10 Künstliche Nanomaterialien mit futuristischen Kräften

Stellen Sie sich eine Erfindung vor. Sie haben sich vielleicht alles vorgestellt, von einem Flugzeug über einen iPod bis hin zum Rad. Sie haben wahrscheinlich nicht an die nächste Grenze der Innovation gedacht: Nanotechnologie. Mit dem Fortschreiten des wissenschaftlichen Fortschritts erfinden Wissenschaftler zunehmend in einem Gebiet, das erst 1975 existiert hat.

Das bloße menschliche Auge kann nur Objekte mit einer Länge von bis zu 0,1 Millimetern sehen. Diese Liste umfasst 10 menschliche Erfindungen auf einer 100.000-fach kleineren Skala.

10 Flüssigmetall mit Eigenantrieb

Eine einfache, aus Gallium, Iridium und Zinn gebildete Flüssigmetalllegierung kann elektrisch gesteuert werden, um komplexe Formen zu bilden oder Wickel in einer Petrischale zu ziehen. Zu sagen, es ist wie der Robot Bösewicht aus Abschlusswiderstand 2 ist nicht hyperbolisch. Jing Liu von der Tsinghua-Universität, einer der Forscher, die an dem in Peking (China) ansässigen Projekt mitgearbeitet haben, sagte: „Die weiche Maschine sieht ziemlich intelligent aus und kann sich entsprechend dem Raum, in dem sie unterwegs ist, verformen. the] Terminator stammt aus dem Science-Fiction-Film. “Das Metall ist biomimetisch, dh es ahmt biochemische Reaktionen nach, obwohl es selbst nicht biologisch ist.

Elektrische Ströme können das Material leiten, laufen jedoch aus eigener Kraft und werden teilweise durch ein Ladungsungleichgewicht angetrieben, das einen Druckunterschied zwischen der Vorder- und Rückseite jedes Tropfens der Legierung erzeugt. Obwohl dieser Prozess als Schlüssel für die Umwandlung von chemischer in mechanische Energie angesehen wird, wird das molekulare Material noch nicht böse und roboterhaft. Der gesamte Prozess kann nur in einer Lösung von Natriumhydroxid oder Kochsalzlösung ablaufen.

9 Nanopatches

Trypanophobes freuen sich! Ihre Tage der Angst vor Nadeln könnten in naher Zukunft vorbei sein. Forscher der University of York arbeiten an einem Patch, mit dem Sie alle benötigten Medikamente mit keiner der Nadeln abgeben können. Sobald die Pflaster normaler Größe am Arm befestigt sind, wird eine gezielte Dosis von Arzneimitteln in Nanopartikelgröße abgegeben, die klein genug sind, um durch einen Haarfollikel zu gleiten. Die unter 20 Nanometer langen Nanopartikel binden sich an schädliche Zellen, töten sie und werden dann zusammen mit den toten Zellen durch die natürlichen Prozesse des Körpers entfernt.

Der beste Teil? Nach der Perfektionierung kann der Nanopatch verwendet werden, um eine der schlimmsten Krankheitsgruppen der medizinischen Forschung zu behandeln: Krebs. Im Gegensatz zur Chemotherapie können die Nanopartikel einzelne Krebszellen abtöten, während die gesunden alleine bleiben. Das Projekt mit dem Titel „NanJect“ wurde 2013 von den damaligen Studenten Atif Syed und Zakareya Hussein finanziert und befindet sich noch in der Entwicklung. Hoffen wir einfach, dass der Nanopatch niemals mit der Flüssigmetall-Robotertechnologie kombiniert wird.

8 Wasserfilterbeschichtung

Erinnern Sie sich an die BP-Ölpest von 2010? Sie werden sich an ähnliche Unfälle in der Zukunft nicht mehr erinnern können, wenn die Forscher im Bundesstaat Ohio ihren Weg finden. Die Beschichtung, die sie entwickeln, ist nur Nanometer dick, aber wenn sie auf ein feinmaschiges Edelstahlnetz aufgetragen wird, drückt sie Öl aus und lässt Wasser durch.

Die Nanobeschichtung wurde von der Natur inspiriert. Lotusblätter, auch als Seerosen bezeichnet, haben Eigenschaften, die das Gegenteil von Nanobeschichtung sind und Wasser abweisen, aber kein Öl. Das Lotusblatt ist seit langem eine Quelle der wissenschaftlichen Inspiration und hat bereits 2003 zur Herstellung von superhydrophoben Materialien geführt.

Für die Nanobeschichtung ahmen Wissenschaftler die holprige Oberfläche eines Lotosblattes nach, betteten sie jedoch mit den Molekülen eines Reinigungsmittels ein. Das Ergebnis stößt Öl ab, wie das Lotusblatt Wasser abstößt. Die für das menschliche Auge unsichtbare Beschichtung kann zu den günstigen, günstigen Kosten von 1 US-Dollar pro Quadratfuß nachgebildet werden.

7 U-Boot-Lufterfrischer

Niemand denkt an den Geruch der Luft, den U-Boot-Besatzungen einatmen müssen, außer an die armen Trottel, die genau das tun müssen. Kohlendioxid muss ständig entfernt werden, da die gleiche Luft während einer einzigen Fahrt über 100 Mal durch neue U-Boot-Lungen geleitet wird. Eine Chemikalie namens Amin entfernt das CO₂, aber es fügt gleichzeitig einen üblen Gestank hinzu.

Betreten Sie die selbstorganisierten Monoschichten mit Mesoporösen Stützen (SAMMS) für diejenigen von Ihnen, die es lieben, einer Kombination aus Sandkörnern und Nanopartikeln einen menschlicheren Namen zu geben. Der neue CO₂ Das Entfernungsverfahren verwendet dieses poröse Material anstelle des stinkenden Amins.

Verschiedene Arten von SAMMS binden sich an verschiedene Moleküle, aber alle haben eine immense Kapazität, um ihr Ziel aufzusaugen. Ein einzelner Teelöffel enthält genug Poren, um fast die gleiche Fläche wie ein Fußballfeld zu haben. Wie die unglaublich spezifische Anwendung des Materials als U-Boot-Lufterfrischer zeigt, ist kein Problem für die Wissenschaft zu klein, um eine Lösung zu finden.

6 Elektromagnetischer Nanokonduktor

Forscher der Northwestern University haben herausgefunden, wie ein Stromleiter auf nanotechnologischer Ebene erzeugt werden kann. Es ist ein festes Nanopartikel, das rekonfiguriert werden kann, um elektrische Ströme in verschiedene, entgegengesetzte Richtungen zu lenken. In der offiziellen Studie werden "Stromgleichrichter, Schalter und Dioden" unter den elektrischen Elementen aufgeführt, die jedes Nanopartikel nachahmen kann. Jedes 5 Nanometer breite Teilchen ist mit einer positiv geladenen Chemikalie beschichtet und von negativen Atomen umgeben. Die elektrische Ladung rekonfiguriert dann die negativen Atome um die Nanopartikel.

Das Potenzial ist erstaunlich. Die erstellten Materialien „können sich je nach Berechnungsbedarf zu unterschiedlichen Zeiten neu anordnen“, wie es in der Pressemitteilung der Universität heißt. Mit diesem Nanomaterial kann zukünftige Elektronik neu programmiert werden, um elektrische Impulse unterschiedlich zu lenken. Hardware könnte genauso einfach wie Software aktualisiert werden. Das Konzept der "veralteten" Technologie wäre selbst veraltet.

Der nanoskalige Leiter hat eine andere mögliche Anwendung: Er dient als dreidimensionale Brücke zwischen verschiedenen Technologien.Es ist der perfekte Adapter, da seine Kompatibilität programmiert werden kann. Vielleicht bedeutet dies, dass Sie das neue Telefon-Ladekabel nicht kaufen müssen.

5 Nano-Sponge-Telefonladegerät

Sie brauchen definitiv kein Telefonkabel, wenn diese Erfindung abhebt. Es ist Nanotechnologie, die wie ein Schwamm arbeitet, um überschüssige kinetische Energie aus einer Umgebung aufzunehmen und in Ihr Telefon zu leiten. Das fragliche Material ist piezoelektrisch, ein schickes Wort für Material, das bei mechanischer Belastung Elektrizität erzeugt. Das Material erhält Poren in Nanogröße und macht daraus einen flexiblen Schwamm. Durch die zusätzliche Bewegung kann das Material mehr Elektrizität erzeugen, wobei die Energie für ein Gerät einfach aus der Umgebung erzeugt wird.

Der offizielle Begriff dafür ist "Nanogenerator". (Ja, zu diesem Zeitpunkt klingt "Nano" vor allem auf dieser Liste. Alles in allem lieben Nanotechnologie-Forscher das.) Auf jeden Fall Das Material könnte schließlich Teil des eingebauten Gehäuses eines Mobiltelefons sein. Der Nanotech könnte sich auf dem Armaturenbrett eines Autos oder in der Tasche von jemandem ausruhen. Das Konzept könnte auch auf größere industrielle Umgebungen übertragen werden. Das hoffen Forscher der University of Wisconsin-Madison.

4 Künstliche Netzhaut

Die Zukunft des künstlichen Sehvermögens ist so hell, dass Sie Sonnenbrillen tragen müssen ... oder einen Nanofilm, der Ihre Netzhaut nachahmt. Die in Israel ansässige Nano Retina entwickelt eine Schnittstelle, die direkt mit den Neuronen eines Auges in Verbindung steht, um neuronale Simulationen an das Gehirn zu vermitteln, die Netzhaut zu ersetzen und den Menschen das Sehen zu erleichtern. Bisher hat sich ein Experiment mit einem Küken als erfolgreich erwiesen, wobei die neuronale Aktivität beweist, dass der Nanofilm das Küken Licht sehen lässt, das es sonst nicht hätte. Bis zu ihrem Endziel, das Sehvermögen der Menschen zu verbessern, ist die Netzhaut noch weit entfernt.

Nano Retina ist nicht das einzige künstliche Sehvermögen im Spiel, aber es scheint das dauerhafteste, effizienteste und flexibelste zu sein. Das letzte ist von wesentlicher Bedeutung, da das Endprodukt im Auge eines anderen ist. Ähnliche Erfindungen haben festgestellt, dass dieser Teil der schwierigste Aspekt der künstlichen Augentechnologie ist. Zumindest, da es auf der Nanoskala entwickelt wurde, vermeidet die Technologie unangenehme Probleme wie Metall, Drähte und niedrige Auflösung.

3 leuchtende Kleidung

Von Shanghai-Forschern werden Licht emittierende Fasern entwickelt, die zu Kleidungsstücken verwoben werden könnten. Schließlich haben Sie etwas zu tragen, wenn Sie das Dekor in einem Neon-Nachtclub aus den 1980er Jahren anpassen möchten. Jede Faser geht von einem Edelstahldrahtfundament aus, das dann von einem bestimmten Nanopartikel, einer Schicht aus elektrolumineszierendem Polymer und einer Sicherheitsschicht aus transparenten Nanoröhren bedeckt wird. Die resultierenden Fasern sind leicht und flexibel und können unter ihrer eigenen elektrochemischen Leistung vollständig leuchten. Besser noch, sie arbeiten mit weniger Strom als herkömmliche LED-Leuchten.

Der Nachteil ist, dass das Licht der Fasern nur wenige Stunden dauert. Die Entwickler sind jedoch zuversichtlich, dass ihre Frankenstein-Kreation letztendlich 1.000 Mal länger dauern wird, und theoretisch gibt es nichts, was sie aufhalten könnte. Selbst wenn sie bereit sind, sind die mit Nanoteilchen angetriebenen Kleidungsstücke möglicherweise nicht waschbar. Die Forscher hoffen auch, dass die biomedizinischen Vorteile erforscht werden können. Trotzdem sind Gegenstände, die selten gewaschen werden, wie Sicherheitswesten oder Baseballkappen, immer noch großartig, wenn sie selbst leuchten.

2 Organreparatur-Nanonadeln

Das zuvor erwähnte Medikamentenpflaster sollte Nadeln ersetzen, aber was wäre, wenn die Nadeln selbst Nanogröße hätten? Dann könnten sie anscheinend die Operation ersetzen oder zumindest ergänzen. Kürzlich erfolgreich durchgeführte Versuche an Labormäusen gelang es, Nukleinsäuren zu injizieren, die Organ- und Nervenzellen zur Regeneration anregen können und dabei verlorene Fähigkeiten wiedererlangen. Wenn ihre Mission abgeschlossen ist, verbleiben die Nadeln innerhalb des Körpers und werden innerhalb weniger Tage biologisch abgebaut. Es wurden keine schädlichen Nebenwirkungen festgestellt, wenn die Nadeln verwendet wurden, um Blutgefäße in den Rückenmuskeln der Mäuse zu bilden.

Bei Anwendung auf Menschen könnten die Nanonadeln, die die Säuren abgeben, Patienten bei Organtransplantationen injiziert werden, wodurch das Gewebe um das Organ besser vorbereitet wird, um zu heilen und den Neuankömmling in den Körper zu integrieren. Eine andere coole Anwendung für die Dosen könnte sein, die Zellen eines Verbrennungsopfers so umzuprogrammieren, dass es als funktionstüchtig und gesund erscheint und nicht als Narben.

1 3-D-Chemiedrucker

Dieser letzte Eintrag ist nicht nur ein einzelnes Teilchen. Es ist ein 3-D-Drucker, der Tausende von verschiedenen Druckern ausgeben kann. Der Chemiker Martin Burke der University of Illinois ist wie ein Chemiker Willy Wonka. Mit einer Sammlung von "Baustein" -Molekülen kann er eine Vielzahl verschiedener Chemikalien mit einer Vielzahl von "außergewöhnlichen natürlichen Eigenschaften" herstellen, wie beispielsweise Ratanhine, das nur in einer seltenen peruanischen Blume vorkommt.

Der Umfang der Synthese ist groß genug, um Moleküle bereitzustellen, die für Medikamente, LEDs und Solarzellen benötigt werden, und umfasst einige Chemikalien, für deren Synthese früher ein Chemiker ausgebildet werden konnte. Der derzeitige Prototyp ist begrenzt, aber auch jetzt ist er in der Lage, neue Medikamente zu entwickeln. Burke hofft, irgendwann eine Consumer-Version zu erstellen. Wir hoffen, dass die Zukunft einen Drucker als Apotheker umfasst.