Nanoteknoloji kadar güçlü çok az bilimkurgu sözü vardır. Ne zaman bir yazar veya film yapımcısı doğada kuantum olmayan gelecekteki bir teknolojiyi açıklamaya ihtiyaç duyarsa, bu nanoteknolojidir. Her hastamızı iyileştirmek (veya eti kemiklerimizden yiyip bitirmek) için gelen akıllı, kaynayan, mikroskobik robotların görüntüleri, fütüristik hikayelerimizin her köşesini el sallayan bir açıklamadan biraz daha fazlasıyla dolduruyor.

Bununla birlikte, giderek artan bir şekilde, bu teknolojiler bir gerçeklik haline geliyor. Neredeyse her alandan bilim insanı, çalışmalarında devrim yaratmak için nanoteknolojiyi kullanıyor. Dokunmatik ekran üretiminden kalp krizlerini önlemeye , eğlence ve çevreye kadar uygulamalar var . Yakın gelecekte, muhtemelen her biri kullanım amacına göre özel olarak üretilmiş, neredeyse görünmez bir nanoparçacık popülasyonu ile çevrili olacağız. Okyanustan atmosfere kadar çevremizin her yerinde yaşayacaklar ve hatta vücudumuzun içine girecekler.

Bilim adamları giderek daha küçük makineler tasarlarken ve onları dünyamızın kuytu köşelerine iterken, iş çoktan başladı. Nanoteknoloji ile daha önce karşılaşmış olmanız ve bunu bilmemeniz mümkündür. Henüz yapmadıysanız, sürünün geleceğinden ve dünyamızın neredeyse her yönünü değiştireceğinden emin olun.

Geleceğin Giysileri

Sıradan giysileri yüksek teknolojiye dönüştürmenin yollarını hayal etmek zor. Bir tişört ya da bir çift çorap kadar sıradan bir şey yok ama nanoteknoloji bunların hepsini değiştiriyor olabilir. Mevcut kumaş malzemelerinin nanoparçacıklarla işlenmesi, onlara bir dizi ilginç özellik kazandırabilir.

Nanomaterials dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, Nanotex, Aspen Aerogel, BASF ve Nano-Horizons dahil olmak üzere bir dizi şirket bu alanda çalışmaya başladı . Her şirketin nanoparçacık veya nanofiber kaplamalarını kumaşlara tam olarak nasıl inşa ettiğini ve uyguladığını kesin olarak belirlemek zordur, çünkü bunlar genellikle ticari sırlardır, ancak yayınlanan araştırma, işlevleri hakkında bazı ayrıntıları ortaya koymaktadır.

Bu kaplamalar, kumaşa bir hidrofobik molekül tabakası uygulayarak çalışır, bu da onları su kadar basit veya kahve, şarap ve hardal gibi karmaşık sıvıları itebilir hale getirir. Sonuç olarak, işlem görmüş kumaşlar ıslanmaya veya lekelenmeye karşı görünüşte geçirimsizdir. Kaplamaların kendileri neredeyse ağırlıksızdır ve aksi takdirde kumaşın doğasını temelden değiştirmez. Sonuç olarak, kullanıcının deneyiminde gözle görülür bir değişiklik olmaz.

Lekeleri önlemeye ek olarak, araştırmalar reaktif oksijen türlerinin üretimi yoluyla bakterilere karşı direnç göstermiştir. Sonuç olarak, kokuya neden olan bakteriler malzemede birikmez ve giysileriniz daha taze, daha uzun kokar.

Makineleri Daha Hafif ve Daha Güçlü Yapmak

Nanoteknoloji, mühendislerin mevcut malzemeleri değiştirmesine ve özelliklerini geliştirmesine izin verme potansiyeline sahiptir. Farklı metal türlerinin karıştırılmasının daha iyi alaşımlar oluşturabilmesi gibi, sıradan malzemeleri nanoparçacıklarla karıştırmak bu malzemelerin davranış şeklini ilginç şekillerde değiştirebilir.

Bu amaçla, Michigan Eyalet Üniversitesi’nden bilim adamları, grafit katmanlarını 10 nanometreden daha ince tabakalara ayırmak için bir sistem geliştirdiler ( Science Daily aracılığıyla ). Karşılaştırma için, Ulusal Nanoteknoloji Girişimi’ne göre, ortalama insan saçı 80.000 ila 100.000 nanometre genişliğindedir .

xGnP Eksfoliye Edilmiş Grafit NanoPlateletler olarak adlandırılan malzemeleri, ürünleri daha sert, daha hafif ve daha güçlü hale getirmek için tek başına veya plastikle birleştirilebilir. Bu yeni malzeme kombinasyonunun daha güçlü ve daha yakıt tasarruflu arabalar ve hatta daha hafif ama uzaya gidecek kadar güçlü roketler yapmak için kullanılabileceğini öne sürüyorlar.

Ayrıca, malzeme elektriksel ve termal olarak iletkendir ve şeffaf kaplamalarda kullanılabilecek kadar küçüktür, bu da enerji sektöründe başka bir uygulama alanı açar. Gelecekte, yeni bir pil sınıfında veya güneş panelleri için iletken bir kaplama olarak kullanılabilir.

Kanserle Mücadelenin Daha İyi Yolları

Standart kanser tedavileri geniş kapsamlıdır ve yakındaki sağlıklı dokulara zarar verme riski taşır. Bir doktor ister ameliyat, ister kemoterapi veya radyasyon seçsin, yalnızca tümörleri hedeflemek zordur. Sonuç olarak, bazı hastalarda iyileşme süreleri uzadı ve istenmeyen yan etkiler ( Ulusal Kanser Enstitüsü aracılığıyla ) oldu.

Nanoteknolojik tedaviler, vücuda girme ve sağlıklı dokulara zarar vermeden doğrudan hedeflenen kanser hücrelerine ilaç veya diğer tedavileri verme yeteneği sunar. Ulusal Kanser Enstitüsü’nün açıkladığı gibi, nanoparçacıklar tek tek hücrelerden daha küçük olmasına rağmen, moleküler bileşikleri içine alacak kadar büyüktürler. Bu onları etkili uyuşturucu taşıyan kaplar yapar. Ayrıca, kanserli dokulara özgü özellikleri aramak için ayarlanabilirler. Özünde, doğru hedefi bulana kadar ateş açmazlar.

Kansere karşı mücadelede nanoteknoloji sadece yeni tedavi yöntemleri sunmakla kalmıyor; aynı zamanda mevcut tedavileri daha etkili hale getirmeye yardımcı oluyor. Bazı kanserlerin kemoterapi ve immünoterapi gibi tedavilere doğal direnci vardır. Bununla birlikte, Tel Aviv Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bir tümörün yerleşik zırhını etkin bir şekilde devre dışı bırakmak için RNA’yı kullanan ve onları geleneksel tedavilerden ( EurekAlert aracılığıyla! ) saldırılara karşı savunmasız bırakan nanoparçacıklar geliştirdiler. Tümörün savunmasını zayıflatmak için kanserin HO1 enzimini kapatan ve aynı zamanda hastanın bağışıklık tepkisini artıran bir-iki yumruk taşır.

Ultra Yüksek Çözünürlüklü TV

Tüketiciler olarak, televizyonlarımızın sürekli olarak daha büyük ve daha iyi görüntüler sunmasını bekliyoruz. Ancak bazen bir şeyi daha iyi yapmak için çok küçük şeylere bakmanız gerekir ve nanoteknoloji bunu mümkün kılıyor.

Dünyanın önde gelen televizyon üreticilerinden biri olan LG, NanoCell teknolojisi adını verdikleri şeyi geliştirdi . Bu tescilli bir teknolojidir, bu nedenle gelecekte teknolojiyi rakiplere lisanslamaya karar vermedikçe ( Nasıl Yapılır Geek aracılığıyla) yalnızca LG TV setlerinde bulacaksınız .

Tescilli olduğu için yüzeyin altında neler olup bittiğini tam olarak bilmiyoruz, ancak LG’nin ürün açıklamalarındaki bilgiler sayesinde nasıl çalıştığı hakkında biraz bilgi sahibiyiz . Şirkete göre NanoCell TV’ler, ekran ve ışık kaynağı arasında dağıtılan bir nanoparçacık katmanından yararlanıyor. Bu parçacıklar, RGB spektrumundan ışığın belirli dalga boylarını filtreler. Amaç, donuk renkleri engellemek ve yalnızca en keskin renklerin geçmesine izin vermektir. Sonuç olarak, resmin daha gerçekçi ve canlı olduğu bildiriliyor.

Nanoteknolojinin harikaları büyük ölçüde ekranda hayal edildiğinden, görsel eğlencenin halkla ilk etkileşim yollarından biri haline gelmesi adil.

Kendi Kendini İyileştiren Elektronik

Yeni bir telefona, televizyona, bilgisayara veya başka bir elektronik alete sahip olmak önemli bir yatırımdır. Çoğumuzun bir hevesle yaptığı bir şey değildir ve para banka hesabınızdan çıktıktan sonra olabilecek en kötü şey yeni oyuncağınızın zarar görmesidir. Kırık ekranlar veya kırık dahili elektronik parçalar, yatırımınızı hızla pahalı bir kağıt ağırlığına dönüştürebilir. Keşke elektronik cihazlar vücudumuzun yaptığı gibi iyileşebilse. Doğru türde nanoteknoloji ile artık yapabilirler.

İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden bilim adamları, doğru koşullar altında yapılarına verilen hasarı iyileştirebileceklerini keşfettiklerinde ( Gelişmiş İşlevsel Malzemeler aracılığıyla ) çift perovskit nanokristallerle çalışıyorlardı. Çift perovskitler, elektro-optik özelliklere sahiptir ve bu da onları şu anda elektronik ürünlerde kullanılan malzemelere iyi bir alternatif haline getirir.

Kristalleri bir elektron mikroskobu ile inceleyen bilim adamları, bazen kristal boşlukları (okuyun: hasar) kazandıklarını fark ettiler. Bilim adamları, kristallerin yüzeyini değiştirerek, doğuştan gelen boşlukların yanı sıra kazanılmış boşlukları da ortadan kaldırmalarını sağladılar. Kristaller, boşlukları kenara ve dışarıya doğru hareket ettirerek kendilerini etkili bir şekilde iyileştirebildiler ( Science Daily aracılığıyla ). Bu, kendi hasarlarını onarabilen bir elektronik sınıfına yol açabilir.

Omurga Yaralanmalarını İyileştirmek

Omurga yaralanmaları, büyük ölçüde omurganın kendini iyileştirmede çok kötü olması nedeniyle, iyileşme açısından bir kişinin başına gelen en yıkıcı şeylerden biri olabilir. Tipik olarak, ciddi bir omurilik yaralanmasından sonra, yara bölgesi çevresinde fibröz skar dokusu oluşur ve sinirlerin ve kan damarlarının yeniden bağlanmasını engeller. Vücut, yarayı iyileştirmek için sinyaller gönderir, ancak önceki bağlantıları yeniden oluşturmaz.

Şimdi, Northwestern Üniversitesi’ndeki bilim adamları tarafından yakın zamanda yapılan bir araştırma bir çözüm bulmuş olabilir. Tedavilerinde, spinal dokular arasında bağlantı ve iletişimi uyarabilen ve rejenerasyonu kolaylaştırabilen bir yapı iskelesi oluşturan bir nanofiber enjeksiyonu kullanıldı ( Bilim yoluyla ).

Enjeksiyon, iki peptit dizisine sahip supramoleküler peptit fibril yapı iskelelerinden oluşuyordu. Enjekte edildikten sonra, fibröz yara dokusu oluşumunu yavaşlattılar, aksonların yenilenmesini desteklediler, nöron ölümünü önlediler ve kan damarlarının üretimini iyileştirdiler ( Sci Tech Daily aracılığıyla ).

Tedavi, felçle uyumlu omurilik yaralanması olan fareler üzerinde test edildi. İnanılmaz bir şekilde, tedaviden dört hafta sonra fareler tekrar yürüyorlardı. Ayrıca, enjeksiyon vücut tarafından yaklaşık 12 hafta içinde herhangi bir gözle görülür yan etki olmaksızın emilir.

Gecikmeli Aşılar

Yıllık grip aşısı olmak tek seferlik bir anlaşmadır. Yerel eczanenize girersiniz, hızlı bir dürtme alırsınız ve sezon için korunursunuz. Bununla birlikte, birçok COVID-19 aşısı , değişen zaman aralıklarında verilen çoklu dozları gerektirir. Bu, bazen haftalar veya aylar arayla, aşı yaptırmak için eczaneniz veya doktorunuzla birkaç randevu almanız gerektiği anlamına gelir. Bu, özellikle çocuklar için veya sadece yoğun programları olan kişiler için zorlayıcı olabilir.

Gelecekte, nanoteknoloji sayesinde tüm aşı programını tek seferde elde edebileceksiniz.

Science Advances’te yayınlanan 2022 tarihli bir araştırmaya göre , bilim adamları, çoklu aşı dozlarını barındıran içi boş çekirdekli kapsüller oluşturmak için nanoteknolojiyi kullandılar. Bu dozlar daha sonraki tarihlerde serbest bırakılır. Nano-kapsülün başarısının sırrı, kapağının bileşimi ve vücutla tepki verme şeklidir. Zamanla, kabuğun kapağı, kritik bir kırılma noktasına ulaşana kadar giderek daha gözenekli hale gelir ve açılır. Bu olduğunda, yük vücuda bırakılır. Ayrıca, ilaç yükünün serbest bırakıldığı süre, kapsülün bileşimi ile kontrol edilebilir.

Bu, tek bir enjeksiyonun, bir dozu hemen ve bir veya daha fazla dozu haftalar veya aylar sonra vermek üzere tasarlanmış, birden fazla farklı yapıya sahip kapsülleri barındırabileceği anlamına gelir.

Yeni Enerji Kaynakları

İnsan kaynaklı iklim değişikliği tüm hızıyla devam ederken, alternatif enerji kaynakları arayışları da hızlanıyor. Bilim adamları artık çevreden ve hatta insan hareketlerinden enerji elde etmek için nanoteknoloji sistemleri geliştiriyorlar.

Dallas’taki Texas Üniversitesi’ndeki bir ekip, nanolifler içeren, twistron adını verdikleri bir iplik formu yarattı. Lifler gerildiğinde veya büküldüğünde, kinetik enerji ölçülebilen veya hasat edilebilen ( Dallas’taki Texas Üniversitesi aracılığıyla) elektrik enerjisine çevrilir  .

Büyük ölçekli enerji üretimi açısından, fiberler çevreye yerleştirilmiş cihazlara uygulanabilir ve dalgaların veya rüzgarın doğal hareketlerinden enerji toplayabilir. Belki daha da ilginci, lifler günlük giysilere dokunabilir ve giyilebilir, böylece kullanıcı gün boyunca elektrik üretebilir.

Bu potansiyel uygulamayı test etmek için araştırmacılar, twistron içeren bir eldiven hazırladılar. Kullanıcı daha sonra Amerikan İşaret Dilinde çeşitli harfler oluşturmak için parmaklarını hareket ettirdi. Eldiven sadece başarılı bir şekilde elektrik üretmekle kalmadı, aynı zamanda araştırmacılar, enerji çıkışına dayalı olarak yapılan farklı işaretleri ayırt edebildiler. Sonuç olarak, eldiven kendi kendine çalışan bir işaret dili çeviri cihazı olarak da kullanılabilir.

Su arıtma

Temiz içme suyuna erişim en temel insan ihtiyaçlarından biridir ve yine de 2019 itibariyle dünya nüfusunun kabaca üçte biri güvenilir bir temiz su kaynağına sahip değildi (  Dünya Sağlık Örgütü aracılığıyla ).

Büyük nüfuslar için yeterli suyu toplamak, içmenin güvenli olmasını sağlamak ve onu kitlelere ulaştırmak genellikle önemli bir altyapı gerektirir. Bu sistemleri kurmak pahalı ve zaman alıcıdır, ancak nanoteknoloji alternatif bir çözüm sunabilir. İsviçre’deki bir kamu araştırma üniversitesi olan École polytechnique fédérale de Lausanne’den bilim adamları, titanyum dioksit nanotelleri ve karbon nanotüpleri ( Nature aracılığıyla ) kullanarak yeni bir su filtreleme cihazı oluşturdular.

Güneş ışığı ile birleştiğinde sistem, fotokatalitik reaksiyon yoluyla sudaki patojenleri etkili bir şekilde öldürür. Bu, hidrojen peroksit gibi reaktif oksijen türlerinin üretilmesiyle sonuçlanır. Çalışma, sistemin suyu bakteri ve virüslerden temizlemede etkili olduğuna ve diğer kirleticileri temizlemede de iyi olabileceğine dair kanıt sağlıyor. Bir pilot çalışmada, araştırmacılar sistemin bazı ilaç ve böcek ilaçlarının izlerini de ortadan kaldırdığını gösteren ön kanıtlar elde ettiler. Test cihazları nispeten küçüktü ve karmaşık altyapıya dayanmadan ihtiyaç duyulan bölgelere dağıtılabilirdi.

Petrol Sızıntısı Temizleme

Petrol sızıntıları, olası en zararlı çevresel felaketler arasındadır ve temizlenmesi çok zordur. 24 Mart 1989’da Exxon Valdez, Alaska’daki Prince William Sound’da 11 milyon galon ham petrol döktü. Petrol kabaca 1.300 mil kıyı şeridini kapladı ve sayısız hayvanı öldürdü. Ortak bir temizleme çabasına rağmen, bugün bölgede hala petrol cepleri bulunuyor ( Tarih aracılığıyla ).

Alternatif enerji kaynaklarına geçiş (belki de yukarıda listelenen twistron malzemeleri) gelecekteki petrol sızıntılarını önleyebilir, ancak bunun dışında nanopartiküller alternatif bir temizleme çözümü sağlayabilir. Bilim adamları, petrol sızıntısını temizleme çabalarını basitleştirmenin potansiyel yöntemleri olarak ( Çevresel Nanoteknoloji, İzleme ve Yönetim yoluyla) demir oksit parçacıkları, nanokompozitler ve karbon nanotüpler dahil olmak üzere bir dizi metal nanoparçacığı araştırıyorlar .

İşlem nispeten basittir. Bu parçacıklar, petrolle karışacakları bir dökülme alanına yerleştirilebilir. Parçacıklar hidrofobik olduğundan, suyla karışma riski çok azdır. Bir kez bir yağ ve nanoparçacık bulamacına sahip olduğumuzda, karışıma tutunmak ve onu sudan ayırmak için ( CNN aracılığıyla ) sadece mıknatısları kullanmak meselesidir. Dahası, araştırmacılar, istenirse parçacıkların yağdan çıkarılabileceğini ve böylece amaçlandığı gibi kullanılabileceğini öne sürüyorlar.

İklim Değişikliğini Azaltmak

Göreceli olarak yakın gelecekte gezegenimizi karbon nötr veya karbon negatif duruma getirmek büyük bir proje, ancak iklim değişikliğinin en kötü etkilerini azaltmayı umuyorsak, başarmamız gerekecek . Bunu yapmanın bir yolu emisyonları azaltmaktır; diğeri ise emisyonları yakalamaktır. Karbon konsantrasyonları zaten olmasını istediğimizden daha yüksek olduğu için muhtemelen ikisinin bir kombinasyonuna ihtiyacımız olacak.

Anna Douglas, doktora yaparken SkyNano adlı bir startup kurdu. Vanderbilt Üniversitesi’nden. Şirket, gaz halindeki CO2 emisyonlarını yakalayan ve bunları katı karbon nanotüplere dönüştüren bir elektrokimyasal süreç geliştirdi. Sera gazları içeri giriyor ve karbon nanotüpler ve oksijen çıkıyor ( Forbes aracılığıyla ).

Teknoloji, atmosfere girecek olan karbonu ayırma avantajına sahip – aslında şirket, karbonun 1000 yıldan fazla depolanabileceğini iddia ediyor – ve ek alt uygulamalar var. Tartıştığımız diğer teknolojiler tarafından açıkça görüldüğü gibi, karbon nanotüpler nanoteknoloji alanında her türlü uygulamaya sahiptir.

Bu teknoloji, insanlığın en büyük sorunlarından birini alıp onu pek çok fayda sağlayabilecek faydalı bir kaynağa dönüştürebilir. Kendi başına tam bir çözüm olmayan, ancak alay edilecek bir şey olmayan küresel emisyonların %10’unu ele alabileceklerini tahmin ediyorlar.