Malo, manje, nano

Dešava se tiha revolucija. Njeno je ime je Nanotehnologija koja bez velike pompe donosi veliki broj tehničkih novina, a neke od njih graniče se sa čudom, kao što je novi materijal proizveden na Teksaškom Univerzitetu u Dalasu. Radi se o otkriću iz 2004. godine , profesora Rej Baughmana, i njegovog istraživačkog tima. Ovaj materijal je jači od čelika, providan i neverovatno lak. 10 000 kvadratnih metara, dakle 1 hektar ove materije težio bi samo 280 grama. Ima i drugih novorazvijenih materijala koji su manje spektakularni ali praktičniji, kao na primer tkanine na kojima ne ostaju fleke. Novootkriveni pronalasci su pantalone koje ne primaju fleke ili na primer čarape u kojima se ne znoje noge, prozori koji se ne prljaju, toaleti koji sami sebe čiste, teniske lopte koje ne gube elastičnost, lopte za golf koje u letu koriguju svoju putanju; za ova dostignuća možemo zahtvaliti izletu istraživača u sićušni svet materije nanu.

Prefiks "nano" potiče od grčke reči "nannos" što označava nešto sićušno, a pod "nanotehnologijom" se podrazumeva istraživanje i manipulacija materijom u sferi ispod 100 nanometra (nn) što znači da se radi o redu veličine molekula i virusa. Deset spojenih atoma vodinika imaju dužinu jednog nanometra, a jedan milion nanometra čini jedan milimetar. U nano svetu ne važe stara pravila. Male stvari se ponašaju drugačije. Time se može objasniti razvoj mnogih novih proizvoda kao što je toaletna školjka koja je obložena super glatkom glazurom sa rupicama mikroskopske veličine prečnika manjeg od 30 nanometra. Pošto su rupice manje od bakterija ili budji, na poroznoj površini ne postoje uslovi za stvaranje naslaga i razvoj bakterija. U Kanadi već postoje takvi toaleti.

Istraživači krejirauju majušne tvari sa zapanjujućim svojstvima. Na primer "Carbon nanotubes" nano cevi od ugljenika, je paradni konj nanotehnologije, navodi Kris Papadopulos šef katedre za istraživanje nanotehnologije na Univerzitetu Viktorija u kanadskoj provinciji Britanska Kolumbija.

Ugljenik koji se u formi grafita koristi u olovkama je mek i lomljiv, dok je nano cev od ugljenika koja se sastoji iz veoma tankog grafitnog sloja u formi cevi prečnika manjeg od pola nanometra čvršća je od čelika sto puta, a pri tom je šest puta lakša. Nano cev je najtvdji i materijal najstabilnije forme koju poznajemo, pritom i jedan od najboljih provodnika toplote i struje na svetu. Nano cev može da transporutuje sto puta više struje od bakarne žice. Svi žele nano cevi kaže Benoit Simart, vodeći naučnik na Nacionalnom istraživačkom Konsilu Kanade u Otavi, skraćeno NRC.

Nano cevi su skupe i nema ih dovoljno. Godišnja svetska proizvodnja iznosi samo 300 kilograma, a cena je 1000 dolara po gramu, što je pedeset puta skuplje od zlata. NRC je zajedno sa partnerskim univerzitetom Cherbrook patentirala postupak kojim je moguća proizvodnja velike količina ugljenikovih nano cevciča, prečinika 1,4 nanometra. Simard objašnjava: "Mi danas možemo da proizvedemo jedan kilogram dnevno, što je dvostuko više od aktuelne svetske produkcije, tako da će cena moći znatno da se snizi. Za nano ceni od ugljenika postoje velike upotrebne mogućnosti. NRC upravo pokušava da njihovu ogromnu snagu iskoristi ugradjujući ih u druge materijale. Prema vidjenju koncerna Boing nano cevčice ugljenika mogu se ubuduće koristiti za bolji učinak u avio industriji. Jedna od najfascinantnijih mogućnosti korišćenja nano materijala je ideja nastala u kovačnici Rej Baughmana. Reč je o novoj metodi kojom se nano cevi mogu uplitati u vlakna koja su četiri puta jača nego paukove niti, inače najčvršće strune koje se mogu naći u prirodi. Zbog dobre provodljivosti struje, od nano niti bi ubuduće mogla da se pravi inteligentna odeća koja zadržava toplotu, potencijalno štiti od vatrenog oružja, a preko ugradjenih senzora reguliše sopstvenu temperaturu. Od nano vlakna bi mogla da se izrade noseće sajle za mostove i dužnom prevazidju sve što je do sada vidjeno. Postoje i Baugmanove ultračvrste i super lake folije koje su izuzetno podesne za solarne uredjaje. Kris Papadopulos objašnjava da se ove folije mogu koristiti i na svemirskim putovanjima.

Nano tehnologija može da se koristi i u borbi protiv bakterija ili virusa. Firma Nucryst Pharmaceuticals u kanadskoj provinciji Alberta proizvela je medicinski uredjaj koji povezuje naraodnu medicinu iz prošlih vremena i stvoreno novo znanje. Još su stari Grci upotrebljavali srebrni prah u lečenju rana tako što su na opekotine stavljali srebrni puder usitnjen do veličine nana, što je imalo bolje dejstvo nego kada se koriste krupniji granulati. Farmaceutska firma Nucryst je otkrila staru metodu lečenja i dalje je usavršila. Delići nano prodiru u kožu i deluju kontinuirano što omogućuje da se zavoji kod opekotina menjaju samo jednom nedeljno, ranije se to moralo raditi više puta dnevno i za pacijente je bilo jako mučno i bolno. Profesor doktor Gari Sibald sa Univerziteta u Torontu, koji je i načelnik jedne klinike za kožne bolesti kaže: Korišćenje ovih metoda donelo je veliko poboljšanjue u lečenju i previjanju 70 posto pacijenata sa teško zalečivim hroničnim ranama. Mast za lečenje ekcema proizvedena po metodama nanotehnologije već se klinički ispituje u Kanadi.

Linda Pilavski profesorka Onkologije na Univerzitetu u Alberti, koja je i vodeća naučnica na Kanadskoj istraživačkoj katedri za Bio - medicinu nano tehnologije naročito je zainteresovana za pacijente koji boluju od multiple Myelom, vrste raka koštane srži, bolesti koja se po pravilu završava smrću. Pacijenti oboleli od ove vrste raka mogu maksimalno da požive od 3 do 5 godina. Profesorku posebno zanima pitanje: Zašto uvek dolazi od povratka bolesti? Tako je ona zajedno sa kolegom Krisom Bakhousom razvila "Lab -on-a- chip" laboratoriju na čip karti nadajući se da će rešiti zagonetku problema povratka bolesti. Njena mini laboratorija treba lekarima da dostavlja rezultate testova bolesti raka, tako da lekari mogu da dobiju informacije pomoću analiza genetskog materijala pojedinih ćeija. Zahvaljujući napretku u selekciji gena danas je tako nešto izvodljivo i uz veoma mali uzorak krvi koštane srži i tkiva ćelija tumora. Uzroci bolesti su i dalje otvoreno pitanje, ali se mini laboratorija uspešno koristi za dobijanje podataka o anomaliji hromozoma kod bolesti raka kao što je multiplen Myelom. Takvi podatci mogu da daju objašnjenje o tome da li pacijenta treba podvrgnuti konvencionalnoj hemo terapiji i transplataciji matičnih ćelija, ili mu je potrebna novija biološka terapija. I kod dece sa akutnom limpatičnom leukemijom ovi testovi lekaru olakšavaju izbor najbolje terapije. Lab-on-a- chip kliničkim lekarima daje mogućnost da odrede terapiju koja tačno odgovara odredjenom pacijentu kaže profesorka Linda Pilarski. Time je pacijent poštedjen terapije koja mu ne pomaže. Pilarski kaže da se sa čip tehnologijom može ustanoviti od koje vrste gripa neko boluje, i da li u sebi nosi virus SARS ili EJDS.

Zahvaljujući tehnici koja omogućuje uvid u strukturu prirode do poslednjeg atoma, nano tehnologija je povećala mogućnosti oponašanja prirode. Baret Bushan, profesor mašinstva na državnom Univerzitetu Ohajo u Americi u potrazi za super glatkom površinom imitirao je listove lotosa, biljke čiji listovi imaju naročito izraženu sposobnost da odbacuju vodu. Površina lista izgleda kao da je impregnirana voskom, ona je prekrivena velikim brojem sićušnih ćelija mirkoskopske veličine koje odbacuju kapi vode. Profesoru Bushanu je uspelo da razvije polimernu foliju iste takve glatkoće.

Stavljanjem folija na stakla za prozore mogli bi se dobiti prozori koje više nikada ne treba prati, kaže Bushan. I profesor hemije na Univerzitetu Alberta Hicham Feniri i vodeći naučnik na kanadskom Univerzitetu za nano tehnologiju sledi sličan kurs. On je želeo da postigne da funkcije veštačkog zgloba budu kao prirodne. Organizam može prema veštačkom kuku ili zglobu od titana da se odnosi kao prema stranom telu i može da ga odbaci. Feniri je uspeo da razvije perfektnu imitaciju prirodnog proteina kolagena - kojim se uz pomoć nano tehike oblaže titan, a na tom sloju se lageruju ćelije kostiju. To je jako važno jer se razvojem kostiju veštački zglob bolje integriše u tkivo. Zahvaljujući ovom procesu, oporavak teče mnogo brže nego kod titana koji nije obložen kolagenom.

U nano svetu čak i najminimalnije razlike mogu da dovedu do razlika u funkciji. Prema profesoru Tedu Sargentu koji predaje na univerzitetu u Torontu, po merilima nano materija se može podešavati slično strunama na gitari, čiji ton zavisi od dužine i zategnutosti žice. Ako se promene kvantne tačke materije, onda dolazi i do promena njene boje. Tako se može iz jednog jedinog materijala proizvesti dobiti citava paleta boja.

Sarget je izradio napravio,nanometarsku skalu od tri tacke, ako sija plava boja ona oznacava 3 nanometarske tacke ,crvena boja 4 nanometarske tačke ,a ako daje infra crveno svetlo ili zrači toplotu ,onda se označava kao nanometarska tačka 5 .Podesavanje materije moze da bude kljuc za proizvodnju jednog jeftinog i fleksibilnog solarnog uredaja ,koji sunčanu energiju uspešno pretvara u elektricnu struju .Dosadasnje solarne ćelije mogle su da akumuliraju suncanu energiju samo dok je vidljva, tokom dana.

U januaru 2005 Sargent je u časopisu Nature Materials objavio da sa njegovom kvantnom tackom 5 moze da se proizvede jedan fleksibilan material koji bi apsorbovao energiju infra crvenog zracenja i pretvarao je u elektricitet.On kaze da se ovaj materijal sada mora kombinovati sa već postojecim kolektorima za vidljivo zračenje i onda bi smo mi mogli da konstruisemo Portabl sa solarnim ćelijama ili mobilni solarni tepih ,koji bi posle mogli da postavimo na krovove kuća ili na automobile.Prema proceni profesora Sargenta, korišćenje sunčeve energije za 20 godina biće ostvarvo i jeftino, tako da ćemo sopstvenu energiju proizvoditi, a mogli bismo da koristimo i automobil koji se sam napaja gorivom.Nano tehnologija uticaće na sve i promeniće svet.

Claudia Cornwall