Нанореволюция. Город будущего

Нанореволюция. Город будущего

Документальный фильм (Франция – Канада — Япония, 2011).

Сегодня мы наблюдаем начало революции, которая открывает нам мир бесконечно малых частиц и подарит человечеству новые потрясающие возможности. Нанотехнологии уже активно внедряются в крупнейших городах мира, их присутствие в жизни людей уже становится привычным, но для большинства жителей они остаются невидимыми. Авторы фильмы предлагают проникнуть в удивительную вселенную нанотехнологий. С их помощью уже сейчас можно использовать уникальные свойства наноматериалов, обеспечивающих комфорт и безопасность современных мегаполисов.

Режиссеры: Такахиро Хамано, Тецура Мано.

Научно-публицистические сюжеты, которые поведают нам о новейших достижениях исследователей в области фундаментальной науки и высоких технологий. Они дадут нам шанс понять свое место во вселенной, сформируют наш взгляд на мир.

О нанотехнологиях слышали все. Но мало кто знает, что вскоре они могут полностью изменить нашу жизнь. Популярно рассказать о самом перспективном направлении современной науки мы попросили академика РАН, доктора физико-математических наук, проректора МГУ и директора научно-образовательного центра по нанотехнологиям Алексея Ремовича Хохлова.

Что же скрывается за модным словом «нанотехнологии»?

Очень широкое понятие. В нашей стране это слово объединяет то, что на Западе делят на «нанонауку» и собственно «нанотехнологии». Нанонаука — это изучение организации материи на уровне ее довольно мелких частиц. Размер частиц, которыми оперируют нанотехнологи, — от единицы до сотен нанометров, а нанометр, напомню, это одна миллиардная метра.

То есть это манипулирование отдельными молекулами?

Не совсем так. Обычная молекула размером меньше нанометра и потому не является предметом нанонауки. А вот полимерная молекула, или иначе макромолекула, — является. Из чего состоит любой живой организм, в том числе мы с вами? Более 60 процентов воды, а самое ценное из всего остального — макромолекулы, каждая из которых — сложная цепь атомных групп. ДНК, РНК, белки, полисахариды — это все макромолекулы. Благодаря макромолекулам живые системы могут выполнять неизмеримо более сложные функции, чем неживые. И потому так важны изучение полимерных молекул, их реакций и попытки имитации биополимеров.

Многие свойства материи, веществ объясняются их структурой на уровне нано. Там действуют другие законы.

Почему правительство объявило нанотехнологии приоритетным направлением развития науки и техники?

Ну, мы в этом не оригинальны — их приоритет признан во всем мире. Лет десять назад национальная нанотехнологическая инициатива возникла в США. Мы следуем мировой тенденции, стараясь успеть за тем, что будет определять лицо науки в ХХI веке.

Дело в том, что в последнее время оказалось: многие свойства материи, веществ объясняются как раз их структурой на уровне нано. Там действуют другие законы, пока малоисследованные. Конечно, многие аспекты того, что называют нанотехнологиями, изучают давно — просто слово появилось недавно. Я занимаюсь полимерами с середины 70-х, мы всегда в нашей работе оперировали наноразмерами — а сегодня это оказалось нанотехнологией.

За последние годы усиленного развития нанотехнологий во всем мире были ли отмечены крупные успехи?

Самые крупные успехи, я считаю, совершены в области фармакологии. Мы на пути к совершенно новой медицине, когда индивидуальные лекарства будут подбираться к генетическим особенностям пациента, каждое средство будет воздействовать на клетки только так, как необходимо для лечения болезни. Сама расшифровка генов сегодня уже рутинная работа, она активно используется, например, в криминалистике. Но важнее, конечно, здоровье.

Пока лекарства унифицированы, они обладают слишком широкой областью действия и потому — множеством побочных эффектов. Также перспективная область — биоимпланты: костные ткани, суставы, сосуды, искусственные клапаны сердца и так далее. Материалы, из которых «сделан» человек, очень сложны. А если мы хотим имплантировать то, что нас не будет впоследствии беспокоить, нужно понимать и воспроизводить принципы организации и взаимодействия биологических макромолекул.

А вообще полимерные молекулы работают в самых разных областях. Мы использовали их для упрощения нефтедобычи, создания суперабсорбирующего геля и многих других целей.

Генная инженерия и клонирование — области нанотехнологий?

Нет, хотя речь тут и идет о размерах нано — но дело не только в размерах. Генная инженерия и клонирование — это манипулирование генами без изучения того, что происходит на молекулярном уровне. Но, конечно, генная инженерия будет использоваться при создании лекарств по нанотехнологическому принципу.

Нанотехнологии связаны только с полимерами?

Не только. Есть множество направлений, к примеру, наноэлектроника — миниатюризация электронных устройств. И очень перспективна работа с наноструктурированными катализаторами. Вот изобретена такая вещь, как топливный элемент — экологически чистый источник энергии, способный решить ряд энергетических проблем. Уже существуют автомобили на топливных элементах, а Россия даже взяла на себя обязательство: весь транспорт на Олимпиаде 2014 года в Сочи будет ездить на топливных элементах.

Топливный элемент — электрохимическое устройство, в котором энергия выделяется в результате того, что водород и кислород без взрыва объединяются в молекулы воды. Для соответствующих реакций нужен катализатор — платина. А если частички платины будут иметь наноразмеры — реакция будет протекать эффективнее и стоить гораздо дешевле. То есть нам нужно наноструктурировать платину. Наночастицы платины наносятся на углеродный материал, специальную сажу, которая тоже наноструктурирована: она, как губка, имеет мельчайшие поры, обеспечивающие доступ водорода или кислорода. Чем лучше мы организуем структуру на наноуровне — тем эффективнее будет реакция.

Теперь надо научиться делать это экономически выгодным. Так или иначе, топливные элементы все равно рано или поздно появятся в ноутбуках, машинах, системах отопления. И компании, готовые к этому переходу, получат громадные прибыли.

Полагаю, России в обширной сфере нанонауки надо сосредоточиться именно на энергетике. Например, мы сейчас участвуем в так называемом проекте одной трубы. В чем суть: к отдаленному поселку тянется не линия электропередачи, а труба, по которой подается природный газ, благо этими ресурсами Россия не обижена. Газ не сжигается, а электрохимически перерабатывается в водород и поступает в топливный элемент. В результате реакции в элементе выделяются энергия, которая дает электричество, и вода, которая, нагреваясь в ходе реакции, используется для обогрева. Платина — только один пример, а в целом наночастицы многих материалов оказались эффективными катализаторами.

В этом году в МГУ начал работать НОЦ — научно-образовательный центр по нанотехнологиям. Для чего он создан?

Чтобы понимать процессы, происходящие на наноуровне, нужно одновременно разбираться в физике, химии и биологии. А таких специалистов сегодня мало, ведь в прошлом веке наука развивалась в сторону все большей специализации.

И дело не только в знаниях — разница в подходе и менталитете огромна. Физики, как правило, ищут общие закономерности, химики, наоборот, закапываются в частностях, ну а многие биологи — прикладники, они часто идут опытным путем, особо не теоретизируя на молекулярном уровне.

И мы решили дать студентам возможность получить междисциплинарное образование. Сейчас в НОЦе проходят вводные лекции для студентов старших курсов, их читают ведущие специалисты, среди них — 13 академиков. В конце семестра мы проведем зачет и по его результатам сформируем межфакультетские группы — впервые в истории МГУ.

НОЦ также проводит Всероссийскую олимпиаду для старшеклассников. Но ведь в школах не изучают нанотехнологии?

Эта комбинированная олимпиада, проходит она как раз сейчас, закончится к маю. В нее входят задачи из школьных курсов физики, химии и биологии — это как троеборье в спорте. Но при этом все задачи имеют отношение к нанонауке. Мы выявляем талантливых ребят, так сказать с междисциплинарным складом ума.

Почему некоторые природоохранные организации периодически требуют запретить работы в области нанотехнологий?

Возможно, потому что некоторые наночастицы могут быть токсичны в определенных условиях — но это очень частный случай. Неразумно запрещать подход, который основан как раз на изучении принципов работы живых систем и попытке их имитации.

Download

А что думаете Вы о публикации "Нанореволюция. Город будущего"? Поделитесь своим мнением!


Возможно, Вам будет интересно


https://shkola-zdorovia.ru/

Школа Здоровья была основана в 2005 году, чтобы делиться самой актуальной и полезной информацией о "Естественном Здоровье". Мы стремится разоблачить корпоративные, государственные мошенничества и ложь СМИ, которые часто направляют людей по "нездоровому" пути. Наша миссия заключается в том, чтобы начать преобразование традиционной медицинской парадигмы из лечения симптомов заболевания в нахождение основных причин болезней.


Будьте здоровы!


... а мы продолжаем наши исследования...


+ P.P.S. Пожалуйста, не стесняйтесь писать в комментариях свои замечания, предложения, конструктивную критику, отзывы и истории успеха. А так же Вы можете написать или позвонить нам лично, если у Вас возникнут какие-либо вопросы или понадобится помощь.

Мы хотели бы услышать всех!



ПоБлагоДарить
Исследования Школы Здоровья
Школа Здоровья БЫЛА ОСНОВАНА В 2005 ГОДУ, чтобы делиться самой актуальной и полезной информацией о "Естественном Здоровье". МЫ СТРЕМИТСЯ РАЗОБЛАЧИТЬ корпоративные, государственные мошенничества и ложь СМИ, которые часто направляют людей по "нездоровому" пути. НАША МИССИЯ заключается в том, чтобы начать преобразование традиционной медицинской парадигмы из лечения симптомов заболевания в нахождение основных причин болезней.