Чем будут полезны нанотехнологии в будущем
Многие прочат нанотехнологиям великое будущее. Многие всерьез опасаются их, предполагая, что нанотехнологии могут оказаться джинном, выпущенным из бутылки. Итак, что же это такое — нанотехнологии, и чем они могут помочь человечеству? Что они нам несут — светлое будущее или глобальную угрозу?
Что такое нанотехнологии?
Нанотехнологии смело можно назвать фантастикой, которая стала реальностью. Человечество научилось уже управлять атомами. Современные технологии позволяют складывать из атомов различные устройства и механизмы, которые невозможно увидеть невооруженным глазом.
Наука, вобравшая в себя самые последние достижения в области изучения наномира, включающая в себя самые различные дисциплины, такие как биология, физика, химия и называется нанотехнологией.
Всем известно, что нанос в переводе с греческого означает слово «карлик». Нанометр (нм) — это ничтожно малая величина, составляющая одну миллиардную часть метра. Нанотехнологи работают с объектами, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 100 нм.
Нанотехнологии — первые шаги
Впервые, еще в 400 г. д.н.э., задумался о самых малых частицах, из которых состоит вещество, греческий философ Демокрит. Именно он ввел понятие атом, что означает нераскалываемый.
В 1905 году великий Эйнштейн высказал предположение, что размер молекулы сахара составляет 1 нанометр. В 1931 году немецкие физики создали электронный микроскоп, который, наконец-то, позволил увидеть человеку нано-объекты.
В 1974 году японский физик Норио Танигучи предлагает назвать механизмы размером менее одного микрона словом нанотехнологии. В 1981 году германские физики создали микроскоп, с помощью которого удалось рассмотреть отдельные атомы. В 1986 году футуролог Эрк Дрекслер публикует книгу, в которой предсказывает огромное будущее нанотехнологиям. С тех пор нанотехногии получили широкую общественную огласку.
В 1998 году голландский физик Сеез Деккер находит уже практическое применение нано-объектам. Он создает транзистор на основе нанотехнологий.
Как видим, как наука нанотехнологии развиваются очень стремительно. Трудно даже предположить, какие перспективы открываются перед человечеством благодаря нанотехнологиям.
Практическое применение
Нанотехнология в настоящее время еще не нашла широкого практического применения. Но смею вас уверить, это дело времени. В самом ближайшем будущем мы будем пользоваться вещами, изготовленными с помощью нанотехнологий. Уже сейчас можно говорить об изделиях, прошедших путь от лаборатории до завода.
Современные изделия, изготовленные с помощью нанотехнологий, имеют в своем составе углеродные нанотрубки, которые, в свою очередь, являются основой для других нанопродуктов, выпускаемых в настоящее время.
Что представляют собой углеродные нанотрубки? Они были открыты в 1991 году и представляют собой протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной несколько сантиметров. Оказалось, что они обладают удивительными свойствами. Благодаря этим свойствам им было найдено множество применений. К примеру, их можно использовать в электронике, компьютерной индустрии, медицине и даже в промышленности.
Как можно применить нанотехнологии в медицине? Благодаря своим свойствам наноматериалы могут использоваться для замены тканей человека. Оказывается, клетки организма распознают такие материалы как свои. Даже сейчас достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, который может имитировать костную ткань.
Микроскопические размеры наноматериалов позволяют использовать их в качестве капсул, с помощью которых осуществляется доставка лекарственных средств в нужные места организма. Их можно использовать в качестве фильтра жидкостей организма от вредных веществ и вирусов. Сейчас большое распространение получают миниатюрные устройства, помещаемые внутрь организма для диагностики и лечебных целей.
Перспективы нанотехнологий
Немного из области фантастики.
В медицине планируется создание молекулярных роботов, которые могли бы лечить организм, находясь внутри него. А что? Очень удобно.
В промышленности: предметы потребления могут создаваться непосредственно из атомов и молекул. Посредством перемены мест атомов и молекул можно будет изготовить любой предмет!
В биологии возможно «внедрение» в различные организмы на уровне атомов. Что это нам даст? Восстановление вымерших видов животных и даже создание новых существ, «биороботов».
И, наконец, в геронтологии. Бессмертие станет возможным за счет внедрения в организм молекулярных роботов, которые будут очищать организм и устранять болезни еще в самом начале их зарождения.
Прогнозы на будущее
Как видим, в недалеком будущем нанотехнология может стать одной из ведущих отраслей современной науки. Перспективы — самые радужные. Некоторые рассматривают ее как панацею от всех бед, другие грозят бедами при неосторожном ее использовании.
Тем не менее нанотехнология — это уже настоящее. Остается только надеяться, что люди разумно распорядятся ее потенциалом и направят ее энергию во благо человечества.
Как извлечь колоссальную выгоду из возможностей нанотехнологий и избежать их возможных негативных последствий? Этим вопросом задавалась Кристин Петерсон, когда создавала Foresight Institute, некоммерческий мозговой центр, посвященный нанотехнологиям, тридцать лет назад. И сейчас, говорит она, этот вопрос продолжает ее вести. За последние десять лет нанотехнологии существенно продвинулись вперед и нашли некоторое практическое применение. Некоторые разрабатывают наноразмерные образчики для медицинских имплантатов, которые могли бы стимулировать рост костных клеток и положительную экспрессию генов. Другие работают над созданием управляемых наночастиц, которые могли бы обнаруживать и даже уничтожать раковые клетки.
Нанотехнологии — это новый уровень развития технологий
Идея наномашин, которые путешествуют по вашему телу и ремонтируют его на клеточном уровне, приблизилась к реальности, благодаря разработке нанодвигателей и наноракет. Но прежде чем мы до них дойдем, Петерсон полагает, что нанотехнологии понесут и другие интересные последствия. Например, самоочищающиеся поверхности и нанотехнические катализаторы, которые будут улавливать парниковые газы и превращать углекислый газ в вещества, необходимые для заводов.
В конце прошлого месяце Петерсон выступила на семинаре Global Summit в Сан-Франциско. В этом интервью вы узнаете, как, по ее мнению, нанотехнологии помогут нам решить вопрос с водой, лечением рака и приведут нас в светлое будущее.
Нанотехнологии сегодня: смутная точка на экспоненциальной кривой?
Я делю нанотехнологии на три этапа: материалы, устройства, системы. Каждый из них следует по своей собственной кривой. На данный момент мы наблюдаем по большей части продукты из наночастиц, но у них нет точности на молекулярном масштабе — они не являются атомически точными. По мере улучшения этого параметра мы будем видеть появление материалов, обладающих такой точностью, особенно в фильтрации и катализе.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Как только такие продукты попадут на рынок, мы увидим, как они взмывают подобно ракете. Спрос на чистую воду огромен. Спрос на управление парниковыми газами огромен. Кто бы ни пришел к этим целям первым, итог будет положителен.
Объясните нанотехнологии незнакомцу на улице в двух словах.
Природа манипулирует отдельными молекулами, создавая сложнейшие вещи в мире — растения, животных и наши собственные тела. Задача нанотехнологий — использовать системы из молекулярных машин для создания чего мы захотим с таким же уровнем точности, и сделать это чисто — как природа.
Нанотехнологии помогают в лечении рака и других заболеваний
В 2013 году вы прогнозировали, что достижения нанотехнологий в ближайшие десять лет в медицине в значительной мере повлияют на обнаружение рака, его визуализацию и лечение. Какие достижения в нанотехнологиях за последние пару лет были наиболее важными для медицины?
На использование нанотехнологий для борьбы с раком ушли большие усилия — сотни миллионов долларов — и эти усилия дают плоды.
Много разных групп, вроде Стэнфордского центра по совершенствованию онконанотехнологий, экспериментируют с наночастицами, пытаясь получить от них полезное поведение, вроде передачи цветосигнала при обнаружении раковой клетки или прикрепления к раковой клетке до тех пор, пока она не будет изучена. Их же можно запрограммировать на выпуск специальной сигнальной молекулы при обнаружении раковой клетки.
В лаборатории можно создать много больше необычных реакций. Например, наночастица может поглощать свет и создавать маломощную акустическую вибрацию при обнаружении опухоли или же выпускать тепло для уничтожения клетки.
Какие клинические испытания обнадеживают вас больше прочих?
Одно из моих любимых проводит компания MagArray. Она крепит наномагниты к раковым клеткам и затем выявляет их с помощью образца на чипе. На это уходит меньше часа и требуется минимальная техническая подготовка. Помимо рака, этот метод можно применить для наблюдения за цитокинами, что полезно при работе с Альцгеймером и аутоиммунными заболеваниями.
Наука не стоит на месте. Ученые нашли область мозга, в которой зарождается болезнь Альцгеймера
Конечно, если мы сможем побороть рак — а мы обязательно сможем — Альцгеймер станет еще большей проблемой, чем является сейчас. Просто побороть рак будет недостаточно. Нам нужно продолжать работу и заниматься всеми хроническими заболеваниями.
Существуют ли новые «умные материалы», которые проходят испытания в нанотехнических устройствах и которые могли бы в ближайшем времени заменить современные технологии? Если да, то какие?
Вот, например: мне нравится идея самоочищающихся материалов. Кембриджский университет работает над созданием поверхностей, в которые встроены фотокаталитические наночастицы диоксида титана. Они используют ультрафиолетовый свет для преобразования грязи на поверхности в диоксид углерода и воду. Капля масла размером с отпечаток пальца на такой поверхности удаляется за полтора часа.
Однажды у нас будут металлические импланты, которые не подходят для многих целей. Монреальский университет совместно с партнерами нашел способ создания наноразмерных узоров на поверхности таких имплантов, и они могут увеличивать рост костных клеток, снижать рост нежелательных клеток, стимулировать развитие стволовых клеток и изменять экспрессию генов положительным образом. Удивительно. Многие из таких применений буквально сошли со страниц научной фантастики.
Наноимпланты на страже здоровья человека будущего
В Австралии, в RMIT и Университете Аделаиды, работают над материалами, которые используют наноразмерные кристаллы — диэлектрические резонаторы — для передачи или блокирования света определенной длины волны. Это может привести к созданию контактных линз, которые меняют то, что мы видим, или даже созданию головного дисплея, который показывает дополнительную информацию в нашем поле зрения. Наконец-то я смогу запомнить имена людей, которых встречала ранее.
Когда вы стали соучредителем Foresight Institute, чем вы вдохновлялись? Какой вопрос волновал вас на тот момент?
Тогда меня беспокоил вопрос: как извлечь колоссальную выгоду из возможностей нанотехнологий и избежать возможных негативных последствий, настолько же колоссальных?
Мы хотели бы ускорить развитие продвинутых медицинских и других положительных приложений и не дать развиваться с такой же скоростью военным. Понимание силы нанотехнологий в улучшении качества жизни и особенно медицине прошло долгий путь, но из-за различных ограничений медицинское использование постоянно откладывается. В военной сфере все ровно наоборот: военные получают ранний доступ к новым технологиям и военные приложения финансируются в десять раз лучше.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Совместите эти тенденции, и станет понятно, почему трудно ускорить развитие медицинских приложений этой технологии и одновременно замедлить развитие военных. Это сложная задача.
Шел 2025 год, как нанотехнологии улучшили состояние окружающей среды?
К этому моменту, а может и раньше, может осуществиться два серьезных прорыва. Во-первых, мы можем решить проблему с водой, используя фильтрацию молекулярной точности. Эта технология уже разрабатывается частной компанией AquaVia при поддержке National Science Foundation.
Во-вторых, мы можем очистить воздух от загрязнений, в том числе и от парниковых газов, с помощью нанотехнических катализаторов, которые удаляют углекислый газ из воздуха и перестраивают его в химические вещества, которые можно использовать в промышленности. Над этим работает Кристиан Шафмейстер из Университета Темпл.
Практически любая экологическая проблема, которую можно представить, может быть теоретически разрешена с использованием развитых нанотехнологий. Именно эта мечта о восстановлении окружающей среды подтолкнула меня в эту область десятки лет назад, и приятно видеть, что она наконец начинает сбываться.
Что может помешать нам в ближайшие 10 лет?
Обе этих перспективы определенно грядут. Единственный вопрос: когда. Нам нужно вкладывать больше ресурсов в R&D. Таланты есть, идеи есть, вопрос в финансировании.
Какой «умный объект» будущего вам нравится больше всего?
Обычно я обращаюсь к мысленному эксперименту. Представьте стул, состоящий из систем молекулярных машин. Эти машины могут перестраиваться в другую форму, например, в стол. Сколько времени им понадобится, чтобы изменить форму с одной на другую? Вы легко можете представить этот эксперимент, поскольку и сами состоите из молекулярных машин.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Представьте, как вы садитесь на корточки, образуя стул, а затем опускаетесь на четвереньки и становитесь «столом». На всю операцию уходит не больше секунды. Это максимальное время, которое потребуется стулу из продвинутых наноматериалов, чтобы стать столом. Можно и быстрее, если поставить такую цель.
Но моя мечта — это «машина по ремонту клеток», которая способна передвигаться по телу и осуществлять ремонт ДНК, белков и других молекул. Построить такую машину будет непросто. Потребуется много съемных инструментов, которые могут загружаться и выгружаться по необходимости. Но она могла бы проанализировать, а потом и решить практически любую физическую проблему наших тел, включая старение.
Существует многодисциплинарное объединение ученых, посвятивших себя изучению столь маленького мира, что мы не можем его видеть даже с помощью светового микроскопа. Этот мир – область нанотехнологий, область атомов и наноструктур. Нанотехнологии настолько новая отрасль, что никто до конца не уверен, что из этого выйдет. Тем не менее, предсказания варьируются от способности воспроизводить такие вещи, как алмазы и продукты питания, до появления самовоспроизводящихся нанороботов.
Чтобы понять необычный мир нанотехнологий, нам нужно понять, какие единицы измерения имеют место быть. Сантиметр составляет одну сотую метра, миллиметр составляет одну тысячную метра, а микрометр составляет одну миллионную часть метра, но все они по-прежнему огромны по сравнению с наномасштабом. Нанометр (нм) составляет одну миллиардную часть метра, что меньше длины волны видимого света или в сто тысяч раз меньше ширины человеческого волоса.
Столь малый размер все равно большой по сравнению с атомным масштабом. Атом имеет диаметр около 0,1 нм. Ядро атома намного меньше – около 0,00001 нм. Атомы являются строительными блоками для всей материи в нашей Вселенной. Вы и все вокруг вас сделаны из атомов. Природа успешно освоила производство материи из молекул. Например, наши тела собираются определенным образом из миллионов живых клеток, которые являются наномашинами природы. В атомном масштабе элементы находятся на самом базовом уровне. В наномасштабе мы можем потенциально объединять эти атомы, чтобы сделать почти все, что угодно.
МИР НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Эксперты иногда не согласны с тем, что представляют собой нано масштабы, но в целом вы можете думать о нанотехнологиях, имеющих дело с чем-то размером от 1 до 100 нм. Чем больше микромасштаб, тем меньше атомный масштаб.
Нанотехнологии быстро становятся междисциплинарной сферой. Биологи, химики, физики и инженеры участвуют в изучении веществ на наноуровне. Разные дисциплины развивают общий язык и общаются друг с другом. Только так мы можем эффективно излагать нанонауку.
Одним из захватывающих и сложных аспектов наномасштаба является роль, которую играет в нем квантовая механика. Правила квантовой механики сильно отличаются от классической физики, а это означает, что поведение веществ в наноразмерности иногда может противоречить здравому смыслу, ведя себя беспорядочно. Вы не можете подойти к стене и немедленно телепортироваться в другую сторону, но на наноуровне электрон может — это называется туннельным эффектом. Вещества, которые являются изоляторами, то есть они не могут проводить электрический заряд в объемной форме, могут стать полупроводниками при уменьшении их до наномасштаб. Точки плавления могут меняться из-за увеличения площади поверхности. Большая часть нанонауки требует, чтобы вы забыли, все что знаете, и начали учиться снова и снова.
Так что все это значит? Прямо сейчас, это означает, что ученые экспериментируют с веществами в наномасштабе, чтобы узнать об их свойствах и как мы могли бы использовать их в различных устройствах. Инженеры пытаются использовать наноразмерные провода для создания небольших, более мощных микропроцессоров. Врачи ищут способы использования наночастиц в медицинских целях. Тем не менее, нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем нанотехнологии будут доминировать над технологиями.
НАНОПРОВОДА И НАНОТРУБКИ
В настоящее время ученые находят две наноразмерные структуры, представляющие особый интерес: нанопроволоки и углеродные нанотрубки. Нанопроводами являются провода с очень маленьким диаметром, иногда размером в 1 нанометр. Ученые надеются использовать их для создания крошечных транзисторов для компьютерных чипов и других электронных устройств. За последние несколько лет углеродные нанотрубки затмили нанопроволоки. Мы все еще узнаем об этих структурах, но то, что мы уже знаем очень интересно.
Углеродная нанотрубка представляет собой цилиндр из атомов углерода. Представьте себе лист атомов углерода, каждый из которых находится в вершине правильного шестиугольника. Если вы свернете этот лист в трубу, у вас будет углеродная нанотрубка. Свойства углеродных нанотрубок зависят от того, как вы сворачиваете лист. Другими словами, хотя все углеродные нанотрубки сделаны из углерода, они могут сильно отличаться друг от друга, в зависимости от того как вы выстраиваете отдельные атомы.
При правильном расположении атомов, вы можете создать углеродную нанотрубку, которая в сотни раз прочнее, чем сталь, но в шесть раз легче. Инженеры планируют изготовить строительный материал из углеродных нанотрубок, для использования его при сборке автомобилей и самолетов. Более легкие транспортные средства означают лучшую топливную экономичность, а добавленная прочность означает повышенную безопасность пассажиров.
Углеродные нанотрубки также могут быть эффективными полупроводниками с правильным расположением атомов. Ученые все еще работают над поиском способов сделать углеродные нанотрубки реалистичным материалом для транзисторов в микропроцессорах и другой электронике.
ПРОДУКТЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Вы можете быть удивлены, узнав, сколько продуктов на рынке уже пользуются нанотехнологиями:
Солнцезащитный крем. Многие солнцезащитные средства содержат наночастицы оксида цинка или оксида титана. Более старые формулы солнцезащитного крема используют более крупные частицы, что и дает большинству солнцезащитных средств свой беловатый цвет. Меньшие частицы менее заметны, а это означает, что когда вы втираете солнцезащитный крем в кожу, он не придает вам беловатого оттенка.
Самоочищающееся стекло – компания под названием Pilkington предлагает продукт, который они называют Activ Glass, который использует наночастицы, чтобы сделать стекло фотокаталитическим и гидрофильным. Фотокаталитический эффект означает, что, когда УФ-излучение света попадает на стекло, наночастицы начинают разрушать и ослаблять органические молекулы на стекле (другими словами, грязь). Гидрофильный означает, что когда вода контактирует со стеклом, она равномерно распределяется по стеклу, что помогает вымыть стекло.
Одежда. Ученые используют наночастицы для улучшения вашей одежды. Покрывая ткани тонким слоем наночастиц оксида цинка, производители могут создавать одежду, которая обеспечивает лучшую защиту от ультрафиолетового излучения. В некоторой одежде есть наночастицы в виде маленьких волосков или усов, которые помогают отражать воду и другие материалы, делая одежду устойчивой к пятнам.
Устойчивость покрытия к царапинам. Инженеры обнаружили, что добавление наночастиц силиката алюминия к устойчивым к царапинам полимерным покрытиям делает их более эффективными, увеличивая устойчивость к ударам и царапинам. Покрытия, устойчивые к царапинам, распространены на многих объектах: от автомобилей до очков.
Антимикробные бинты – ученый Роберт Баррелл создал процесс производства антибактериальных бинтов с использованием наночастиц серебра. Ионы серебра блокируют клеточное дыхание микробов. Другими словами, серебро смачивает вредные клетки, убивая их.
Новые продукты, включающие нанотехнологии, выходят каждый день. На рынке имеются устойчивые к морщинам ткани, глубокая проникающая косметика, жидкокристаллические дисплеи (LCD) и другие устройства, использующие нанотехнологии. Вскоре мы увидим десятки других продуктов, которые используют эту технологию, а в будущем могут появится еще более интересные вещи, которые сейчас мы относим в область фантастики.
БУДУЩЕЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Машины, называемые репликаторами, могут производить практически любой физический объект – от оружия до чашки ароматного кофе. Долго считающийся исключительно продуктом научной фантастики, сегодня некоторые люди считают, что репликаторы – очень реальная возможность. Они называют это устройство молекулярным сборщиком, и если это когда-либо станет реальностью, это может кардинально изменить мир.
Атомы и молекулы склеиваются друг с другом, потому что у них есть взаимодополняющие формы, которые соединяются вместе или заряды, которые привлекают. Подобно магнитам , положительно заряженный атом будет придерживаться отрицательно заряженного атома. Поскольку миллионы этих атомов собираются вместе наномашинами, определенный продукт начнет формироваться. Цель молекулярного производства состоит в том, чтобы манипулировать атомами индивидуально и размещать их в шаблоне для получения желаемой структуры.
Первым шагом будет разработка наномашин, называемых сборщиками или ассемблерами, которые ученые могут программировать для управления атомами и молекулами по своему усмотрению. Для сборки значительного количества материала одной такой машине понадобится миллион лет. Для того чтобы молекулярное производство было практичным, вам понадобятся триллионы сборщиков, работающих вместе одновременно. Ассемблеры могут сначала воспроизвести себе подобных, построить других сборщиков. Каждое поколение будет строить другое, что приведет к экспоненциальному росту, пока не будет достаточно сборщиков для создания объектов. Ассемблеры и репликаторы могли бы работать вместе, чтобы автоматически создавать продукты, и в итоге могли бы заменить все традиционные методы труда. Это может значительно снизить затраты на производство, тем самым делая товары народного потребления изобильными, дешевыми и прочными. В конце концов, мы могли бы воспроизвести что угодно, включая алмазы, воду и продукты питания. Голод можно искоренить машинами, которые производят продукты для кормления голодных.
Нанотехнология может оказать наибольшее влияние на медицинскую промышленность. Пациенты будут пить жидкости, содержащие нанороботы, запрограммированные для атаки и восстановления молекулярной структуры раковых клеток и вирусов. Есть даже предположение, что нанороботы могут замедлять или отменять процесс старения, и ожидаемая продолжительность жизни может значительно возрасти. Нанороботы также могут быть запрограммированы на выполнение деликатных операций – такие нанопорошки могут работать в тысячу раз точнее, чем самый хороший скальпель. Работая в маленьком масштабе, наноробот может работать, не оставляя шрамов, которые обычно остаются после обычной хирургии. Кроме того, нанороботы могут изменить ваш внешний вид. Они могут быть запрограммированы на проведение косметической хирургии, переупорядочение ваших атомов, чтобы изменить ваши уши, нос, цвет глаз или любую другую физическую функцию, которую вы хотите изменить.
Нанотехнологии могут оказать положительное влияние и на окружающую среду. Например, ученые могли бы программировать нанороботов в воздухе, чтобы восстановить прорехи в озоновом слое. Нанороботы могут удалять загрязняющие вещества из источников воды и очищать моря от разливов нефти. Изготовление материалов с использованием нанотехнологии также создает меньше загрязнений, чем традиционные производственные процессы. Наша зависимость от невозобновляемых ресурсов будет уменьшаться с помощью нанотехнологий. Вырубка деревьев, добыча угля или бурение нефти могут больше не понадобиться – наномашины могли бы производить эти ресурсы сами.
Многие эксперты в области нанотехнологий считают, что все это находятся далеко за пределами наших возможностей, по крайней мере, в обозримом будущем. Они предупреждают, что более экзотические устройства носят теоретический характер. Некоторые опасаются, что нанотехнология закончится как виртуальная реальность – другими словами, шумиха вокруг нанотехнологий будет продолжаться до тех пор, пока ограничения не станут общедоступными, а затем интерес быстро рассеется.
РИСКИ И ЭТИКА
Самой непосредственной задачей в области нанотехнологий является то, что нам нужно больше узнать о материалах и их свойствах в наномасштабе. Университеты и корпорации во всем мире тщательно изучают, как атомы объединяются, чтобы сформировать более крупные структуры. Мы все еще изучаем, как квантовая механика работает в веществе на наноуровне.
Поскольку элементы наноразмера ведут себя иначе, чем в их объемной форме, существует опасение, что некоторые наночастицы могут быть токсичными. Некоторые врачи опасаются, что наночастицы настолько малы, что они могут легко пересечь гематоэнцефалический барьер, мембрану, которая защищает мозг от вредных химических веществ в кровотоке. Если мы планируем использовать наночастицы для покрытия всего, от нашей одежды до наших автомагистралей, мы должны быть уверены, что они не отравят нас.
Тесно связан с ограниченностью знаний технический барьер. Для того, чтобы невероятные прогнозы в отношении нанотехнологий оправдались, мы должны найти способы массового производства наноразмерных продуктов, таких как транзисторы и нанопроволоки. Хотя мы можем использовать наночастицы для создания таких вещей, как теннисные ракетки и делать ткани без морщин, мы пока не можем сделать действительно сложные микропроцессорные чипы с нанопроводами.
В области нанотехнологий также есть немалые проблемы с этикой их применения. Нанотехнологии могут позволить нам создавать более мощное оружие, как смертоносное, так и нелетальное. Некоторые организации обеспокоены тем, что после того, как эти устройства будут построены, мы рассмотрим этические последствия нанотехнологий в вооружении. Они призывают ученых и политиков тщательно изучить все возможности нанотехнологий, прежде чем разрабатывать все более мощное оружие.
Если нанотехнология в медицине позволяет физически улучшать нас, то это этично? В теории нас можно сделать умнее, сильнее или дать другие возможности, начиная от быстрого лечения и заканчивая ночным видением. Должны ли мы преследовать такие цели? Могли ли мы продолжать называть себя людьми, или мы станем трансперсонами – следующий шаг на пути эволюции человека? Поскольку почти все технологии начинаются как очень дорогое удовольствие, значит ли это, что мы создадим две расы людей – богатую расу измененных людей и более бедное население неизмененных людей? У нас нет ответов на эти вопросы, но несколько организаций призывают рассмотреть эти последствия сейчас, пока не стало слишком поздно.
Не все вопросы связаны с изменением человеческого тела – некоторые имеют дело с миром финансов и экономики. Если молекулярное производство станет реальностью, как это повлияет на экономику мира? Предполагая, что мы можем построить все, что нужно, одним нажатием кнопки, что произойдет со всеми производственными мощностями? Если вы можете создать что-либо с помощью репликатора, что произойдет с валютой? Перейдем ли мы к полностью электронной экономике? Нужны ли будут вообще деньги?
Нужно ли нам действительно отвечать на все эти вопросы? Многие эксперты полагают, что такие проблемы в лучшем случае преждевременны и, вероятно, не нужны. Несмотря на это, нанотехнология, безусловно, будет продолжать оказывать влияние на нас, поскольку мы узнаем все больше об огромном потенциале наномасштабов.