdolnymi do absorpcji światła. Energia zaabsorbowanych fotonów wykorzystywana jest przez roślinę do przemiany wody i dwutlenku węgla w tlen oraz cukier.

Spoglądając na komórki tworzące nasze ciało, możemy zauważyć, iż praktycznie wszystkie procesy w nich zachodzące są sterowane i katalizowane przez nanostruktury – enzymy białkowe. Proces wytwarzania i magazynowania energii odbywa się w mitochondriach komórkowych. Wytwarzanie białek-enzymów zachodzi w rybosomach, natomiast cała informacja genetyczna jest przechowywana w chromosomach. Wszystkie te konstrukcje biologiczne możemy śmiało określić jako nanoukłady i nanostruktury.

Toksyczne działanie substancji chemicznych opiera się na zaburzeniu szlaków metabolicznych lub dezaktywacji nanostruktur biologicznych. Idąc tym tropem – nasza firma, korzystając z nowoczesnych technologii chemicznych, wytwarza układy działające podobnie jak substancje chemiczne, z tym że uderzają one selektywnie tylko w specyficzne nanostruktury biologiczne. Nie występują one w organizmach wyższych – eukariotycznych. Natomiast spotykamy je w mikroorganizmach – prokariotach. Tym sposobem, szkody wywołane przez nasze nanostruktury w organizmach wyższych są znikome w porównaniu z substancjami chemicznymi, nierozróżniający eukariota od prokariota. Inteligentne nanomateriały selektywnie niszczą patogeny, nie szkodząc organizmom wyższym. Zachęcamy do zapoznania się z pełną ofertą produktową.