ნანო ტექნოლოგია

რა არის ნანოტექნოლოგია?

1959 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა რიჩარდ ფეინმანმა თავის მოხსენებაში რომელიც ცნობილია სახელით ”იქ ქვევით საკმარისი ადგილია” პირველად წამოაყენა მოსაზრება რომ შესაძლოა ატომების გადაადგილება მექანიკურად, მანიპულატორების საშუალებით. ითვლება რომ ეს იყო პირველი ნაბიჯი ნანოტექნოლოგიის განვითარებაში.    ტერმინი ნანოტექნოლოგია პირველად 1974 წელს გამოიყენა ტოკიოს უნივერსიტეტის პროფესორმა ნორიო ტანიგუჩიმ. მან ამ ტერმინით განსაზღვრა რამოდენიმე ნანომეტრის ზომის ობიექტის შექმნა.   რიჩარდ ფეინმანი ნანომეტრი (nanos-ბერძნული სიტყვაა და ნიშნავს ჯუჯას) არის სიგრძის საზომი ერთეული, რომელიც ტოლია მეტრის ერთი მემილიარდედი ნაწილისა. რამხელაა ნანომეტრი? ნანოტექნოლოგია — ფუნდამენტური და გამოყენებითი მეცნიერებისა და ტექნიკის დისციპლინათშორისი სფერო, რომელიც საგნების ატომურ და მოლეკულურ დონეზე მანიპულირების მეთოდებსა და ხერხებს შეისწავლის. ზოგადად ნანოტექნოლოგია იკვლევს სტრუქტურებს, რომელთა ზომა 100 ნანომეტრს არ აღემატება და მოიცავს მასალებისა და მოწყობილობების შემუშავებას ამ ზომის ფარგლებში. ნანოტექნოლოგია უკიდურესად მრავალფეროვანია და მოიცავს, როგორც არსებული მოწყობილობების ახლებურად აწყობის საშუალებებს, ისე სრულიად ახალი მასალების შექმნას ნანოშკალის დონეზე. ნანოტექნოლოგიას აქვს პოტენციალი შექმნას მრავალი ახალი მოწყობილობა, რომელთა გამოყენება შესაძლებელი იქნება მედიცინაში, ელექტრონიკაში და ენერგეტიკაში. დროა ქართულ ბლოგოსფეროში ცოტა მეცნიერული თემატიკაც გამოჩნდეს  მოგეხსენებათ, ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მეცნიერება გეომეტრიული პროგრსიით მიიწევს წინ. ნანოტექნოლოგია, რომელიც გუშინ ფუტურისტული მეცნიერება იყო, დღეს თითქმის ყოველდღიურობადაა ქცეული. არ არსებობს თანამედროვე მეცნიერებების არც ერთი დარგი, სადაც ნანორობოტებმა, თავისი წილი საქმე და პასუხსმგებლობა არ იტვირთეს ვიტალურად საჭირო კვლევების წარმატებით დაგვირგვინებისათვის. ცნობილია, რომ ატომურ დონეზე შესაძლებელია ნებისმიერი პროცესის მათემატიკური სიზუსტით გათვლა. ორი ცნობილი ატომი ერთმანეთს ყოველთვის ერთნაირი კუთხით უკავშირდება. თუ ცნობილია რეაგენტი ატომები, სრული ას პროცენტიანი სიზუსტით შეიძლება გაითვალოს მიღებული სტრუქტურის სივრცული მდგომარეობა. სწორედ ამის საფუძველზე შეიქმნა ნანოტექნოლოგიების ძირითადი შემადგენელი ელემენტები: ნანომილაკები და ნანოსადენები. ეს გახლავთ ნახშირბადის (C12 იზოტოპი) ატომებისგან აწყობილი მიკრო მატერიალები. ატომურ მესერში, ჰექსაგონალური პრინციპით განთავსებული ატომები განაპირობებენ მთლიანი სტრუქტურის თვისებებს. C12 ნანომილაკი აღნიშნული სტრუქტურები მიღების შემდეგ, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს მათი საოცარი შესაძლებლობები. რამდენიმე ასეთი ნანომილაკის გამოყენებით, შესაძლებელი აღმოჩნდა ნანოკონვეირების შექმნა, რომლებიც თავისუფლად მანიპულირებენ ატომებით. აქ კი ყოველგვარ ფანტაზიას ეხსნება საზღვარი. თუ გაქვთ ატომები და ნანოკონვეირები, ე.წ. ამწყობები (სამეცნიერო ლიტერატურაში გამოიყენება ტერმინი assemblers), ფაქტიურად, თქვენ შეგიძლიათ ატომები გამოიყენოთ, როგორც სამშენებლო მასალა და მათგან ააწყოთ ნებისმიერი ნივთიერება: უბრალო პოლიმერიდან დაწყებული, ნებისმიერი სირთულის ბიოლოგიური ქსოვილით დამთავრებული. მართალია, აღნიშნული ასემბლერები ჯერ არ არსებობენ მუშა სახით, მაგრამ მათზე სერიოზული კვლევები მიმდინარეობს. პრინციპი ნაპოვნია, დანარჩენი კი, როგორც იტყვიან, ტექნიკის საქმეა. მთავარი, ასემბლერების საბოლოო სახით ჩამოყალიბებაა, თორემ მათი მუშაობის პროტოკოლის შედგენა უკვე დაწყებულია. მაგალითად, მიკრობიოლოგებისათვის ცნობილია თითქმის ყველა სახის ბაქტერიისა თუ ვირუსის გენეტიკური კოდის სტრუქტურა. შესაბამისად ნებისმიერი ასემბლერი, რომელის მუშაობის ალგორითმი იქნება ვირუსის დნმ-ის ამა თუ იმ სეგმენტის მოდიფიცირება, შეაღწევს რა ვირუსის გარსში, ადვილად შეძლებს ატომებით და მოლეკულებით მანიპულირების გზით, შეცვალოს დნმ-ში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა, რაც გამოიწვევს ვირუსის სტრუქტურის გარდაუვალ დეზინტეგრაციას. ნანო კონვეირი International Journal of Surgery-იმ ჯერ კიდევ 2005 წელს გამოაქვეყნა Robert A. Freitas Jr.-ის (Institute for Molecular Manufacturing) სტატია სათაურით: ნანოტექნოლოგია, ნანომედიცინა და ნანოქირურგია; სადაც განხილული იყო ნანოტექნოლოგიების მედიცინაში ინტეგრაციის პრაქტიკული შესაძლებლობები. როგორც მკითხველისთვის უკვე ცნობილია, ასემბლერებს შეუძლიათ იმუშავონ ატომურ დონეზე, შესაბამისად “ექიმი-ქირურგი” ასემბლერი, ნანომეტრების სიზუსტით მონიშნავს და დაამუშავებს პათოლოგიურად შცვლილ ქსოვილებს, ხოლო მინიმალური ინვაზიურობა, განაპირობებს პოსტოპერაციული გართულებების მინიმუმამდე დაყვანას. ნანომექანიზმი ასემბლერების შესახებ საუბრობს M Michiharu Nakamura (Hitachi - აღმასრულებელი ვიცე პრეზიდენტი): “ის ვინც გააკონტროლებს ნანოტექნოლოგიებს, იქნება ლიდერი მსოფლიო წარმოებაში”. მართლაც რომ ასეა. მსოფლიო ინდუსტრიაში ნელ-ნელა იკიდებს ფეხს MNM (Molecular Nanotechnology Manufacturing). ეს გახლავთ რევოლუციური ტექნოპროცესი წარმოებაში. ასემბლერები, ნანოკონვეირები და ნანორობოტები; ყველანი ერთად მუშაობენ ნივთიერებათა სინთეზზე. სამშენებლოდ შესაძლებელია გამოყენებულ იქნას მენდელეევის ცხრილის ნებისმიერი ატომი, ხოლო საბოლოო პროდუქტი შეიძლება იყოს ნებისმიერი ტიპის, ზომის, ფორმისა თუ ქიმიური შემადგენლობის. მართალია ეს ყველაფერი ჯერ თეორიულ დონეზეა, მაგრამ ექსპერიმენტულად შესაძლებელი გახდა სუბუჯრედულ დონეზე შეტანილიყო ნანოკონვეირი, რომელსაც ქიმიური ნივთიერებები, უჯრედის ერთი ნაწილიდან მეორე ნაწილში გადაჰქონდა. ეს წარმატება, იმედს აძლევთ ნანოინჟინრებს, რომ შექმნიან არამარტო მუშა ნანორობოტებს, არამედ შექმნიან თვითრეპლიცირებად ასემბლერებს, რომლებიც მუშაობის დაწყების წინ ჯერ თავისივე მსგავს სხვა ასემბლერებს ააწყობენ, ხოლო შემდეგ ყველანი ერთად გადაერთვებიან ძირითადი სამუშაოს შესრულებაზე (K. Eric Drexler, Ph.D;  Ray Kurzweil – Chancellor & Trustee, Singularity University, NASA foundation). სხვა მეცნიერბი კიდევ უფრო შორს მიდიან. მათ შესაძლებლად მიაჩნიათ ისეთი ასემბლერების შექმნა, რომლებსაც შეეძლებათ ატომებთან იმუშავონ სუბატომურ დონეზეც კი! კერძოდ, თეორიულად შესაძლებელია ასემბლერების გამოყენებით მოხერხდეს O2-ის (ორვალენტიანი ჟანგბადი) O3-ში (ოზონი) გადაყვანა, რაც საშუალებას მისცემს კაცობრიობას შეავსოს ოზონის დეფიციტი ატმოსფეროს ზედა ფენებში და ამით აღმოფხვრას კოსმოსური გამოსხივების შემოჭრა ჩვენს პლანეტაზე. საერთოდ კი, ნანოტექნოპროცესებით წარმოების სხვა მეთოდების ჩანაცვლება, შეამცირებს CO2-ის წარმოქმნას, რაც მნიშვნელოვანი წინ გადადგმული ნაბიჯი იქნება გლობალურ დათბობასთან ბრძოლის საკითხებში. მართალია სტატია მთლიანად მომავლის ტექნოლოგიებს შეეხო, მაგრამ გახსოვდეთ, ის რაც გუშინ მომავალი იყო, დღეს უკვე ყოველდღიურობაა, ხოლო ხვალ კი უკვე წარსული იქნება. არ დაგავიწყდეთ, XX საუკუნის დასაწყისში ადამიანი ფრენაზე მხოლოდ ოცნებობდა, ხოლო რამდენიმე ათწლეულის შემდეგ კი, ნილს არმსტრონგი თამამად დადიოდა მთვარეზე. ასე რომ არასოდეს თქვათ არასოდეს. დაველოდოთ მეცნირებს და ნანოტექნოლოგიებს. ერთ დღეს შესაძლოა ნანორობოტები ჩვენც გვესტუმრონ სახლში ამა თუ იმ პროდუქტის სახით.  წყარო www.nanotec.ge