Kurioza naukowe / Scientific curiosities ISSN 1176-7545; rok XIV; No 3250

Zestawienie tematyczne prowadzone na bieżąco

 

Jedno zdumienie dziennie...

 

.

Wkraczamy w erę nanotechnologii.

Był wiek pary i elektryczności, ostatnio półwiecze ubiegło pod znakiem energii atomowej, teraz przechodzimy szybko w nową erę, erę nanotechnologii. Nanotechnologia jest dobra na wszystko, zapowiada się rewolucję w chemii, rolnictwie, w medycynie, a także w sterowaniu wszystkimi procesami życiowymi. Najważniejsza rzecz w nanotechnologii to umiejętność manipulowania poszczególnymi atomami jak cegiełkami lego i konstruowaniu układów, często zupełnie nowych, które w znanej nam przyrodzie nie występują. Oczywiście wykorzystuje się zdolności molekuł do samoorganizacji - łączenia się poszczegolnych elementów w zespoły dzięki naturalnemu powinowactwu. 

Jest z nanotechnologią związane pewne ryzyko, jak ze wszystkimi rewolucjami. Nie da się przewidzieć jakie będą skutki wprowadzenia wszechmogących nanorurek do biosfery, jakich skutków można oczekiwać po coraz częściej spotykanych nanorurkach w środkach spożywczych. Raz wprowadzona technologia nie da się usunąć ze środowiska, jak to okazało się ze skażeniami radioaktywnymi, czy frywolnym stosowaniu herbicydów, insektycydów i antybiotyków. Tymczasem wprowadzanie w życie osiagnięć nanotechnologii jest bardzo niefrasobliwe, tak samo jak było z wymienionymi chemikaliami i radioaktywnością. 
Czasem nanotechnologia ma charakter wręcz zabawowy. Na kryształkach związków związków chemicznych można wypisywać nazwy firm, można budować zabaweczki, jak ten oto najmniejszy samochód świata - nanomaluch poruszający się po powierzchni złożonej z atomów złota napędzoany kwantami światła.

Strzałka wskazuje na elementy obracające się w odpowiedzi na padające światło. Spełniają one funkcję kół w tej nanomotoryzacji.
Bywają też zastosowania bardziej praktyczne, wręcz rewolucyjne. Nanorurki, struktury zbudowane z atomów węgla, ale także z krzemu, azotków boru, związków cynku, ceru, galu, wreszcie DNA i innych polimerów odznaczają się zupełnie innymi właściwościami niż pierwiastki czy związki chemiczne z których są tworzone. Niektóre mają niezwykłe właściwości mechaniczne, inne odznaczają się np nadprzewodnictwem. 
Pokłada się wielkie nadzieje w możliwości stworzenia mikromaszyn naśladujących poszczególne organele komórki żywej, wprowadzenie ich najpierw do technologii chemicznej, a potem do komórek organizmów żywych. Z ciekawszych, zrealizowanych już pomysłów jest mikromaszyna naśladująca funkcje rybosomów. Tak jak rybosomy realizują program zawarty w DNA instruujący jakie białka trzeba syntetyzować, tak wynaleziony mechanizm syntetyzuje złożone związki chemiczne ze składników zawartych w środowisku, w którym zachodzi dana reakcja chemiczna. Urządzenie to symuluje funkcje rybosomu. Na osi umieszczone są substraty w odpowiedniej kolejności, a wzdłuż niej przesuwa się pierścień z ramieniem wykonawczym (zbudowany jak rotaksany), które zdejmuje substraty z osi i syntetyzuje z nich polimery zaprogramowane przez badaczy. Rzecz w tym, że o ile biologiczne rybosomy ograniczone są do składania aminokwasów w peptydy czy białka, o tyle to nanourzadzenie składać może łańcuchy z innych substratów. Uczeni mają nadzieję, że w ten sposób ułożone sztuczne syntetyzatory pozwolą na składanie peptydów czy innych polimerów, np hormonów czy plastików nowego typu, których synteza wymaga wiele etapów pośrednich. Tymczasem jedno takie urządzenie składa jeden polimer, ale umieszczenie miliardów w odpowiednim środowisku pozwoli na syntezę miliardów polimerów by w odpowiednim czasie uzyskać dostateczną ilość produktu końcowego. 

Zupełnie nowa klasa fabryk farmaceutyków i chemikaliów różnego rodzaju jest w zasięgu wyobraźni. Zamiast genetycznie modyfikowanych bakterii czy glonów z genomem gotowym do produkcji najróżniejszych metabolitów, będziemy mieli reaktory z zylionami nanomaszyn produkującymi wszystko co nam na myśl przyjdzie w zakresie cj\hemii i nie tylko. 

w tle struktura fullerenu, jednej z nanostruktur
[QZE11::003];[QEQ22::109];[32::108]9;[QEQ28::133]
w sieci 13.4.2013; nr 3250

 

 

witrynę prowadzi
© R. Antoszewski
Titirangi, Auckland, 
Nowa Zelandia

(wybrane do publ. R. Antoszewskiego)

  Site Meter