10 door de mens gemaakte nanomaterialen met futuristische bevoegdheden

Stel je een uitvinding voor. Je hebt je misschien wel iets voorgesteld van een vliegtuig tot een iPod aan het wiel zelf. Je hebt waarschijnlijk niet aan de volgende grens van innovatie gedacht: nanotechnologie. Naarmate de wetenschappelijke vooruitgang vordert, vinden wetenschappers steeds meer uitvindingen op een gebied dat tot 1975 niet eens bestond.

Het blote menselijke oog kan alleen objecten zien die zo klein zijn als 0,1 millimeter lang. Deze lijst omvat 10 menselijke uitvindingen op een schaal die 100.000 keer kleiner is.

10 Vloeistofmetaal op eigen brandstof

Een eenvoudige, vloeibaar-metaallegering gevormd uit gallium, iridium en tin kan elektrisch worden bestuurd om complexe vormen te vormen of rondes in een petrischaal te laten lopen. Om te zeggen dat het net zoiets is als de robotvijand Terminator 2 is niet hyperbolisch. Jing Liu van de Tsinghua University, een van de onderzoekers die aan het project werkte, dat was gevestigd in Beijing, China, zei: "De zachte machine ziet er nogal intelligent uit en kan zichzelf [vervormen] naargelang de ruimte waarin hij zich afspeelt, net zoals [ de] Terminator doet vanuit de science-fiction film. "Het metaal is biomimetisch, wat betekent dat het biochemische reacties nabootst, hoewel het niet biologisch zelf is.

Elektrische stromen kunnen het materiaal geleiden, maar het werkt onder zijn eigen kracht, gedeeltelijk aangedreven door een onevenwichtigheid van de lading die een drukverschil creëert tussen de voorkant en de achterkant van elke druppel van de legering. Terwijl dit proces wordt gespeculeerd als de sleutel tot het omzetten van chemische kracht in mechanische energie, zal het moleculaire materiaal nog niet kwaad en robotachtig worden. Het gehele proces kan alleen plaatsvinden in een oplossing van natriumhydroxide of pekel.

9 Nanopatches

Trypanophobes verheugen zich! Je dagen van naalden die bang zijn, zijn in de nabije toekomst misschien voorbij. Onderzoekers van de Universiteit van York werken aan een patch die is ontworpen om alle medicijnen te leveren die je nodig hebt, zonder naalden. De pleisters van normaal formaat, eenmaal vastgemaakt aan de arm, leveren een gerichte dosis medicijnen van nanodeeltjes, klein genoeg om door een haarzakje te glippen. De nanodeeltjes, elk minder dan 20 nanometer lang, binden zich aan schadelijke cellen, doden ze en worden vervolgens samen met de dode cellen verwijderd door de natuurlijke processen van het lichaam.

Het beste gedeelte? Eenmaal geperfectioneerd, zou de nanopatch kunnen worden gebruikt om een ​​van de ergste ziektegroepen van medisch onderzoek te behandelen: kanker. In tegenstelling tot chemotherapie kunnen de nanodeeltjes individuele kankercellen doden, waardoor de gezonde cellen alleen blijven. Het project, getiteld "NanJect," is in 2013 door de toenmalige student-onderzoekers Atif Syed en Zakareya Hussein aan crowdfunding onderworpen en is nog steeds in ontwikkeling. Laten we hopen dat de nanopatch nooit wordt gecombineerd met vloeibare metalen robottechnologie.

8 Waterfiltercoaten

Denk aan de olieramp in BP in 2010? Je zult soortgelijke ongevallen in de toekomst niet meer onthouden, als de onderzoekers van de staat Ohio hun zin krijgen. De coating die ze ontwikkelen is slechts nanometers dik, maar wanneer aangebracht op een fijnmazig roestvrijstalen net, spant het olie uit en laat het water er doorheen gaan.

De nanocoating is geïnspireerd door de natuur. Lotusbladeren, ook bekend als waterlelies, hebben eigenschappen die het tegenovergestelde zijn van nanocoating, water afstoten maar geen olie. Het lotusblad is lange tijd een bron van wetenschappelijke inspiratie geweest, en heeft in 2003 al geleid tot de creatie van superhydrofobe materialen.

Voor nanocoating bootsten wetenschappers het hobbelige oppervlak van een lotusblad na, maar voegden het in met de moleculen van een reinigingsmiddel. Het resultaat stoot olie af zoals het lotusblad water afstoot. De coating, onzichtbaar voor het menselijk oog, kan worden gerepliceerd aan de goedkope, goedkope kosten van $ 1 per vierkante voet.

7 Submarine luchtverfrisser

Niemand denkt aan de geur van de lucht die onderzeese bemanningen moeten ademen, met uitzondering van de arme sukkels die precies dat moeten doen. Koolstofdioxide moet constant worden verwijderd, omdat dezelfde lucht binnen een enkele reis meer dan 100 keer door een nieuwe reeks longen van de onderzeeër wordt geleid. Een chemische stof genaamd amine scrubs uit de CO₂, maar het voegt tegelijkertijd een vervelende stank toe.

Betreed de zelfgemonteerde monolagen op Mesoporeuze steunen, of SAMMS, voor degenen onder u die graag een meer menselijke naam geven aan een combinatie van zandkorrels en nanodeeltjes. De nieuwe CO₂ verwijderingsmethode gebruikt dit poreuze materiaal in plaats van het stinkende amine.

Verschillende typen SAMMS binden met verschillende moleculen, maar ze hebben allemaal een enorm vermogen om hun doel te bereiken. Een enkele theelepel heeft voldoende poriën om het bijna hetzelfde oppervlak te geven als een voetbalveld. Omdat de ongelofelijk specifieke toepassing van het materiaal als een luchtverfrisser voor onderzeeërs bewijst, is geen enkel probleem te klein voor de wetenschap om zijn oplossing te vinden.

6 Nanoconductor voor elektriciteitssturing

Onderzoekers van de Northwestern University hebben ontdekt hoe een elektriciteitsgeleider op nanotechnologische schaal kan worden gemaakt. Het is een solide nanodeeltje dat opnieuw kan worden geconfigureerd om elektrische stromen in verschillende, tegenovergestelde richtingen te richten. De officiële studie citeert "huidige gelijkrichters, schakelaars en diodes" tussen de elektrische elementen die elk nanodeeltje kan emuleren. Elk 5-nanometer breed deeltje is bedekt met een positief geladen chemische stof en omgeven door negatieve atomen. De elektrische lading herconfigureert vervolgens de negatieve atomen rond de nanodeeltjes.

Het potentieel is geweldig. De gecreëerde materialen "kunnen zich op verschillende momenten opnieuw inrichten om aan verschillende computerbehoeften te voldoen", zoals het universitaire persbericht zegt. Met behulp van dit nanomateriaal kan toekomstige elektronica opnieuw worden geprogrammeerd om elektrische pulsen anders te richten. Hardware kan net zo gemakkelijk worden bijgewerkt als software. Het concept van "verouderde" technologie zou zelf verouderd raken.

De geleider op nanoschaal heeft nog een andere mogelijke toepassing: fungeren als een driedimensionale brug tussen verschillende technologieën.Het is de perfecte adapter, omdat de compatibiliteit ervan kan worden geprogrammeerd. Misschien betekent dit dat je dat nieuwe telefoonladersnoer toch niet hoeft te kopen.

5 Nano-Sponge telefoonoplader

Je hebt absoluut geen telefoonsnoer nodig als deze uitvinding van start gaat. Het is nanotechnologie die werkt als een spons om overtollige kinetische kracht op te nemen in een omgeving en deze naar je telefoon te kanaliseren. Het materiaal in kwestie is piëzo-elektrisch, een fraai woord voor materiaal dat elektriciteit opwekt wanneer het onder mechanische belasting staat. Het materiaal krijgt poriën van nano-formaat en verandert het in een flexibele spons. Door de toegevoegde beweging kan het materiaal meer elektriciteit produceren, waardoor er eenvoudig vermogen wordt gecreëerd voor een apparaat vanuit de omgeving.

De officiële term hiervoor is een "nanogenerator" (ja, op dit punt klinkt het alsof "nano" wordt geslagen voor alles op deze lijst. Over het algemeen doen onderzoekers op het gebied van nanotechnologie dat graag.) het materiaal zou uiteindelijk deel kunnen uitmaken van de ingebouwde behuizing van een mobiele telefoon. De nanotech kan worden ingeschakeld terwijl hij op het dashboard van een auto of zelfs in iemands zak rust. Het concept zou ook kunnen opschalen naar grotere industriële omgevingen. Dat is wat de onderzoekers van de University of Wisconsin-Madison hopen.

4 Kunstmatige retina

De toekomst van kunstmatig gezichtsvermogen is zo helder dat je tinten moet dragen ... of een nanofilm die is ontworpen om je netvlies na te bootsen. Nano Retina, gebaseerd in Israël, ontwikkelt een interface die rechtstreeks verbinding maakt met de neuronen van een oog om neurale simulatie naar de hersenen over te brengen, het netvlies te vervangen en mensen te helpen zien. Tot dusver is een experiment met een kuiken succesvol gebleken, waarbij neurale activiteit aantoont dat de nanofilm het kuiken licht laat zien dat het anders niet zou hebben. Maar het zogenaamde netvlies heeft nog een lange weg te gaan voordat het zijn ultieme doel bereikt: het verbeteren van het menselijk gezichtsvermogen.

Nano Retina is niet het enige kunstmatige gezichtsvermogen in het spel, maar het lijkt het meest duurzaam, efficiënt en flexibel. Die laatste is essentieel, gezien het uiteindelijke product in iemands oog zal zijn. Soortgelijke uitvindingen hebben dat deel als het moeilijkste aspect van kunstmatige oogtechnologie gevonden. Tenminste, omdat het op nanoschaal is ontwikkeld, voorkomt de technologie vervelende problemen zoals metaal, draden en lage resolutie.

3 Gloeiende kleding

Lichtgevende vezels worden ontwikkeld door Shanghai-onderzoekers en ze kunnen worden verweven in kledingstukken. Eindelijk heb je iets te dragen als je het decor wilt matchen met een nachtclub uit de neonwereld van de jaren tachtig. Elke vezel begint met een basis van roestvrij staaldraad, die vervolgens wordt bedekt door een bepaald nanodeeltje, een laag elektroluminescerend polymeer en een veiligheidscoating van transparante nanobuisjes. De resulterende vezels zijn zowel lichtgewicht en flexibel en kunnen volledig gloeien onder hun eigen elektrochemische kracht. Beter nog, ze draaien op minder kracht dan conventionele LED-lampen.

Het nadeel is dat het licht van de vezels slechts een paar uur meegaat. De ontwikkelaars zijn echter optimistisch dat hun creatie van Frankenstein uiteindelijk 1000 keer langer zal duren, en er is niets in de theorie dat hen zal stoppen. Zelfs als ze klaar zijn om te gaan, is het mogelijk dat de kleding met nanodraden niet afwasbaar is. Onderzoekers hopen ook dat de biomedische voordelen kunnen worden onderzocht. Toch zijn items die niet vaak worden gewassen, zoals veiligheidsvesten of baseball caps, nog steeds geweldig als ze alleen gloeien.

2 orgelherstellende nanonees

De eerdergenoemde drugpleister was bedoeld om naalden te vervangen, maar wat als de naalden zelf nano-sized waren? Dan kunnen ze blijkbaar de operatie vervangen, of op zijn minst aanvullen. Recente, succesvolle trials met labmuizen slaagden erin om nucleïnezuren te injecteren, die orgaan- en zenuwcellen kunnen stimuleren om te regenereren, waardoor verloren vaardigheden worden herwonnen. Zodra hun missie voltooid is, blijven de naalden in het lichaam en worden binnen een paar dagen biologisch afgebroken. Er werden geen schadelijke neveneffecten waargenomen wanneer de naalden werden gebruikt om bloedvaten in de rugspieren van de muizen te vormen.

Indien toegepast op mensen, zouden de nanoneëlementen die de zuren afgeven geïnjecteerd kunnen worden in patiënten tijdens orgaantransplantaties, waardoor de weefsels rond het orgel beter kunnen worden voorbereid om de nieuwkomer in het lichaam te helen en te integreren. Een andere coole toepassing voor de doses zou kunnen zijn dat de cellen van een brandend slachtoffer opnieuw worden geprogrammeerd om opnieuw te groeien als functionerend en gezond in plaats van met littekens.

1 3D-chemische printer

Deze laatste invoer is niet slechts een enkel deeltje; het is een 3D-printer die duizenden verschillende kan produceren. De chemicus van de universiteit van Illinois, Martin Burke, is als een chemische stof Willy Wonka. Met behulp van een verzameling "bouwsteen" -moleculen kan hij een groot aantal verschillende chemicaliën maken met een breed scala aan "buitengewone natuurlijke eigenschappen", zoals ratanhine, alleen aangetroffen in een zeldzame Peruaanse bloem.

De reikwijdte van de synthese is groot genoeg om moleculen te leveren die nodig zijn voor medicijnen, LED's en zonnecellen en bevat een aantal chemicaliën die eerder een getrainde chemicijaren hadden kunnen gebruiken om te synthetiseren. Het huidige prototype is beperkt, maar zelfs nu is het in staat nieuwe medicijnen te ontwikkelen. Burke hoopt uiteindelijk een consumentenversie te maken. Hier is de hoop dat de toekomst een printer als thuisapotheker bevat.