Top Sự Thật Thú Vị

10 vật liệu nano nhân tạo với sức mạnh và khả năng ứng dụng đến từ tương lai

Bạn có thể tưởng tượng bất cứ thứ gì từ máy bay đến iPod đến bánh xe. Có lẽ bạn đã không nghĩ đến sự đổi mới về biên giới tiếp theo: công nghệ nano. Khi tiến bộ khoa học tiến lên, các nhà khoa học đang ngày càng phát minh ra trong một lĩnh vực không tồn tại đến năm 1975.

Mắt người chỉ có thể nhìn thấy các vật nhỏ dài 0,1 mm. Danh sách này bao gồm 10 phát minh nano của con người với quy mô nhỏ hơn 100.000 lần.

10. Kim loại lỏng tự nhiên

Một hợp kim kim loại lỏng, đơn giản được hình thành từ gali, iridium và thiếc có thể được điều khiển bằng điện để tạo thành các hình dạng phức tạp hoặc chạy vòng trong đĩa Petri. Có thể nói, nó giống như nhân vật phản diện robot trong Terminator 2 không phải là cường điệu. Jing Liu thuộc Đại học Thanh Hoa, một trong những nhà nghiên cứu làm việc cho dự án có trụ sở tại Bắc Kinh, Trung Quốc cho biết, Máy mềm trông khá thông minh và có thể tự biến dạng theo không gian mà nó đi qua, giống như Kẻ hủy diệt làm từ bộ phim khoa học viễn tưởng. Kim loại có tính sinh học, nghĩa là nó bắt chước các phản ứng sinh hóa, mặc dù bản thân nó không phải là sinh học.

Dòng điện có thể dẫn hướng vật liệu, nhưng nó chạy dưới sức mạnh của chính nó, một phần do sự mất cân bằng điện tích tạo ra chênh lệch áp suất giữa mặt trước và mặt sau của mỗi giọt hợp kim. Trong khi quá trình này được suy đoán là chìa khóa để chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng cơ học, thì vật liệu phân tử đã giành được sự biến thành ác quỷ và robot. Toàn bộ quá trình chỉ có thể xảy ra trong dung dịch natri hydroxit hoặc nước muối.

9. Nanopatch

Hãy vui mừng! Những ngày sợ kim tiêm của bạn có thể sẽ kết thúc trong tương lai gần. Các nhà nghiên cứu của Đại học York đang nghiên cứu một miếng vá được thiết kế để cung cấp tất cả các loại thuốc bạn cần mà không cần kim tiêm. Các miếng vá có kích thước bình thường, một khi được gắn vào cánh tay, cung cấp một liều thuốc nhắm mục tiêu có kích thước hạt nano, đủ nhỏ để trượt qua nang lông. Các hạt nano, mỗi hạt dài dưới 20 nanomet, sẽ liên kết với các tế bào gây hại, tiêu diệt chúng và sau đó được loại bỏ cùng với các tế bào chết bởi các quá trình tự nhiên của cơ thể.

Sau khi được hoàn thiện, nanopatch có thể được sử dụng để điều trị một trong những nhóm nghiên cứu y học tồi tệ nhất: ung thư. Không giống như hóa trị, các hạt nano sẽ có thể tiêu diệt các tế bào ung thư riêng lẻ, để lại những người khỏe mạnh. Dự án có tiêu đề là Nan Nan, đã được gây quỹ vào năm 2013 bởi các nhà nghiên cứu sinh viên lúc đó là Atif Syed và Zakareya Hussein và vẫn đang được phát triển. Chúng ta chỉ hy vọng nanopatch không bao giờ được kết hợp với công nghệ robot kim loại lỏng.

8. Lớp lọc nước

Bạn có nhớ vụ tràn dầu năm 2010 không? Mọi chuyện sẽ ok nếu các nhà nghiên cứu tại bang Ohio có được cách của họ. Lớp phủ mà họ đang phát triển chỉ dày nanomet, nhưng khi được áp dụng cho lưới thép không gỉ lưới mịn, nó sẽ lọc dầu trong khi cho phép nước đi qua.

Các nanocoating được lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Lá sen, còn được gọi là hoa súng, có đặc tính trái ngược với nanocoating, đẩy nước nhưng không dầu. Lá sen từ lâu đã là nguồn cảm hứng khoa học, đã dẫn đến việc tạo ra các vật liệu siêu kỵ nước vào năm 2003.

Đối với việc phủ nano, các nhà khoa học bắt chước bề mặt gập ghềnh của lá sen, nhưng nhúng nó với các phân tử của chất tẩy rửa. Kết quả đẩy lùi dầu như lá sen đẩy nước. Lớp phủ, vô hình với mắt người, có thể được nhân rộng với chi phí rẻ, chỉ 1 đô mỗi mét vuông.

7. Làm mát không khí dưới biển

Không ai nghĩ về mùi không khí mà các thủy thủ tàu ngầm phải thở, ngoại trừ những kẻ hút máu tội nghiệp phải làm điều đó. Carbon dioxide phải được loại bỏ liên tục, vì cùng một không khí được truyền qua một bộ phổi tàu ngầm mới hơn 100 lần trong một chuyến đi. Một hóa chất gọi là amin tẩy sạch CO2, nhưng nó lại thêm mùi hôi khó chịu cùng một lúc.

Monolayer tự lắp ráp trên công cụ hỗ trợ Mesopious, hoặc SAMMS, cho những ai thích đặt tên người hơn cho sự kết hợp của hạt cát và hạt nano. Phương pháp loại bỏ CO2 mới sử dụng vật liệu xốp này thay vì amin có mùi.

Các loại SAMMS khác nhau liên kết với các phân tử khác nhau, nhưng tất cả chúng đều có khả năng to lớn để hấp thụ mục tiêu của chúng. Một muỗng cà phê duy nhất chứa đủ lỗ chân lông để cung cấp cho nó gần như diện tích bề mặt giống như một sân bóng đá. Như ứng dụng vật liệu cực kỳ cụ thể như một chất làm mát không khí dưới biển chứng minh, không có vấn đề gì là quá nhỏ đối với khoa học để tìm ra giải pháp của nó.

6. Nanoconductor chỉ đạo điện

Các nhà nghiên cứu của Đại học Tây Bắc đã tìm ra cách tạo ra một dây dẫn điện ở quy mô công nghệ nano. Nó có một hạt nano rắn có thể được cấu hình lại để điều hướng các dòng điện theo các hướng đối lập khác nhau. Nghiên cứu chính thức trích dẫn các bộ chỉnh lưu, công tắc và điốt hiện tại của 

Google trong số các yếu tố điện mà mỗi hạt nano có thể mô phỏng. Mỗi hạt rộng 5 nanomet được phủ một hóa chất tích điện dương và được bao quanh bởi các nguyên tử âm. Điện tích sau đó cấu hình lại các nguyên tử âm xung quanh các hạt nano.

Tiềm năng là tuyệt vời. Các tài liệu được tạo ra có thể tự sắp xếp lại để đáp ứng các nhu cầu tính toán khác nhau vào các thời điểm khác nhau, theo thông cáo báo chí của Đại học. Sử dụng vật liệu nano này, các thiết bị điện tử trong tương lai có thể được lập trình lại để điều khiển các xung điện khác nhau. Phần cứng có thể được cập nhật dễ dàng như phần mềm. Khái niệm về công nghệ đã lỗi thời của Viking sẽ trở nên lỗi thời.

Dây dẫn nano có một ứng dụng tiềm năng khác: đóng vai trò là cầu nối ba chiều giữa các công nghệ khác nhau. Nó có bộ điều hợp hoàn hảo, vì khả năng tương thích của nó có thể được lập trình. Có lẽ điều này có nghĩa là bạn đã không cần phải mua dây sạc điện thoại mới đó.

5. Sạc điện thoại Nano-Sponge

Bạn chắc chắn đã có được một dây điện thoại khi phát minh này được thực hiện. Công nghệ nano của nó hoạt động giống như một miếng bọt biển để hấp thụ năng lượng động học dư thừa từ môi trường và đưa nó vào điện thoại của bạn. Vật liệu trong câu hỏi là áp điện, một từ ưa thích cho vật liệu tạo ra điện khi bị căng cơ. Vật liệu được cho lỗ chân lông kích thước nano, biến nó thành một miếng bọt biển linh hoạt. Chuyển động được thêm vào cho phép vật liệu tạo ra nhiều điện hơn, tạo ra năng lượng cho một thiết bị đơn giản từ môi trường xung quanh.

Thuật ngữ chính thức của nó là một máy phát điện nano. vật liệu cuối cùng có thể là một phần của vỏ điện thoại di động tích hợp. Công nghệ nano có thể tăng sức mạnh trong khi nghỉ ngơi trên bảng điều khiển xe ô tô hoặc thậm chí trong túi của ai đó. Khái niệm này có thể mở rộng đến các môi trường công nghiệp lớn hơn. Đó là những gì các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin-Madison hy vọng.

4. Võng mạc nhân tạo

Tương lai của thị lực nhân tạo rất sáng sủa đến nỗi bạn sẽ cần phải đeo kính râm. . . hoặc một nanofilm được thiết kế để bắt chước võng mạc của bạn. Nano Retina có trụ sở ở Israel đang phát triển một giao diện kết nối trực tiếp với các nơ-ron mắt để truyền mô phỏng thần kinh đến não, thay thế võng mạc và giúp mọi người nhìn thấy. Cho đến nay, một thí nghiệm trên một con gà đã chứng minh thành công, với hoạt động thần kinh chứng minh rằng màng nano cho gà con nhìn thấy ánh sáng mà nếu không nó sẽ có. Nhưng võng mạc sẽ còn một chặng đường dài trước khi đạt được mục tiêu cuối cùng là tăng cường thị lực của con người.

Nano Retina không phải là thị lực nhân tạo duy nhất trong trò chơi, nhưng nó có vẻ bền nhất, hiệu quả và linh hoạt nhất. Đó là điều thiết yếu cuối cùng, với điều kiện là sản phẩm cuối cùng sẽ nằm trong mắt ai đó. Những phát minh tương tự đã phát hiện ra rằng một phần là khía cạnh khó khăn nhất của công nghệ mắt nhân tạo. Ít nhất, vì nó đã phát triển trên quy mô nano, công nghệ này tránh được các vấn đề khó chịu như kim loại, dây điện và độ phân giải thấp.

3. Quần áo phát sáng

Các sợi phát sáng đang được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Thượng Hải, và chúng có thể được dệt thành các mặt hàng quần áo. Cuối cùng, bạn sẽ có một cái gì đó để mặc khi bạn muốn phù hợp với trang trí tại một hộp đêm neon năm 1980. Mỗi sợi bắt đầu từ một nền tảng dây thép không gỉ, sau đó được bao phủ bởi một hạt nano nhất định, một lớp polymer điện phát quang và một lớp phủ an toàn của các ống nano trong suốt. Các sợi thu được vừa nhẹ vừa linh hoạt và có thể phát sáng hoàn toàn dưới sức mạnh điện hóa của chính chúng. Tốt hơn nữa, chúng chạy bằng năng lượng ít hơn so với đèn LED thông thường.

Nhược điểm là ánh sáng sợi chỉ kéo dài trong vài giờ. Tuy nhiên, các nhà phát triển lạc quan rằng việc tạo ra ánh sáng của họ cuối cùng sẽ kéo dài hơn 1.000 lần, và trên lý thuyết không có gì ngăn cản họ. Ngay cả khi họ đã sẵn sàng để đi, quần áo chạy bằng hạt nano có thể không thể giặt được. Các nhà nghiên cứu cũng hy vọng rằng những lợi ích y sinh có thể được khám phá. Tuy nhiên, các vật phẩm được giặt không thường xuyên, như áo bảo hộ hoặc mũ bóng chày, vẫn tuyệt vời khi chúng tự phát sáng.

2. Nanoneedles sửa chữa nội tạng

Miếng dán thuốc được đề cập trước đó được thiết kế để thay thế kim tiêm, nhưng nếu kim tiêm có kích thước nano thì sao? Sau đó, rõ ràng, họ có thể thay thế phẫu thuật, hoặc ít nhất là bổ sung nó. Gần đây, các thử nghiệm thành công trên chuột thí nghiệm đã quản lý để tiêm axit nucleic, có thể thúc đẩy các tế bào cơ quan và thần kinh để tái tạo, lấy lại khả năng đã mất. Khi nhiệm vụ của họ hoàn thành, kim tiêm sẽ ở bên trong cơ thể, phân hủy sinh học trong vài ngày. Không có tác dụng phụ có hại đã được ghi nhận khi kim được sử dụng để hình thành các mạch máu trong cơ lưng của chuột.

Nếu áp dụng cho con người, các nano cung cấp axit có thể được tiêm vào bệnh nhân trong quá trình cấy ghép nội tạng, chuẩn bị tốt hơn các mô xung quanh cơ quan để chữa lành và tích hợp người mới vào cơ thể. Một ứng dụng tuyệt vời khác cho các liều thuốc có thể là chương trình tái lập chương trình các tế bào của nạn nhân bị bỏng để tái tạo lại hoạt động và khỏe mạnh, thay vì bị sẹo.

1. Máy in hóa học 3 chiều

Mục cuối cùng này không chỉ là một hạt; Nó có một máy in 3 chiều có khả năng tạo ra hàng ngàn cái khác nhau. Nhà hóa học Martin Burke của Đại học Illinois giống như một hóa chất Willy Wonka. Sử dụng một bộ sưu tập các khối phân tử của khối xây dựng, anh ta có thể tạo ra một số lượng lớn các hóa chất khác nhau với một loạt các đặc tính tự nhiên phi thường, như chuột, chỉ được tìm thấy trong một loài hoa quý hiếm của Peru.

Phạm vi tổng hợp đủ lớn để cung cấp các phân tử cần thiết cho thuốc, đèn LED và pin mặt trời và bao gồm một số hóa chất mà trước đây phải mất một năm hóa học đã được đào tạo để tổng hợp. Nguyên mẫu hiện tại bị hạn chế, nhưng ngay cả bây giờ, nó có khả năng phát triển các loại thuốc mới. Burke hy vọng cuối cùng sẽ tạo ra một phiên bản tiêu dùng. Ở đây, Hope hy vọng tương lai bao gồm một máy in như một dược sĩ tại nhà.

Tags
Back to top button