Статья Путешествие в Лилипутию

Лилипутия по научному

Мы побываем в Лилипутии…

Вы наверняка догадались, что речь пойдёт о чём- то маленьком, миниатюрном. Маленькие механизмы, приборы которые не разглядеть невооружённым глазом, они так малы, что даже трудно представить. Но давайте по-порядку. Всё что нас окружает воздух, вода, окружающие предметы и мы сами состоит из молекул. Молекулы в свою очередь состоят из более малых элементов атомов, состав и количество атомов определяют собой вещество. Всё вроде понятно большой конструктор в малом объёме.

Атомы как будто детали конструктора, из которых можно сложить всё что угодно. Представьте, остриё иголки на нём можно разместить более 15 миллионов атомов! Как можно смастерить из них механизм? Вот и появляется нечто новое – нанотехнология. Что же спрятано за этим таинственным «нано»? У физиков это приставка которая отвечает за размеры чего либо, в миллиард раз меньшего от обычного для нас. Нанометр это одна миллиардная часть метра или одна миллионная часть миллиметра. 1нм= м. Нанотехнология это изготовление и использование необычайно маленьких, крохотных приборов и механизмов.

Представим себе нечто круглое большое и маленькое. Наша Земля-уменьшим её до размера шара диаметром в 1 метр, а теперь представьте, что вы уменьшаете в той же пропорции райское яблочко до размера нанометрового шарика. Вот с такими маленькими телами работают учёные в надежде создать Лилипутию.

Нанотехнологии – здесь переплетаются такие науки как биология и физика, химия и медицина плюс компьютерные технологии, которые позволяют увидеть отдельные молекулы и атомы и управлять ими.

Исследователи заинтересовались углеродом и его свойствами. Знаком ли нам углерод? Он содержится в угле, которым топят печи, он содержится в грифеле карандаша (здесь он мягкий и хорошо слой за слоем ложится на бумагу при рисовании), он содержится в алмазе. Уголь, графит и алмаз состоят из углерода, отличие только в том как соединены между собой атомы углерода. Научитесь соединять атомы, и вы сами сотворите новый мир. Учёные научились соединять атомы углерода в виде молекул похожих на футбольные мячи и назвали их фуллерены.

Фуллерены — это довольно необычный класс молекул, представляющих собой одну из форм существования углерода (так называемых аллотропных модификаций). Всем известные алмаз и графит — тоже не что иное, как разные аллотропные формы углерода, однако в структуре алмаза атомы углерода собраны в тетраэдры, графит состоит из плоских слоев, образованных шестиугольниками, ну а фуллерены — это шарообразные молекулы с замкнутой поверхностью. Самый простой из фуллеренов содержит 60 атомов углерода и удивительным образом напоминает по своей структуре футбольный мяч: его поверхность образована чередующимися пяти- и шестиугольниками, причем размер этого «мяча» составляет всего 1 нм (нанометр).

Рисунок 1. Молекула фуллерена очень похожа на футбольный мяч, только забивать им голы сможет лишь футболист наноскопического размера

Открытие фуллеренов — один из искромётных примеров прогностической мощи науки: в 70-е годы XX века были сделаны теоретические квантово-химические расчёты, предсказывающие существование подобных молекул, однако лишь в 1985 году их впервые обнаружили при исследовании паров графита после его лазерного облучения.

Позднее фуллерены были найдены и в природных минералах — особняком здесь стоит такой камень, как шунгит. А недавно выяснилось, что эти углеродные «шарики» встречаются даже в космических туманностях.

Учёным, впервые открывшим, фуллерены была дана Нобелевская премия. 

Смелая научная мысль идёт дальше. Соединим две молекулы мячи и соединим две таких конструкции с другими молекулами получим наномоб иль. Это не шутка он работает. Наномобиль свободно едет по золотой пластине , нагретой до С. Тепло от пластины играет роль горючего. Размеры наномобиля в 20 000 раз меньше толщины волоса человека.

Издавна медицина борется с смертельными недугами. При определённых условиях в сосудах образуются сгустки крови- тромбы, которые нарушают кровоток. Здесь могут пригодится нанороботы. Если в сосуды больного ввести миниатюрные приспособления, созданные с помощью нанотехнологий, они смогут разрушить тромб и обновить кровоток в сосуде. В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов. Ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут "жить" внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых. Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут осуществлять ремонт клеток.

Новое широкое поле деятельности для наук естественно математического направления открыто. Так что и вас читатель ждут интересные изобретения и открытия в стране нанотехнологий. Вперёд!

Статью подготовила Иоцук М.В.