НАНОТЕХНОЛОГИЈА ДИПЛОМСКИ РАД
САДРЖАЈ
УВОД ...................................................................................................................................
4
1. ИСТОРИЈА НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ ........................................................................ 2. ПОЈАМ НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ ............................................................................... 3. ПРИМЈЕНА НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ .......................................................................
6 9 1
3.1. Нанотехнологија у медицини ...........................................................................
3 1
3.2. Нанотехнологија у аутоиндустрији .................................................................
4 1
3.3. Нанотехнологија у информатици .....................................................................
6 1
3.4. Нанотехнологија у енергетици .........................................................................
7 1
3.5. Нанотехнологија у домаћинству ......................................................................
9 2
3.6. Нанотехнологија у прехрамбеној индустрији ................................................
0 2
3.7. Нанотехнологија у индустрији наоружања .....................................................
1 2
4. НАНОПРОИЗВОДИ ....................................................................................................
1 2
4.1. Нанороботи ........................................................................................................
4 2
4.2. Нанокристал .......................................................................................................
5 2
4.3. Наногенератор ...................................................................................................
7 2
4.4. Наноцијеви .........................................................................................................
8 2
4.5. Нанотранзистори ...............................................................................................
0 3
4.6. Свијетлеће диоде ...............................................................................................
1 3
5. УТИЦАЈ НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ НА ЧОВЈЕКА ..................................................
2 3 2
5.1. Позитивни ефекти нанотехнологије ................................................................
4 3
5.1.1. Предности молекуларне производње у медицини ............................
4 3
5.2. Негативни ефекти нанотехнологије .................................................................
6 3
5.2.1. Економски поремећаји .........................................................................
7 3
5.2.2. Ризик од криминалне или терористичке употребе ............................
8 3
5.2.3. Ризици од загађивања животне околине ............................................
9 4
5.2.4. Социјални поремећаји ..........................................................................
0 4
5.2.5. Нестабилна трка у наоружању ............................................................
1 4
6. АДМИНИСТРАТИВНА РЈЕШЕЊА ЗА НАНОТЕХНОЛОГИЈУ ......................
1 4
6.1. Техничке рестрикције .......................................................................................
4 4
6.2. Потреба за интернационалном контролом ......................................................
4 4
6.3. Рјешења за уравнотежавање предности и мана нанотехнологије ................
5 4
7. НАНОТЕХНОЛОГИЈА У БУДУЋНОСТИ ............................................................
6 4
7.1. Новац у нанотехнолошкој будућности ............................................................
7 4
7.2. Занимања 21. вијека ..........................................................................................
7 4 8
ЗАКЉУЧАК .......................................................................................................................
4 9
ЛИТЕРАТУРА ..................................................................................................................
5 0
3
УВОД
Прије око шездесет година, физичари су направили атомску бомбу, затим је први човјек слетио на Мјесец, појавио се микропроцесор који је покренуо револуцију у информационој технологији и телекомуникацијама. Информационе технологије су водећа сила промјена и водиће нас у „магичну“ будућност 21. вијека. У последњем вијеку научили смо много о томе како наука и технологија контролишу наш свијет. Данас тек почињемо да користимо ово знање, а пред нама је још много тога да се открије. У овом вијеку научна и технолошка унапређења ће нас водити задивљујућим брзинама. Једно од таквих унапређења је и нанотехнологија. Нанотехнологија је могућност управљања материјалима у нановеличини да би се могле створити структуре које имају нова својства због своје величине, облика и састава. Нанотехнологија ће донијети јаче, лакше, јефтиније и боље материјале, повећаће нутриционистичку вриједност хране, моћи ће да успори процес старења, да лијечење учини ефикаснијим, као и да уклања штетне материје из ваздуха који дишемо. Ово ће бити кључна технологија у 21. вијеку чији велики резултати се тек очекују у области медицине, војне индустрије, рачунарских технологија, енергетике, аутоиндустрије итд. Предмет овог рада је нанотехнологија. Овај рад чини седам дијелова у којима ће поближе бити појашњана проблематика везана за нанотехнологију и њен досадашњи развој, као и развој у будућности. У првом дијелу дат је осврт на настанак и историју нанотехнологије, као и на велика имена из ове науке која су дала свој допринос у дефинисању ове науке. Шире упознавање са самим појмом нанотехнологије слиједи у другом дијелу рада. С обзиром да нема јединствене дефиниције, овде су представљене најзначајније дефиниције нанотехнологије чији развој узима све више маха, захтијевајући при томе све већа улагања финансијских средстава као и све већи број људи који раде на њеном напретку. У трећем дијелу рада представљена је примјена нанотехнологије у областима у којима се предвиђа њен највећи утицај, а то су: медицина, ауто-индустрија, информатика, енергетика, прехрамбена индустрија и индустрија наоружања. Данас је велики број нанопроизвода доступан на тржиштима развијених земаља. У четвртом дијелу овог рада, пажња ће бити посвећена базичним производима на основу којих ће у будућности настати велики број других производа, који ће наћи своју ширу употребу у свим сферама живота. Иако унапређује свакодневни живот човјека у разним смјеровима, нанотехнологија, поред позитивних ефеката, има и негативне ефекте. Пети дио рада је посвећен управо тим позитивним и негативним утицајима нанотехнологије на људски живот и окружење. Наиме, на тржишту већ постоје производи који још нису довољно истражени, те као такви представљају потенцијалну опасност по човјека и његову животну средину. 4
У шестом дијелу су обрађена питања администрације и управљања нанотехнологијом. С обрзиром, да је нанотехнологија релативно млада наука, још увијек нема административну подлогу, те се из тог разлога треба осврнути и на приједлоге за рјешавање тог проблема. Седми дио рада представља предвиђања у вези са развојем нанотехнологије у будућности. Двије највеће прекретнице до којих би нанотехнологија могла довести су губљење функције новца и појава нових занимања заснованих искључиво на менталном раду, која ће потиснути потребу за многим данашњим занимањима.
5
1. ИСТОРИЈА НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ
Периоди наглог индустријског развоја у прошлости су увијек започињали открићем нових материјала, најприје гвожђа и челика, затим полимера, лаких легура, композитних материјала, полупроводника, керамике и на крају наноматеријала. Нанотехнологија се појављује као „индустријска револуција 21. вијека“. Еволуција схватања структуре материје траје од око 400. године п.н.е. и појаве атомизма, да би двадесетих година прошлог вијека постало јасно да је све око нас саграђено од свега 92 различита атома. Кроз сво то вријеме, а и данас, људи стварају своје алате и помагала за живот „грубом“ обрадом различитих сировина – резањем, бушењем, полирањем, варењем, токарењем итд. Касније се развијају скупе технологије обраде које се својом логиком не разликују пуно од наведених примарних поступака, али се разликују у финоћи обраде. Поступак увијек креће од великог према мањем. Када се схвати да је све састављено од атома и молекула, поставља се питање да ли је могуће напросто узети одговарајуће атоме и молекуле и сложити оно што нам је потребно? На примјер, све што је потребно за дијаманте налази се у угљенику, само атоме треба „мало“ пресложити! Потребан је само асемблер – миниробот који ће знати то да направи. Прије двадесетак година К. Ерик Дрехлер, садашњи професор универзитета у Станфорду, подстакао је развој молекуларне нанотехнологије која се темељи на концепту контроле позиционирања атома и остварења самоумножавања молекуларних стројева. Циљ је стварање било које жељене молекуларне структуре у складу са законима физике и хемије постављањем сваког појединачног атома на одговарајуће мјесто, а да при томе све буде и економично. Стварање наномашина се налази на самом почетку развоја, међутим, пуно тога указује да је тако сићушне производе могуће направити. Ако се таква предвиђања остваре, једног дана би могли имати суперкомпјутере џепне величине или сићушне молекуларне механизме који би могли поправљати болесне станице. Као праотац нанотехнологије означава се познати физичар и нобеловац Ричард Фејнман који је на свом предавању 1959. године на састанку Америчког физикалног друштва расправљао о основним проблемима манипулисања и контроле на малој скали величина, односно на примјеру записивања и читања података на што мањим површинама. Он већ тада не види препреке да се нпр. цијела енциклопедија Британика запише на површину главе игле. Термин „нанотехнологија“ је дефинисао професор са Токијског универзитета природних наука Хорио Танигучи 1974. године на следећи начин: „Нанотехнологија се углавном састоји од обраде, раздвајања, сажимања и деформисања материје једним атомом или једним молекулом“; стр. 26 [3]. Главн напредак учињен је 1981. године проналаском скенирајућег тунелског микроскопа (STM) који су 1982. године направили IBM-ови истраживачи Герд Бининг и Герхард Рорер (Gerd Binning, Gerhard Rohrer) који су награђени Нобеловом наградом четири године касније. STM је научницима први пут омогућио да погледају како материја изгледа на нивоу атома. Скенирајући тунелски микроскоп има оштри метални врх који завршава само једним атомом, а он прелази изнад онога што се 6
посматра. Слике које даје STM отвориле су потпуно нови поглед у разумијевање материје. Међутим, можда и важнија могућност STM-а јесте манипулисање атомима на површини материјала. То је први пут ефектно демонстрирано крајем 80-их година када су атоми ксенона поредани у натпис „IBM“ [8].
Слика 1. Натпис „IBM“ састављен од 35 атома ксенона 1989. године [41]
У 1980-им годинама основну идеју ове дефиниције много дубље је истражио др Ерик Дрехлер у својим књигама: Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology и Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation; и тада је термин „нанотехнологија“ добио данашње значење. Једна од препрека достизања нанотехнологије је недостатак ефикасног начина да се направе машине на молекуларној величини. Једна од Дрехлерових раних идеја је била “асемблер“, наномашина која би имала „руку“ вођену компјутером која би била програмирана да прави наредне машине. Савремени промотер нанонауке, односно технологије је Ентони Лејн, савјетник за науку и технологију бившег предсједника САД, Б. Клинтона. На савјету америчког владиног комитета за науку и технологију, фебруара 2000. године, изјавио је: „Ако бих се ја питао за области науке и инжењерства који ће највјероварније произвести највећи ефекат на сутрашњицу, ја бих тачку ставио на нанонауке и инжењерства“ [9]. Након овог јасног става, односно опредјељења америчке администрације, отпочела је лавина нано-иницијатива, најприје у Америци, а затим и широм свијета. Формирани су нано-центри и нано-институти, а Европска заједница је у оквиру свог 6. оквирног програма истраживања уврстила нанонауку у један од приоритетних праваца. Сматра се да ће нанотехнологија имати много већи утицај на друштво него што то данас имају полупроводничке технологије и био-технологије. Подсјетимо се да су производи полупроводничке технологије компјутери, аудио и DVD уређаји, ласерски системи, мобилна телефонија итд., уређаји без којих је данашњи живот незамислив. Многи истакнути научници сматрају да је нанотехнологија (у ширем смислу) прави одговор на кључне проблеме данашњице који уједно одређују будућност човјечанства. Тако 7
професор Ричард Смали (Richard Smalley) са универзитета Рице, добитник Нобелове награде за хемију 1996. године, у свом обраћању финансијерима сматра да се последице популацијског бума (нпр. енергетска и еколошка криза) могу ријешити првенствено развојем нанотехнологије. У међувремену, док скептици молекуларну нанотехнологију још доживљавају као научну фантастику, нанотехнологија, у ширем смислу те ријечи, креће се малим, али незаустављивим корацима.
8
2. ПОЈАМ НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ
Нанотехнологија и науке које су блиско повезане са њом привлаче много пажње. Експерти вјерују да ће нанотехнологија бити кључ могућих технологија 21. вијека. Перфикс „нано“ потиче од грчке ријечи „nannos“ што означава нешто сићушно, а под „нанотехнологијом“ се подразумијева истраживање и манипулација материјом у сфери испод 100 нанометара (nm), а један нанометар представља један милијардити дио метра, што значи да се ради о реду величина молекула и вируса. У поређењу са људском длаком, то је педесет хиљадити дјелић. Уобичајени канцеларијски папир дебео је чак 100.000 нанометара! Или други примјер, ако замислимо да смо повећали атом до димензија лоптице за стони тенис, онда би права пинг-понг лоптица била величине планете Земље на којој живимо. Тачка на крају ове реченице мања је од сто микрометара, а на њој има мјеста за чак милион атома [10]. Ријеч нанотехнологија употребљава се све чешће у разним значењима. С једне стране означава све што се одиграва на нано скали величина у слиједу опште минијатуризације макроскопских објеката ка све мањима и мањима, а с друге стране подразумијева стриктно стварање машина атом по атом, односно молекулу по молекулу, те се из овог разлога често назива и молекуларна нанотехологија. Десет спојених атома водоника имају дужину једног нанометра. Широм свијета, на институтима и универзитетима хиљаде научника истражује технологију на нивоу молекула, испитују градњу малих машина које се не виде голим оком, или су бар тако великих димензија као што је људска длака. То је нова индустријска револуција, наставак информатичке револуције на нивоу производње нових материјала и лијечења болести. Услед појаве све већег броја радова који говоре о промјенама које нанотехнологија може донијету у будућности, концепт нанотехнолошке револуције нашао је упориште не само у научној заједници, већ и у широј јавности. О нанотехнологији се нашироко говори, али ипак не постоји слагање у погледу дефиниције и границе нанодомена. Из различитих приступа слиједи и неколико различитих начина којима се нанотехнологија дефинише као: • • •
Технологија која се бави структурним јединицама величине до 100 нм; Технологија која се бави елементима микронске величине; Технологија која манипулише честицама на нивоу атома и молекула.
Поред њихове величине, још једна специфичност наноматеријала јесте велик однос додирне површине и запремине. Овај однос толики је да би еквивалент била кишна кап са површином величине фудбалског игралишта (100 x 70 м). Једна од најзаступљенијих дефиниција нанотехнологије је та да је она интердисциплинарна наука која укључује физику, хемију, биологију, науке о материјалима, као и широк скуп инжењерских дисциплина. Ријеч нанотехнологија, користи се као синоним и за науку и за технологију. Као наука, нанотехнологија проучава физичке, хемијске и 9
биолошке особине молекула и атомских честица. Нанотехнологија као технологија примјењује истраживања из наведених наука и различите инжењерске дисциплине за производњу материјала и функционалних система са посебним и једниственим особинама. Нанотехнологија као инжењерска дисциплина, односи се на технике и производе који укључују структуре нанометарских димензија, у рангу од 1 до 100 нанометара, а нарочито оне које трансформишу материју, енергију и информацију употребом нанометарских компоненти са прецизно дефинисаним молекуларним особинама [11]. Нанотехнологија фасцинира научнике због открића да материјали какве познајемо показују битно другачија својства када су смањени у нано величине. На примјер, инертни материјали попут платине постају катализатори, стабилни материјали попут алуминијума постану запаљиви, чврсти материјал попут злата на собној температури прелази у течно стање, а изолатори постају проводници као што је то случај код силикона. Такве нове могућности могу се изједначити са откривањем нових материјала, а нуде људском роду потпуно нове комбинације за напредак науке. Нанотехнологија нуди концепте рјешења за многе актуелне проблеме кроз примјену мањих, лакших, бржих и издржљивијих материјала, компоненти и система. Код нанотехнологије нестају границе међу најразличитијим наукама, зато се и означава као конвергентна технологија. На основу далекосежних и многобројних подручја примјене, сматра се да нанотехнологија има огроман потенцијал. Процјењује се да у свијету преко 50.000 људи ради у подручју нанотехнологије. Америчка National Nanotechnology Initiative процијенила је да је у 2005-ој години у свијету уложено 9 милијарди долара у нанотехнологију (у науку и у индустрији), с готово равномјерном расподјелом између земаља Азије, Европе и Сјеверне Америке. Између 1998. и 2003. године јавна улагања у Европи су повећана шест пута, а у Америци и Јапану осам пута. Свјетско тржиште нанотехнологија које су 2001. године већ представљале улагања у висини од 40 милијарди долара, 2010. године би требало, према америчкој Nacional Science Foundation, да досегну износ од 1.000 милијарди долара годишњих улагања. Такође се процјењује да би нанотехнологија до 2015. године могла покренути „економску револуцију“ вриједну билионе долара, дословно у свим секторима привреде [12]. Основни мото нанотехнологије је „запослити индивидуалне атоме или молекуле да конструишу функционалне структуре“. Нанотехнологија је прилично близу да произведе телевизијске екране и рачунарске мониторе димензија и величине обичног папира који се може ставити у џеп. Око 50 посто укупне свјетске електронике, те око 16 посто свих медицинских уређаја до 2014. године ће бити направњено нанотехнологијом [13].
10
Слика 2. Илустрација утицаја постојећих технологија и нанотехнологије на друштво [14]
Примјена нанотехнологије укључује научно-фантастичне концепте, од наноробота – сићушних машина који би могли путовати кроз људско тијело и уништавати вирусе или станице рака – до система похрањивања података величине коцке шећера у коју би могло бити спремљено дословно све што је икада написано. Предвиђа се да ће ненотехнологије бити кључне технологије у следећим областима: медицина и здравље, информационе технологије, производња и складиштење енергије, нови материјали, храна, вода и заштита околине, нове инструменталне технике и безбиједност, ауто индустрија, авио индустрија...
Слика 3. Тренд раста тржишта производа на бази нанотехнологије [14] Научници и припадници еколошких покрета ушли су у све оштрије сукобе око нове технологије која оперише на микроскопском нивоу, али би могла имати неслућено велике 11
последице за човечанство, па би сукоби могли зауставити муњевите успијехе нанотехнологије. Једна студија недавно објављена на универзитету у Торонту, чији су аутори истакнути инжењери у области нанотехнологије, процеса манипулације на атомима и молекулима на величини нанометра, тврди да она људима обезбјеђује моћ да „преуређују природу са лакоћом с којом деца слажу и растурају лего коцке“ [15].
12
3. ПРИМЈЕНА НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ
Иако у јавности постоји перцепција како су нанотехнологија и нанопроизводи нешто што припада далекој будућности и научно-фантастичним филмовима, чињеница је како се споменута технологија примјењује још од Другог свјетског рата. Већ тада су се с унутрашње стране топовских цијеви налазиле честице које су по својој структури биле нано-материјали, а чија је сврха била повећање тврдоће челика. Такође, из тог времена позната је примјена водљивих, прозирних, танких слојева на стаклима пилотских кабина, дебљине од неколико стотина нанометара, који су спрјечавали замрзавање стакла авиона. Будућност је већ почела, бројне ствари у домаћинству широм свијета већ данас садрже те „малене“ честице. Тако, на примјер, величина компоненти унутар компјутерског процесора све се више смањује, на наочарима и објективима фотоапарата и камера налазе се танки антирефлексивни слојеви, а може их се наћи и у USB-стиковима и ласерима итд. За многе индустријске дивове, производња на нано-скали је услов за преживљавање. Sony једнако као ST Mecroelectronics улажу 1,5 милијарди евра за производњу полупроводника израђених испод 90 нанометара. У текстилном сектору, планови се односе на метализовање влакана која могу садржавати енергију или проводнике. Аутомабилска компанија Mercedes продаје возила опскрбљена појачаним кочницама и дијеловима мотора са нанотубама угљеника, стотину пута отпорнијим од челика и шест пута лакшима. IBM производи транзисторе стотину хиљада пута тање од власи косе, док научници са универзитета Cornell у Сједињеним Државама и са института Curie у Француској раде на реализацији пројекта молекуларних мотора. Козметичка индустрија последњих година, такође производи наночестице цинковог оксида за побољшање трајности ружа за усне, титан оксида за филтрирање ултраљубичастих зрака или цирконијевог оксида за лак за нокте. Наноматеријали могу побољшати приносе енергетских система, омогућити складиштење водоника или направити дјелотворна термичка складишта. Умјесто новог феномена попут Интернета, нанотехнологија нуди нове могућности за хиљаде материјала који већ постоје, али који могу постати „интелигентни“. Наноперспектива требала би увести промјене у начине иновације, довести до реструктурирања бројних индустријских сектора, као што је већ био случај са информатиком, електроником и биотехнологијама. Различите дисциплине требале би се ујединити да би боље дејловале у међупростору између живе и неживе материје.
3.1. Нанотехнологија у медицини 13
Можда највише обећава примјена нанотехнологије на пољу здравства. Напредак у нанотехнологији понајвише долази из лабораторија у високо развијеним земљама. Међутим, и научници у неким земљама као што су Кина, Индија и Бразил, укључени су у таква истраживања. Нанотехнологија би могла помоћи у терапији болести. На примјер, како истиче Piotr Grodzinski из Америчког националног института за рак, нанотехнологија би постојеће лијекове могла учинити дјелотворнијима. „Могле би се развити методе за доставу лијека тачно на мјесто тумора, што би, у многим случајевима, значило мању дозу лијека, а да га ипак буде више тамо гдје он дјелује. Истовремено, смањиле би се нежељене пропратне последице узимања тог лијека, јер би га у читавм организму било мање“ [16]. Биоинжењери са Duke универзитета развили су једноставну и јефтину методу уношења лијекова у сам рак на наноскали доставних опрема. Цијели процес тестиран је на животињама и утвђено је да ова нова наноформула може елиминисати туморе после само једног третмана. Након достављања лијекова у тумор, опрема или, како их другачије зову, „возила“ за доставу лијекова у организам, разбијају се у безопасни нанопродукт, смањујући тако ризик токсичности за примаоца. Наносистем испоруке постао је невјероватно атрактиван за истраживаче због своје способности да ефикасно допре у тумор. С обзиром да су крвни судови који снабдијевају тумор порозни, за разлику од нормалних судова, наноформулатори могли лакше ући у њих и тако се акумулирати у ћелијама тумора. То значи да велике дозе лијекова могу бити испоручене, повећавајући тако своју способност уништавања рака, а смањујући нежељена дејства која су повезана са системом хемотерапије. Наномедицина је толико узнапредовала да се сада нека обољења могу лијечити искључиво на нивоу једне ћелије. Научници са Рајс универзитета (Rice University) открили су нову технику за издвајање појединих обољелих ћелија и уништавање истих уз употребу ласера и наночестица. Користе се ласери да би се створили наномјехурићи златних честица унутар самих ћелија. При тестирању ћелија рака, научници су пронашли начин да подесе ласер да ствара мале, свијетле мјехуриће који су видљиви, али безопасни, и велике мјехуриће који имају задатак да разоре болесну ћелију. Третман на само једној ћелији је највеће достигнуће наномедицине до сада, тако да овај приступ много тога обећава. Идеја је да се уоче и третирају нездраве ћелије прије него што болест напредује до те тачке да је пацијент веома болестан. Лијечење би се спроводило у првој фази настанка болести, тако да она не би имала времена да се развије. Пацијентима обољелим од кардиоваскуларних обољења, којима пријети инфаркт или ампутација због стварања крвних угрушака у артеријама или сужавања крвних судова, неопходна је уградња бајпаса. Као бајпас, односно премошћење тог оштећеног дијела крвног суда, може се искористити или дио здраве вене која се узима са ноге, или, ако пацијент нема здраве вене (а то је сваки трећи), користи се пластична справица, вјештачка артерија или вена – графт (калем). Међутим, ти пластични калеми који се тренутно користе су сувише крути да би „пулсирали“ док крв струји кроз организам у ритму откуцаја срца и нема их у малим величинама, због чега нису довољно дјелотворне. Вјештачка артерија коју су 14
креирали британски научници увешће револуцију у кардиохирургију. Крвни суд од полимера који спрјечава прављење крвних угрушака по свом облику и флексибилности највише подсјећа на кратку шпагету. Због тога је ефективнији од синтетичких артерија које су подложне згрушавању и сувише круте да би пратиле пулсације срца. С унутрашње стране ова „шпагета“ има облогу – наслагу од милиона минијатурних бодљица, од којих је свака хиљаду пута тања од људске длаке, које привлаче матичне ћелије. Када једном уђу у артерију, матичне ћелије расту и стапају се у ендотел – скуп ћелија који облаже здраве крвне судове. Оне обложе комплетну унутрашњост вјештачке артерије, што је онда чини еластичном и спречава формирање угрушака крви. Истраживачи су управо добили пола милиона фунти од Велком здравственог фонда да би почели истраживања на људима. Они ће с операцијама почети ове године, тако да би до краја 2010. године требало да добијемо васкуларне графтове – артеријске и венске, као и стентове израђене захваљујући новој нанотехнологији [17]. Нове карбонске нанотубе могу обновити нервно ткиво уз помоћ специјалних наноблокера који се постављају као препрека изазивачима нервних обољења. Карбонске нанотубе имају многе могућности, а једна од њих је и обнова људског нервног система. Скорашња истраживања показала су да карбонске нанотубе могу помоћи при обнови нервног ткива или побољшати лијекове који утичу на овај систем и спрјечавају многе болести које су настале услед обољења истог. Тумор мозга је обољење које је све присутније у данашње вријеме. Операције које се врше да би се тумор одстранио често нису толико успијешне јер хирурзи нису у могућности да одстране цијели рак јер га не виде, тако да он и даље наставља да се шири. Истраживачи са Универзитета у Вашингтону спријечили су ширење тумора мозга убризгавајући 33 нанометра дугачке флуоросцентне нанодјелиће повезане са флуоросцентним молекулима у крвотоку, што је поставило безбједне баријере против овог обољења. Дјеловање нанодјелића види се преко оптичких слика које се користе током операције. Ове нано-слике, такође, могу помоћи око проналажења рака (нешто као навигација). Досадашња резолуција слика има максимум од 1 милиметра. Нанодјелићи могу побољшати слику и до 10 пута више. Ова нова технологија ће у великој мјери помоћи хирурзима да открију почетне фазе ове опаке болести и да приликом операције одстране све заражене ћелије. Биолошки безбједна нанотехнологија је у последње вријеме једна од главних тема истраживача и научника. Истраживачи са Универзитета Лунд у Шведској успјели су по први пут да спроведу успијешан експеримент са такозваним наножицама. У будућности се очекује да ће бити могуће уградити нанољествичасте електроде у мозак да би се побољшало учење и меморија, убрзало и успијешно спровело лијечење, третирали пацијенти са хроничним болестима као што је депресија и тешким обољењима као Паркинсонова болест. Један научник из САД-а, Џон Курцвејл (John Kurzweil) тврди како се наша сазнања о генима и компјутерској технологији сваким даном све више шире. Он сматра да би нам, пропорционално количини знања које стичемо, нанотехнологија могла омогућити замјену свих виталних органа, и да би то могло постати доступно већ за 20 година. Курцвејл наводи 15
да иако се његове тврдње могу чинити претјеране, умјетна гуштерача и неуро импланти су већ доступни на тржишту. Своју теорију он назива „Законом убрзаних података“. „Ја и многи други научници сматрамо да ће у периоду од 20 година људи имати могућност репрограмирања начина на који функционише наше тијело, тако да ћемо моћи зауставити старење, па чак се и подмлађивати. Нанотехнологија ће нам омогућити да живимо вјечно. Генерално гледајући, нанороботи ће замијенити крвне станице и обављати њихов посао хиљаду пута ефективније. Захваљујући томе моћи ћемо извести Олимпијски спринт у трајању од 15 минута без узимања даха или ронити сатима без кисеоника. Нанотехнологија ће проширити наше менталне капацитете до таквих граница да ћемо моћи написати цијелу књигу за свега неколико минута. Ако будемо жељели да упловимо у виртуелну реалност, нанороботи ће искључити мождане сигнале и одвести нас гдје год желимо“ објашњава Курцвејл [18].
3.2. Нанотехнологија у аутоиндустрији У аутоиндустрији нанотехнологија је можда највише дошла до изражаја јер се користи готово на сваком сегменту возила. Прије неколико година Мерцедес је постао први произвођач који је у понуду увео нано-боје које су отпорне на гребање и не задржавају нечистоће и воду, а већина произвођача користи неку врсту нанопроизвода при изради појединих компоненти. Главне предности, то јест, сврха нанопроизвода у аутоиндустрији, јесте смањење загађења и уштеда новца. Прије свега, у томе главну улогу играју нанокерамички адитиви за гориво и мотор који одржавају и чисте систем довода горива у мотор те штите тарне површине, смањујући напрезања приликом хладног старта и тако продузавају вијек трајања мотора. Наносредство за полирање лака аутомобила спрјечава накупљање нечистоћа, инсеката и воде на аутомобилу, накупљање кочионог праха на фелгама и штити боју од мањих механичких оштећења. Чишћење готово да неће бити потребно, док је за прање потребан млаз чисте воде без икаквих детерџената. Производ који иде „руку под руку“ са нанопроизводима је Fuel Optimiser. То је врло једноставан уређај који на провјерен начин омогућава уштеде горива од 5 до 20%. Он омогућава боље спајање молекула горива са молекулима кисеоника у мотору и на тај начин омогућава боље искориштавање горива. Нанотехнологија спречава огреботине новом технологијом нанобоја, које садрже анорганске силиконске честице повезане са органским полимером. Знатно се повећава површинска тврдоћа боје, јер за разлику од обичне боје, која се састоји од органских молекула са дугачким ланцима угљеника, нанобоја садржи анорганске честице повезане са органским полимером. Те анорганске честице нанотехнологијом је могуће тако густо повезати да површина лака постаје врло тврда и отпорна на огреботине. Јасно, то се не односи на ситуације када неко намјерно жели загребати боју, међутим, и тада је браздање 16
боје веома отежано. Нанобоје су и вишеструко отпорније на корозију од класичних боја. Оне на површини формирају мрежу ћелија чија пигментација зависи од напона који влада у систему те се лако може мијењати нијанса боје. Нова ће боја бити знатно отпорнија на прљање за што постоји логично објашњење – површина класичног лака, како год глатко изгледала, врло храпава. На те неравнине хвата се нечистоћа, а то је код нанотехнологије неколико пута мање.
3.3. Нанотехнологија у информатици Користећи електронски микроскоп STM (Scanning Tunnelling Microscope) за посматрање појединачних атома на ниским температурама, стручњаци IBM-а су запазили да њиме могу да помијерају појединачне атоме ксенона. IBM-ови научници открили су начин на који могу да управљају атомима што им може помоћи у узградњи изузетно малих уређаја за складиштење података. У нанотехнологији се ради са честицама које су неколико десетина хиљада пута мање од дебљине људске косе. То значи да ће овладавање помијерањем атома бити од кључне важности у изградњи оваквих уређаја у будућности. У даљим истраживањима IBM-ови људи покушавају да овладају магнетним карактеристикама атома. Ако у томе успију, моћи ће да производе уређаје за складиштење података који ће имати изузетну густину записа на нивоу атома. Револуцију рачунарских технологија условио је изузетно брз развој интегралних кола на бази силицијума, који је отворио врата напретку још незабиљеженом у историји цивилизације. Силицијумски микропроцесори постају све бржи и моћнији захваљујући сталном повећавању броја компоненти у интегралним колима, а нови модели разноврсне рачунарске опреме појављују се таквом брзином да их с потешкоћама прате и најбоље упућени познаваоци. О оваквом темпу развоја говори славни Муров закон, назван по оснивачу Интела Гордону Муру (Gordon Moore), који каже да се број електронских компоненти на микропроцесору удвостручује сваких 18 мјесеци. IBM је објавио да су његови истраживачи направили први цјеловити електронички интегрисани склоп темељен на једној јединој молекули – угљениковој наноцијеви. Ради се о новом материјалу за који се надају да ће донијети боље перформансе у односу на данашње класичне силицијумске полпроводнике. У последњих педесет година рачунарска индустрија ослањала се на могућност смјештаја све већег броја електроничких склопова на један силиконски чип како би чипови били што моћнији. Како су научници предвидјели да се приближава дан када се тај број више неће моћи повећавати, сада се интензивно проучава кориштење нанотехнологије, а све у сврху даљег напретка и производње. Подручје нанотехнологије укључује стварање и склапање нових врста молекула и структура чије се димензије мјере у милијардитим дијеловима метра. Изгледом налик на микроскопски мален смотуљак жице, угљеникове наноцијеви су 50.000 пута тање од власи 17
људске косе. Међутим, имају јединствена својства која им могу омогућити провођење струја више густоће од „цјевовода“ у данашњим транзисторима, а осим тога, захваљујући мањим димензијама, омогућују даљњу минијатуризацију. У погледу меморије као што је компакт диск (CD) замијенио флопи дискове као примарни медиј за пренос и похрањивање података, тако је врло могуће да холографски склопови једног дана замијене данашње тврде и магнетне дискове. Магнетне траке, CD и DVD дискови похрањују битове података у двије димензије, дакле користе само површину. Холографске меморије би поред површине требало да користе и запремину, односно све три димензије, а све с циљем повећања капацитета и брзине преноса података. Холографска меморија, омогућава снимање око 1 ТБ (терабајта; 1000 гигабајта) података на кристал величине коцке шећера, а то је као капацитет око 1000 компакт дискова. У Лас Вегасу, фирма InPhase (која је упоредо са IBM-ом направила највише напретка у области холографске меморије), представила је први функционални холографски уређај по имену Tapestry. Прототип је садржавао 300 гигабајтни диск који може похранити преко 35 сати видео записа високе резолуције, а све то на једном холо диску од 12 цм [19]. Даљи развој ове технологије ће у многоме зависити од општег напретка на пољу нанотехнологије. Наука константно ради на што мањим димензијама чипова за рачунаре које ће пратити што већи обим меморије. Наноматеријал који се добија комбиновањем неких метала и керамике може омогућити и малу димензију чипа и велику меморију истог. Предност му је у томе што се као такав може употријебити у многим другим пољима и побољшати неке од већ постојећих материјала. Инжењери са државног Универзитета Сјеверне Каролине направили су материјал који би омогућио настајање компјутерског чипа величине нокта који је једнак броју од 20 високо дефинисаних DVD-а или 250 милиона страница текста. Занимљив је и примјер у коме су израелски научници успјели отиснути Библију на чип мањи од врха игле. Хебрејска верзија Библије садржи 300 хиљада ријечи, а отиснута је на силиконски чип прекривен слојем злата. Циљ пројекта био је пробудити занимање младих за нанотехнологију. Досад је рекорд за најмању копију држала Библија која мјери 2,8x3,4x1 центиметара и тежи 11,75 грама, а садржи 1514 страница. Ова нано-Библија отиснута је на силиконски чип дебљине свега 20 нанометара.
3.4. Нанотехнологија у енергетици Нуклеарна енергија, без обзира на страх и одбојност коју изазива, има велике изгледе као енергент будућности. Модерне и сигурне, нуклеарне електране нуде јефтину и чисту енергију. Међутим, поставља се питање, шта радити са нуклеарним отпадом? Чини се да нанотехнологија нуди одговор и на то питање. Liviu Popa-Simil, бивши нуклеарни инжењер тврди да би претварање нуклеарне енергије директно у електричну могла бити кључ решења, а радиоактивни отпад више не би 18
био само отпад, него вриједан извор енергије. Материјали који могу претворити радиоактивно зрачење у електричну енергију могли би започети нову еру у употреби нуклеарне енергије. Данашња технологија за сада нуди производњу електричне енергије загријавањем паре која покреће турбине, а које опет покрећу генераторе. У овом претварању много енергије неповратно одлази у околиш, а попратно зрачење тренутно представља нерјешив проблем. Материјали који се тренутно испитују могли би извући и 20 пута више енергије из радиоактивног отпада, него што то могу постојећи термоелектрични материјали, који претварају топлоту директно у електрицитет. Испитивања се врше на полочицама од угљеникових наноцијеви у комбинацији са златом и окружене литијум-хидридом. Радиоактивне честице које погоде злато распршују се у „пљусак“ електрона високе енергије. Електрону потом пролазе кроз угљеничне наноцијеви и улазе у литијумов-хидрид, одакле се крећу према електродама и тако настаје електрична струја. Нажалост, можда ће проћи десет или више година док се не појави први употребљив примјерак уређаја који ће имати погон заснован на овој технологији. Научници већ десетинама година покушавају пронаћи начин како сунчеву свјетлост ефикасно претворити у електричну енергију. То се углавном, више или мање успијешно, постиже употребом соларних ћелија, међутим, нова открића научника са универзитета у Пенсилванији бацили су ново свјетло на овај проблем. Професор Дон Бонел (Dawn Bonell) и његове колеге премазали су стаклену подлогу с наночестицама злата осјетљивим на свјетлост, смањујући удаљеност међу самим честицама. Научници су тада стимулисали проводљиве електроне оптичким зрачењем и створили „површинске плазмоне“ који побуђују електричну енергију на молекулима материјала, тј. на његовој површини. На тај начин површински плазмони повећали су фактор производње струје од 4 до 20% [20]. Откривен је и начин како се може побољшати учинковитост водоника убацивањем у нанопоре, гдје се може поспремити под мањим притиском. Такви резервоари могу послужити да аутомобил пређе до 8000 км са једним пуњењем. Међутим, најзначајнији допринос се очекује у водониковим ћелијама. Наиме, једини економски исплатив начин добијања водоника данас је из угљоводоника, тј. фосилних горива, јер је електролиза водоника из воде јако скупа. Ако би нанотехнологијом била побољшана учинковитост на задовољавајућу мјеру, то би био најзачајнији допринос енергетици. Биогорива ће у будућности играти важну улогу у домену одрживог горива и рјешења у производњи енергије. Др Џејмс Палмер (James Palmer), професор хемијског инжењеринга са Техничког универзитета у Луизијани, дошао је на идеју унапређења и финансијских бенефита у домену производње биогорива уз употребу нанотехнологије у побољшању процеса стварања целулозног етанола. Целулозни етанол има потенцијал да умањи емисије гасова стаклених башти и до 86%, а данашње технике стварања етанола од кукуруза смањују ове емисије само до 19% [21]. Нанотехнолошки процеси развијени на Универзитету у Луизијани могу да имобилишу скупе ензиме који се користе за преиначење целулозе у шећере, уз могућност њихове употребе и до неколико пута, а уз значајну редукцију укупних трошкова процеса. Уштеда се процјењује на износ између 32 милиона долара за сваки погон целулозног етанола, до укупних 7,5 билиона долара на нивоу државе, уколико се постигне 19
федерално заснован циљ од 16 билиона галона целулозног етанола [21]. Овај процес би могао бити примјењен у оквиру различитих комерцијалних окружења и имобилисати бројне варијанте мјешавина ензима за производњу.
3.5. Нанотехнологија у домаћинству Комерцијализацијом нанотехнологије производи за заштиту разних површина доступни су сваком домаћинству. Нанопроизводи за домаћинства дијеле се у двије основне групе: •
Премази за неупијајуће површине (стакло, керамика, метал, пластика...)
•
Премази за упијајуће површине (текстил, кожа, дрво...) [22].
Препоручује се третирање готово свих површина у кући или стану. Најдјелотворнија заштита, односно учинак биће у просторијама које се највише прљају – кухињама, купаоницама и дневним боравцима. Све стаклене и керамичке површине третиране нанопремазима дуготрајно ће бити заштићене од прљања, оксидације и каменца. Иначе мукотрпно одржавање тих просторија постаће лакше, брже и јефтиније. Премаз на вањској страни прозора постаће самочистећи. Неће остајати трагови кише, мушица, ни прашине. Уз уштеду времена и новца, нанопремази у кухињама и купаоницама неће дозволити развој бактерија, ни гљивица. Нанопремази за неупијајуће површине своју примјену имају и на столовима, полицама и осталом намјештају, а изузетно их је добро примјенити на телевизорима, мониторима и осталој техници. Осим заштите од прљања, антистатички ефекат одбијаће прашину. Упијајуће површине посебно су осјетљиве на воду и прљавштине. Чишћење кожне или текстилне фотеље захтјева много времена и скупих средстава. Након заштите нанопрепаратима површина је заштићена од свих врста нечистоћа, постојана је на УВ зраке, дуже ће задржати изворне боје и одржаваће се само влажном крпом, без икаквих додатних детерџената. Како нанопремаз изузетно добро одбија воду, идеалан је за третирање обуће, рукавица, кишобрана, капа, јакни итд.
3.6. Нанотехнологија у прехрамбеној индустрији Нема сумње да је нано технологија отворила нове путеве и могућности за њену потенцијалну примјену у многим подручјима, па тако и у прехрамбеној технологији. Занимање и истраживања у подручју нанотехнологије снажно су се појачала последњих година. Милиони долара од влада појединих развијених држава и индустрије су се потрошили за примјену нанотехнологије у пољопривредној производњи, производњи хране, 20
сигурности хране, паковању, праћењу кретања прехрамбених прозвода у цијелом ланцу хране и сл. Иако сектор хране и пољопривреде већ кориси молекуле нанодимензија, број такозваних, нанопрехрамбених производа, у овом часу, релативно је мали. Прије него што велики број пољопривредних нанопроизвода изађе на тржиште, од велике важности је водити рачуна о могућем учинку, позитивном и негативном. Рачуна се да ће већ до 2015. године укупан обим производње прехрамбених производа заснованих на нанотехнологији, достићи вриједност од 2,3 билиона долара, а у тој производној грани ће бити запослено више од два милиона радника [23]. Нова открића на подручју нанотехнологије омогућиће продужавање рока трајања запаковане хране, те ће утицати на окончање свјетске глади због примјене у пољопривреди. Паковања од наноматеријала требала би убијати бактерије и спречавати кисеоник да уништава храну, а наноматеријали би истовремено обогаћивали храну витаминима и другим додацима. Пољопривредници би могли програмирати наноматеријале да испуштају гнојиво у најбоље вријеме за усјеве, а истовремено би их технологија обавјештавала о болестима биљака. Активисти упозоравају како још увијек није познат утицај нанотехнологије на здравље, међутим научници сматрају како ће она ускоро замијенити критиковано генетско модификоване производе у пољопривреди.
3.7. Нанотехнологија у индустрији наоружања Посебна бољка сваке нове технологије је њена примјена у наоружању. Пентагон издваја 300 милиона долара годишње за нанотехнолошка истраживања. NASA за те намјене издваја 42 милиона долара годишње [24]. На Универзитету у Тексасу развијени су мишићи од наноцјевчица који су бржи и јачи од природних, те се могу користити за умјетне удове везане за пројекте супер-војника. У сарадњи са NATO-ом, развијају се свемирска оружја углавном темељена на нанотехнологији. Такође, развијају се минијатурни, покретни, независни сензори који могу продријети у заштићене и удаљене објекте непријатеља. DynCorp је 2000. године обавила тестирање сензора темељених на MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) сензорима испаљеним из пушке. Америчко Министарство одбране развија паметне облаке, који су у ствари мали роботи величине инсекта. Милиони таквих направа могу се испустити на непријатељску територију и искористити за извиђање или уништавање циљева. Наночестице у сличним облацима могу омести електронске и комуникацијске системе, утицати на невидљивост и сл. Циљ DuPont-а је створити борбено одијело које ће бити непробојно, лагано, удобно, опремљено са комуникационим системом, надзором здравственог стања и, можда, појачавањем способности војника. Само-састављејуће хемикалије које имају меморију могу бити опасне и за околиш. Теоријски се може пустити нано-агенс који може разградити непријатељско оружје. Ако нанотехнологија дође у погрешне руке, могу се развити и нанороботи који би могли бити опасни и за своје створитеље. У Кини се у нанотехнологију 21
годишње улаже преко 3 милијарде долара, а у Јужној Кореји 2 милијарде. Прва свјетска сила биће она која прва овлада нано-оружјем [24]. Израел користи нанотехнологију да би развио минијатурну беспилотну летјелицу на даљинско управљање величине стршљена, која ће бити у стању да детектује, фотографише, па чак и усмрти своје мете. Сићушна летјелица, названа „биотски стршљен“, је смртоносна направа, способна да испаљује минијатурне ракете. Робот може да лети кроз уске пролазе у пренасељеним палестинским градовима и да остане незапажен.
Слика 4. Минијатурни робот инсект [25]
Вјештачки стршљен је дио пројекта који је иницирао замјеник премијера Шимон Перес. Он је добио задатак да окупи тим израелских стручњака који ће радити на развоју футуристичких направа уз помоћ нанотехнологије. Израелски стручњаци раде и на другим идејама, укључујући минијатурне сензоре за откривање бомбаша-самоубица на основу мириса, топлоте и тежине експлозивног материјала, као и „супер-рукавице“ које кориснику дају снагу робота. Перес је за овај пројекат добио „зелено свјетло“ од израелског премијера и тренутно прикупља новац од међународних инвеститора. „Рат у Либану указао је на потребу малог наоружања“, изјавио је Перес једном листу. „Није логично слати авион који вриједи 100 милиона долара на терористу самоубицу. Зато развијамо футуристичко наоружање“, додао је он, истичући да у том пољу лежи будућност [26]. Он је, такође, казао да се први прототипови очекују за три године. Сматра се да је Израел, заједно са Великом Британијом и САД, водећа земља на пољу нанотехнолошког истраживања. Садашњи војни роботи су све трајнији, моћнији, прецизнији, а тренд је да постану што више аутономни и да доносе одлуке на основу уграђених команди – без страха, жаљења или жеље за осветом или неке друге људске емоције. Око 40 земаља прави војне роботе. 22
Мотив је – смањити жртве, јер „када робот погине не морате да пишете писмо његовој мајци“, ријечи су једног од америчких команданата.
23
4. НАНОПРОИЗВОДИ
Краљевско друштво Велике Британије и Краљевска академија за инжењеринг навели су листу производа који укључују неку врсту наноматеријала који су већ доступни у богатијим државама: 1. Креме за сунчање и козметика. Титан-диоксид и цинк-оксид на нанонивоу су прозирни за видљиву свјетлост, а одбијају или апсорбују ултраљубичасту свјетлост. Стога компаније Johnson&Johnson и L’Oreal производе невидљиве креме за сунчање. Жељезни оксид (фероксид) на нанонивоу се користи у ружевима за усне као пигмент. 2. Влакна за одјећу, мадраце, меке играчке све се више израђују на нанонивоу. То омогућава управљање порозношћу, а производи могу бити водонепропусни, прозрачни или промијењени на начин који је потребан. Nike, Dockers, Savane, DKNY, Benetton, Levi's, Woolmark укључују неке нове наноматеријале у своје производе. Ускоро се могу очекивати производи који не упијају дувански дим или зној при вјежбању. Bayer користи спреј за наношење микроскопског слоја на ципеле који улази у материјал и испушта парфем. 3. Могуће је направити самочистеће заходске прозоре и шкољке јер титан-диоксид на нанонивоу одбија воду и бактерије. Први такав производ представила је британска компанија Pilkington. 4. Нанокристали од тантал или титан-карбида већ су пронашли примјену у бушењу рупа на матричним плочама. 5. У ЕУ је 2004. године дозвољена пробна примјена боје која апсорбује ултраљубичасто зрачење како би ту енергију искористила за претварање нитроген-оксида из атмосфере у натријумску киселину која се једноставно опере. Тако се смањује загађење зрака. Исто тако постоје анти-графитне боје. Те производе понудила је фирма Millennium Chemicals. 6. General Motors користи наноматеријал помијешан с пластиком (нанокомпозит) како би смањио тежину возила, а самим тим и потрошњу горива. 7. Катализаторска својства наноматеријала врло су важно подручје. Примјена зеолита у прочишћавању нафте донијела су САД-у уштеду од 8 милијарди долара. 8. IBM је увео нову генерацију рачунарских тврдих дискова који користе сендвич од материјала дебелих свега неколико атома. 2004. године чипови се већ састоје од 130 нм широких структура. Нови литографски поступци редукују димензије на 90 нм. 9. Наночестице састављене од калцијум-фосфата и протеина, користе се као блокатори у танким каналима зуби како се не би осјећала бол од хладне хране [24].
24
У овом раду се, ипак, нећемо задржавати на овим производима него ће већи нагласак бити на производима преко којих ће нанотехнологија имати много већи утицај на готово све људске активности. Ти производи су: •
Наноробот;
•
Нанокристал;
•
Наногенератор;
•
Наноцијеви;
•
Нанотранзистор;
•
Свијетлеће диоде.
Развојем ових базичних производа у будућности ће се добити велики број готових производа који ће имати примјену у свакодневном животу готово сваког становника на планети Земљи.
4.1. Наноробот Користећи електронски микроскоп STM, о којем је већ било ријечи, за посматрање појединачних атома на ниским температурама, запажено је да се њиме могу помијерати појединачни атоми ксенона. Помијерање атома на тај начин би било веома компликовано, скупо и дуготрајно. За помјерање атома би више одговарало мноштво минијатурних уређаја (асемблера) који су способни да помјерају атоме. Ерик Дрехлер (Eric Draehler) описује асемблере као уређаје који имају минијатурне роботске руке под контролом рачунара. Они би били у стању да управљају положајима атома, у циљу контролисања и одређивања прецизне локације на којој се одвијају хемијске реакције. Генерално, приступ би дозволио конструкцију великих и прецизних објеката као резултат прецизно контролисаних хемијских реакција у којима се објекти граде молекул по молекул. Асемблери би могли да извршавају и такве инструкције помоћу којих би направили своје копије. Из тог разлога, они би били јефтини. Последњих година врше се интензивна истраживања на пољу реализације минијатурних робота који би се користили у разним областима. Назив нанороботи потиче од чињенице да су то справе које су по димензијама величине нанометра. Изазови са којима се инжењери и научници сустећу су велики. Једна од првих примјена наноробота је била у медицини.
25
Слика 5. Наноробот за рад на ћелијама [27]
Нанороботи треба да буду довољно мали и покретни да би се кретали кроз човјеков крвни систем који је изузетно сложен и који се протеже кроз мрежу вена и артерија. Роботи морају посједовати способност преношења лијекова или минијатурних алатки. Ако се узме у обзир да ове направе не треба заувијек да остану у тијелу пацијента, мора се наћи начин како да се елиминишу из тијела домаћина. Напредовање наномедицине може убрзати процесе лијечења и опоравка пацијената. Нанохирургија је најновији вид оперисања пацијента са изузетном прецизношћу која до сада није могла да се успостави. Хирурзи ће, када је ријеч о овом виду лијечења и оперисања, бити само у улози посматрача операције. Најважнија ријеч у хируршком рјечнику управо и јесте прецизност, јер од ње зависи успијех обављене операције, као и пацијентов живот. Током операције наноробота, хирург би имао улогу надгледања његовог рада и контролисања да нешто не крене како није предвиђено. Уколико се деси да овакви нанороботи заиста замијене успијешне хирурге, они неће бити баш беспослени. Увијек ће бити потребан неко од доктора ко ће надгледати и усмјеравати цијели процес операције и касније водити бригу о опоравку пацијента, што робот свакако, још увијек, не може да ради. Могућности примјене наноробота су бројне, али су нанороботи за примјену у медицини пар година далеко од реализације. Данашњи микророботи су само прототипови, без способности да се користе за медицинске задатке. У будућности, нанороботи би могли да изврше револуцију у медицини. Вјерује се да су полу-аутономни роботи на видику, могу се имплантовати, могу да патролирају у тијелу и да реагују ако настане неки проблем. За разлику од акутног третмана, могли би да остану у организму заувјек. Будућа примјена наноробота би се састојала у ојачавању организма како би био отпорнији на болести, како би му се повећала снага, па чак и интелигенција. 4.2. Нанокристал 26
Квантна тачка или нанотачка је полупроводничка наноструктура код које су носиоци наелектрисања локализовани у сва три просторна правца. Квантне тачке се састоје од неколико стотина до неколико стотина хиљада атома и на тај начин представљају мост између чврстих тијела (кристала) и појединог атома. Због нанометарских димензија, за разлику од чврстих тијела код којих се већина атома налази у унутрашњости, код квантних тачака је однос броја атома на површини и унутрашњости много већи. Управо због изражене функције површинског ефекта и појаве квантних ефеката при димензијама величине таласне дужине електрона, квантне тачке по правилу имају другачије особине од особина материјала од којих су направљене. Оне имају комбиноване особине чврстих тијела и атома, па су отуда познате и као „вјештачки атоми“ [28]. Нанокристал је наноскопска честица која садржи до неколико хиљада атома који су уређени у кристалну структуру. Како кристални поредак мора завршити на површини нанокристала, површински атоми имају мање сусједних атома од оних близу зентра нанокристала. Облик нанокристала је такав да минимизира слободну енергију или површинску напетост. Због велике изложене површине, нанокристали могу бити хемијски веома активни и нестабилни. На примјер, нанокристали сребра су врло учинковити против микроба. Нанокристали су често елементи од којих се граде наноструктурисани материјали. Научници су успјели да, коришћењем гумених печата, на површину нанесу квантне тачке – мале кристале који емитују свјетлост. Ова техника им омогућава да редове различито обојених тачака поставе једне поред других, што је кључни корак у развоју колор дисплеја од квантних тачака, од којих се очекује да буду тањи, флексибилнији, свјетлији, оштрији и енергетски ефикаснији од равних LCD панел дисплеја. Дисплеји засновани на овој техници могли би се појавити на тржишту већ 2011. године по прихватљивим цијенама [30]. Квантне тачке су полупроводнички кристали широки 3-12 нанометара који емитују свјетлост различите боје у зависности од састава и величине. Погодне су за израду дисплеја јер користе од једне петине до једне десетине електричне енергије потребне за напајање LCD екрана који захтијевају позадинско освјетљење да би освјетлили своје пикселе. У савременим медицинским лабораторијама, нанокристали ће се користити као маркери за откривање одређених гена и бјеланчевина у ћелијама. Када се прикаче на антитијела која препознају ћелије рака, помоћи ће да се обољела мјеста лако уоче, као код миша на слици 6 [31].
27
Слика 6. Нанокристали за откривање болести код миша [31]
Стакло, на лијевој страни слике, прекривено је слојем нанокристала (слика 7) који глаткој површини додају мноштво врло ситних шиљака. Зато је додирна површина између стакла и воде смањена и више није довољна да би стакло могло да се накваси. Смањена је и додирна површина с честицама прашине, које не могу да се задрже, већ се спирају заједно с водом. Праве се и текстилна влакна са оваквим особинама, која се не прљају, нити могу да се наквасе.
Слика 7. Стакло, прије и после третмана нанокристалима [32]
4.3. Наногенератор Истраживачи Технолошког института државе Џорџије објавили су да су саградили функционални наногенератор који користи механичку енергију сопственог окружења за производњу једносмјерне струје. Ово достигнуће могло би да отвори пут ка развоју микроскопски ситних машина за разне намјене. Саграђени наногенератор нема магнет и намотаје жице, нити обртне дијелове. Његов концепт заснива се на принципу пиезоелектрицитета, односно особине неких материјала да под механичким притиском дају 28
слабу струју. Генератор изгледа као кутијица са еластичним поклопцем и дном прекривеним танким слојем цинковог оксида у које су пободене наножичице од истог материјала.
Слика 8. Наногенератор [33]
Еластични поклопац са своје унутрашње стране има хиљаде малих шиљака од силикона прекривених платином. Када нека спољна механичка сила – притисак ваздуха, притисак крви у крвним судовима, само човјеково кретање или неке друга вибрација, дјелује на механички поклопац кутијице наножичице од цинковог оксида додирују шиљке од силикона и предају им свој електрични набој, па се између поклопца и дна кутијице јавља разлика у напону. Овај напон довољан је да производи енергију за пуњење мобилног телефона или константно напајање МП3 плејера. За разлику од материјала у батеријама, цинков оксид није токсичан, што значи да би једнога дана овакав генератор могао пректично да вјечито да покреће микроскопски ситне медицинске инструменте у људском тијелу. Наногенератор на бази влакана ће представљати једноставан и економичан начин да за производњу енергије путем физичког покрета. Наногенератор користи полупроводничке особине наножица, хиљаду пута тањих од власи косе, које су премазане цинк оксидом и уплетене у тканину. Једно од влакана у сваком пару, који има структуру четкице, премазано је златом и служи као електрода. На путу масовној производњи таквих влакана ипак стоји једна велика препрека – цинк оксид се разграђује у додиру са водом. Тренутно се ради на процесу облагања влакана како би се тканина заштитила у прању.
4.4. Наноцијеви
29
Угљеникова наноцијев један је од најзаслужнијих материјала за велики интерес који влада за нанотехнологију. Угљеникове наноцијеви открио је 1991. године индустријски истраживач Сумио Илијама (Sumio Iliama) у јапанској електротехничкој компанији NEC. Угљеникове наноцијеви су модификаија угљеника са цилиндричном наноструктуром. Наноцијеви посједују однос дужине према пречнику у односу 1:28.000.000 што је знантно више од било ког другог материјала. Ти цилиндрични молекули угљеника имају својства која им омогућују многе примјене у нанотехнологији, електроници, оптици, биомедицини и другим подручјима науке о материјалима.
Слика 9. Угљеникова наноцијев за пренос молекула [34]
Угљеник који се у форми графита користи у оловкама је мек и ломљив, док је наноцијев од угљеника која се састоји из веома танког графитног слоја у форми цијеви пречника мањег од пола нанометра чвршћа од челика сто пута, а при том је шест пута лакша. Наноцијев је најтврђи материјал и има најстабилнију форму коју познајемо. Наноцијев може да транспортује сто пута више струје од бакарне жице. Наноцијеви су скупе и нема их довољно. Годишња свјетска производња износи само 300 килограма, а цијена је 1000 долара по граму, што је педесет пута скупље од злата [35]. За наноцијеви од угљеника постоје велике употребне могућности. Научници покушавају да њихову огромну снагу искористе уграђујући их у друге материјале. Према њиховом виђењу наноцјевчице угљеника могу се убудуће користити за бољи учинак у авио-индустрији. Једна од најфасцинантнијих могућности кориштења наноматеријала је метода којом се наноцијеви могу уплитати у влакна која су четиру пута јача него паукове нити, иначе најчвршће струне које се могу наћи у природи. Због добре проводљивости струје, од нанонити би убудуће могла да се прави интелигентна одјећа која задржава топлоту, 30
потенцијално штити од ватреног оружја, а преко уграђених сензора регулише сопствену температуру. Од нановлакна би могле да се израде носеће сајле за мостове и дужином превазиђу све што је до сада виђено. Наноцијеви са једним зидом треба се појаве као средство за очвршћивање пластичних дијелова у колима и за провођење струје кроз материјале који обично представљају изолаторе. Такође, предвиђа се развој боје која може да одбија радарски сигнал. За само једну деценију, наноцијеви би могле да замијене силикон у транзисторима унутар процесора и меморијских чипова. Већ сада научници могу да се похвале да су направили најмањи радио на свијету, користећи само просту угљеникову наноцијев. Једна једина наноцијев, смјештена између двије електроде, обједињује улоге свих великих електричних компоненти у обичном радију, укључујући бирач станица и појачало. Овај радио може дас хвата сигнале и емитује звук прко било каквог екстерног звучника. Када се спомену наноцијеви, углавном је прва помисало на физичку науку. Међутим, изгледа да наноцјевчице могу помоћи и у другим пољима невезаним за физику. Доказано је да наноцијеви могу погодно утицати и на биљке. Додавањем наноцјевчица карбона тј. угљеника могу се добити биљке које брже расту и које су знатно веће. Угљеникове наноцијеви се користе да би се побољшало клијање биљака парадајза. Да би се то провјерило, засађено је сјеме парадајза, неко са извјесним садржајем наноцјевчица, а неко без њих. За само три дана чак 30% сјемена са наноцјевчицама је почело да клија. У то вријеме ни једно од нетретираних сјемена није почело да клија нити је „намјеравало“ да почне да клија. Потребно је отприлике 12 дана да 32% сјемена парадајза без наноцијеви почне да клија. После четири недеље истраживачи су примјетили да биљке парадајза чије је сјеме третирано угљениковим наноцијевима имају два пута већу биомасу и обим од својих нетретираних примјерака. Тренутна теорија на којој се ради, јесте да наноцијеви продру у кору сјемена парадајза омогућавајући да вода брже допре до самог сјемена и тако још више убрза процес [36].
4.5. Нанотранзистор Још од 1947. године када је транзистор пронађен основа за његову израду био је силицијум. Од тада су побољшања у дизајну транзистора у доброј мјери пратила Муров закон по коме се максималан број транзистора на чипу удвостручује сваких 18 до 24 мјесеца. Транзистор је полупроводнички елемент који се користи за појачавање и прекидање струје, стабилизацију напона, модулацију сигнала и многе друге операције. Тим научника компаније Lucent Technologies направио је транзистор који је садржан у само једном великом молекулу [37]. Овај нанотранзистор није израђен од силицијума већ од органског полупроводног материјала, заснованог на угљенику, познатог под именом тиол. Кључни проблем при прављењу овако маленог транзистора је израда електрода које су размакнуте само неколико молекула и спајање електричних контаката на овај мали уређај, а превладан је тако што је транзистор практично сам себе направио из течног раствора. Научници су направили разрез у силицијумској подлози и на његово дно нанијели слој злата који је требало да послужи као једна од три транзисторске електроде. Потом су ту подлогу 31
потопили у раствор који је садржавао смјешу молекула тиола и неких инертних органских молекула, а кад је раствор испарио са подлоге, на златној елекртоди остао је филм дебљине једног молекула. На њега су нанијели још једну златну електроду, а трећу електроду додали су са стране силицијумског зареза. Константан рад научника на смањењу транзистора за нове супер брзе компјутере, који уједно и повећава њихову брзину дошао је до своје крајње тачке. Направљен је транзистор од само једног атома, кога покрећу силе окретања истог [38]. Истраживачи са Универзитета за технологију у Хелсинкију, Универзитета Новог Јужног Велса (Аустралија) и Универзитета у Мелбурну направили су транзистор који се састоји од само једног атома фосфора у силикону. Принцип рада уређаја заснива се на секвенцијалном вођењу једног атома кроз тунеле између атома фосфора и извора и одводног вода транзистора. Вођење кроз тунеле, може потиснути или омогућити контролу напона на оближњим металним електродама ширине неколико десетина нанометара. Брзи развој компјутера, који је створио ново информатичко друштво, углавном је заснован на смањењу величине транзистора чиме се повећала његова брзина. Већ дуже вријеме било је познато да ће се овакав развој смањивати временом јер ће се радити на све мањим и мањим димензијама. Као што је већ наведено, данас се тежи развоју уређаја кроз чије ће транзисторе сва електрична енергија пролазити кроз један атом.
4.6. Свијетлећа диода (LED) Свијетлећа диода је посебна врста полупроводничке диоде која емитује свјетлост када је пропусно поларизована, тј. када кроз њу тече струја [39]. Може се рећи да су својом појавом диоде које емитују свјетлост унијеле револуцију у индустрију освјетљења и дисплеја. Ова минијатруна свјетла се израђују на полупроводничком материјалу, који одаје свјетлост када се прикључи на извор напајања (батерију). Дебљине модерних диода су реда величине једног атома, и у томе се крије утицај нанотехнологије и потреба за њеном примјеном приликом израде ових диода. LED (Light Emitting Diode) на енергетски ефикасан начин производе свјетлост једне боје. У комбинацији са оптичким влакнима, LED се може користити у различитим видовима комуникације. Као што жица контролише правац емитовања електрицитета тако и оптичко влакно контролише правац простирања свјетлости. LED емитују свјетлост различитих боја у опсегу од црвене до љубичасте, у зависности од композиције полупроводничког материјала који је кориштен за њихову израду. Неке диоде могу да емитују свјетлост која се налази ван видљивог дијела спектра (нпр. у инфрацрвеној или ултраљубичастој области). Многи уређаји за даљинско управљање користе LED. Основне боје које емитују LED су црвена, зелена и плава. Све остале боје које се могу видјети на разним дисплејима, телевизијским или компјутерским екранима, добијају се њиховом комбинацијом. У неким новим батеријским лампама може се пронаћи бијела LED диода. Она се добија комбинациом плаве диоде и фосфора, који емитује у жутој области спектра и на тај начин се формира флуоросцентбна лампа. Примјена LED-а: 32
•
Инфрацрвена даљинска контрола за телевизоре, видео рекордере, DVD
плејере; •
Свјетла за кочнице и жмигавце на аутомобилима – брзим паљењем раније се упозоравају возачи у околини и повећава се безбиједност; •
Дисплеји на разним уређајима;
•
Екрани за успорене снимке на спортским стадионима;
•
Батеријске лампе и украсне лампе;
•
Свијетлећи саобраћајни знаци (укључујући и семафоре) итд.
33
5. УТИЦАЈ НАНОТЕХНОЛОГИЈЕ НА ЧОВЈЕКА
Нанотехнологија може ријешити многе проблеме с којима се данашњи свијет сусреће. На примјер, недостатак воде је озбиљан и растући проблем. Већина воде се користи у индустрији и пољопривреди. Захтјеви за водом у овим областима би се могли значајно смањити када би се производи правили на молекуларном нивоу. Електрична енергија још увијек није доступна у већини подручја. Ефикасне, јефтине и стабилне структуре и електрична опрема, као и уређаји за скалдиштење енергије би могли да користе соларну енергију као примаран и неисцрпан извор енергије. Нанотехнологија може да обезбиједи јефтину и савремену технологију за медицинска истраживања и заштиту здравља, као и да напредну медицину учини приступачном сваком човјеку. Поред бројних позитивних утицаја на човјечанство, нанотехнологија, свакако, са собом носи и многе ризике. Убрзани развој на пољу нанотехнологије пријети да поремети многе социолошке и политичке аспекте у друштву. Потенцијал који са собом носи нанотехнологија може да узрокује да поједине нације почну трку у наоружању као и отпочињање новог Хладног рата. Оружје и уређаји за праћење ће бити мали, јефтини, моћни и врло бројни. Јефтина производња и копирање дизајна производа могу да доведу до економског преокрета. Претјерана употреба јефтиних производа може изазвати еколошке катастрофе. Покушаји да се контролише нанотехнолошка производња могу довести до рестрикција или створити захтјев за црним тржиштем нанотехнолошких производа које ће носити додатне ризике и које ће бити готово немогуће спријечити.
5.1. Позитивни ефекти нанотехнологије Нанотехнологија није општи лијек за све људске проблеме, али ипак, може бити од изузетног значаја у рјешавању разних врста проблема. Побољшања у условима становања и водоводној мрежи могу позитивно да утичу на здравље. Ефикаснија пољопривреда и индустрија ће сачувати воду, земљиште, сировине и радну снагу, као и смањити степен загађења. Лакши приступ информацијама и комуникационим каналима нуди много могућности за напредак, економску ефикасност и учешће у власти. Јефтина, поуздана енергија је од виталног значаја за употребу осталих технологија, и као таква, обезбјеђује многе погодности. Данас се технологија заснива на подијељеној производњи, што захтијева посебне материјале и машине за производњу, као и високо специјализовану радну снагу. То је тежак и спор процес ставрања технолошке базе у осиромашеним областима. Међутим, молекуларна производња не захтијева специјализовану радну снагу или огромну пропратну инфраструктуру. Само једна нанофабрика може да произведе широк спектар разних корисних и употребљивих производа, као и да се сама репродукује како би повећала обим производње.
34
Неколико основних проблема ствара огромне количине патње и разне трагедије. Према документима свјетске банке, недостатак воде је основна брига У.Н.-а. Готово половина свјетске популације нема услове за основне хигијенске потребе, а скоро 1,5 милијарди људи нема приступ чистој води. Од укупне количине утрошене воде, 67% се користи у пољопривреди, а још 19% у индустријеске потребе. У стамбеној употреби користи се нешто мање од 9% укупне количине воде. Већина индустријске производње се може замијенити молекуларном производњом. Пољопривредни послови се могу пребацити у стаклене баште. Вода која се користи у стамбеним просторима може се пречишћавати и рециклирати, те поново вратити у употребу. Предузимањем ових корака, потрошња воде би се могла смањити за најмање 50%, а можда чак и за невјероватних 90%. Хиљаде дјеце дневно умре од болести које су повезане са водом. Овакви случајеви могу у потпуности да се искоријене прављењем малих нанофабрика које ће бити покретне и заснивати се на јефтиној производњи. Филтери засновани на нанотехнолошким достигнућима могу уклонити све бактерије, вирусе, па чак и прионе из воде. Технологијом електричне сепарације која привлачи јоне на супер-кондензаторе, из воде се могу уклонити разне соли и тешки метали. На овај начин вода би се могла рециклирати из било ког извора, па чак би и извори који су тренутно неупотребљиви могли да се искористе; стр. 59 [1]. Данас, главни извори енергије су горива која садрже угљеник (нафта, угаљ итд.). Генерално гледајући, овакви извори су неефикасни, често необновљиви и испуштају угљендиоксид и остале штетне твари у атмосферу. Уз помоћ нанотехнологије, постаје изводљиво да се направе ефикасни извори енергије који ће користити и складиштити сунчеву енергију, а при томе би били веома јефтини и не би загађивали околину. Рјешења за кориштење соларне енергије се могу имплементирати на индивидуалном нивоу, или пак, на нивоу града, па чак и на нивоу државе. Према мјерењима америчких истраживача са Универзитета у Тексасу, директна сунчева свјетлост производи енергију од 1 kW по квадратном метру. Дијелећи тај број са 10 како би урачунали ноћно вријеме и облачне дане, израчунато је да просјечна потрошња енергије по глави становника у Америци износи око 10 kW дневно, што значи да је потребно око 100 квадратних метара соларних плоча по особи. Даље, множећи овај број са бројем становника у Америци добија се цифра од, отприлике, 12.500 квадратних миља која представља површину коју би било потребно покрити соларним плочама да би се задовољила укупна потрошња енергије по становнику. Ова површина представља 0,35% од укупне површине САД. Већина тих плоча би могла да се постави на крововима стамбених зграда, као и на аутопутевима; стр. 68 [1]. Овакав начин производње енергије ријешио би и један много већи проблем са којим се данас сусрећемо. Као што је већ речено, фосилна горива производе угљен-диоксид и друге штетне твари које се испуштају у атмосферу и тако је загађују. То загађивање доводи до стварања рупа у озонском омотачу што производи ефекат стаклене баште и утиче на глобално затопљење, као и на повећање нивоа мора. Употребом обновљивих извора енергије заснованих на нанотехнологији, који не загађују околину, поред добијања јефтине енергије, могле би се спријечити и природне катастрофе плантарних размјера. Још једна од предности производње на нано-скали је и производња уређаја високих перформанси по веома ниској цијени. Нпр. читав један „суперкомпјутер“ би могао да се 35
направи тако да стане у један кубни милиметар, а да при томе кошта мање од једног долара. Компјутери, мобилни телефони и остали „high-tech“ уређаји били би толико јефтини да би их чак и најсиромашније особе могле посједовати, а да поред тога имају и способност гласовног интерфејса за неписмене особе.
5.1.1 Предности молекуларне производње у медицини Производња на нано-скали ће утицати на медицинску праксу на много начина. Медицина је комплексна наука и стога ће бити потребно неко вријеме да се остваре све погодности које доноси нанотехнологија. Прибор и инструменти који се користе у медицинској пракси ће постати јефтинији и бољи. Истраживање и дијагностика ће постати много ефикаснији, омогућавајући моменталан одговор на нове болести укључујући и вјештачки изазвана обољења. Мали, јефтини, бројни сензори, компјутери и други имплантабилни уређаји ће омогућити континуирано здравствено праћење и полу-аутоматкси третман. Откриће се неколико нових врста третирања пацијената. Како медицинска пракса постаје све јефтинија и све мање неизвјесна, тако ће више људи моћи да приушти квалитетну здравствену скрб. Операциони и дијагностички инструменти ће бити боље дизајнирани и јефтинији. Медицина, посебно медицинска истраживања, захтијевају савремене алате. Они су обично скупи за производњу, нарочито ако морају да буду стерилни. Са системом молекуларне производње, цијена производа неће бити повезана са његовом комплексношћу. Дизајнирање и тестирање ће и даље бити скупо, али када се једном дизајнирају, алати и инструменти се могу производити у великим количинама. Изразито мале величине компоненти ће омогућити производњу нових врста алата, на примјер, комплетан операциони робот може бити мањи од поткожне иглице, а хемијски сензори ће бити довољно мали да се уграде у живу ћелију у организму. Због сложености људског тијела, тачна сазнања о самом стању тијела захтијевају прикупљање велике количине података. Мала величина и ниска цијена наносензора ће омогућити њихову употребу у свакодневним рутинским дијагнозама. Интегрисани узорци и инструменти за анализу ће дозвољавати мониторинг пацијената у реалном времену. Неће бити потребе за одвојеном лабораторијом за анализирање резултата тестова. Медицинско истраживање и дијагностификовање ће постати много ефикасније. Медицинско истраживање је традиционално био процес испробавања разних метода лијечења, као и прављења грешака. Обично се направи нека промјена, па се чека неколико сати или дана да се види утицај те промјене на цјелокупно стање организма. Са мониторингом организма у реалном времену, постаће могуће да се нежељени ефекти открију много раније, дозвољавајући при томе агресивнији и експериментални приступ третману. Истраживачи ће бити у могућности да прикупе много више података о организму него прије. Резултат тога ће бити детаљан модел тијелесног система и процеса који се одигравају унутар њега, као и могућност да се унапријед предвиде ефекти неке болести или третмана.
36
Сићушни медицински уређаји ће моћи да се трајно имплементирају у организам. Данас, само неколико медицинских уређаја се може трајно уградити у људско тијело. Операција је увијек непожељна, а и уређаји који су тако мали да се носе унутар тијела нису довољно функционални. Наноуређаји ће бити много ефикаснији и компактнији. Како нанотехнологија стиче могућност да синтетизује хемикалије, имплантабилни уређаји ће моћи да континуирано прате и подешавају хемијску равнотежу у организну, у крвотоку или у одређеним ткивима. Чак и прије тога, уграђени сензори ће имати важну улогу у прибављању непрекидих извјештаја о здравственом стању пацијента. Помоћ у бржем заустављању нових болести. Нове болести настављају да буду опасност по људску расу. Из тог разлога је значајно имати технолошку базу која може детектовати нове болести чак и прије него што се појаве симптоми, као и створити лијек у веома кратком времену. Нанотехнологија може обезбиједити такав брз одоговор на непознату болест. Са комплетним људским геномима и протеинима за све познате болести и ДНК и протеинском анализом, као и довољним компјутерским ресурсима, постаће могуће да се моментално уочи и савлада било која нова пријетња по људски организам. Нанотехнологија ће побољшати здравље и продужити људски вијек Побољшање здравља и продужетак животног вијека не зависи директно од молекуларне производње, али ће их она засигурно приближити већини становништва. Сваки третман који може да се изводи аутоматски може се примјенити на било који број пацијената по ниској цијени. Ефикасна истраживања ће убрзати развбој лијекова за комплексене проблеме као што је рак, па чак и само старење. Нове терапеутске технике ће омогућити третирање више типова разних болести. Поједини органи ће моћи да се замијене уређајима. Многи органи у људском тијелу обављају прилично једноставне функције. Чак и данас, софистицирана опрема има могућнст да сатима и данима замјењује функције плућа, срца и бубрега. С обзром да се уз помоћ нанотехнологије могу направити уређаји који су мањи од једне ћелије, већ се ради на покушавању замјене и повећања многих других органа као што су кожа, мишићи, органи пробавног тракта, али и повећању чулних функција [23].
5.2. Негативни ефекти нанотехнологије Потенцијалне користи нанотехнологије су огромне, али су и пријетње које она носи такође велике. Да бисмо осујетили те пријетње, морамо их потпуно разумјети и онда развити свеобухватне планове да би их спријечили. Нанотехнологија ће омогућити убрзан развој прототипова и јефтину производњу великог броја моћних производа који ће имати различиту примјену. Ова способност ће се изненада појавити из тог разлога што ће крајњи кораци развоја нанотехнологије вјероватно бити много једноставнији него у почетку развоја. Изненадна појава молекуларне производње неће нам оставити много времена да се прилагодимо њеним импликацијама. 37
Први корак у савладавању потешкоћа је њихово разумијевање. Стучњаци из области нанотехнологије су набројали и описали неколико одвојених и озбиљних ризика које носи развој нанотехнологије. То су: •
Економски поремећаји изазвани јефтиним производима;
•
Ризици од криминалне и терористичке употребе;
•
Ризици од загађивања животне околине;
•
Социјални поремећаји због промјене начина живота;
•
Нестабилна трка у наоружању.
Иако је ова листа вјероватно непотпуна, већ изазива бригу у стручној јавности. Неке од ових ризика, стручњаци су окарактерисали као егзистенционалне ризике, односно ризике који могу угрозити постојање људске врсте. Остали могу изазвати значајне поремећаје, али не могу утицати на наш опстанак.
5.2.1. Економски поремећаји Данас, купац производног добра плаћа за његов дизајн, сировине које су кориштене у изради, утрошену радну снагу и за уложени капитал, као и за транспорт, складиштење и продају. Ако би нанофабрике могле произвести велики број производа на било којем мјесту и кад год је то потребно, већина ових послова би постала непотребна. Ово поставља неколико питања о економској природи нанотехнолошке будућности. Да ли ће производи постати јефтинији? Да ли ће капитализам нестати? Хоће ли већина људи изгубити своје послове? Флексибилност нанофабрика и радикално побољшање производа заснованих нанотехнологији, имплицира да производи који нису произведени овом технологијом неће више бити конкурентни у односу на нанопроизводе. Буде ли нанотехнологија искључиво посједована или контролисана од стране појединаца, то ће створити највећи свјетски монопол. У основној финансијској заједници, све више признају да нанотехнологија представља значајан талас иновација са потенцијалом који може реструктурирати садашњу економију. О томе говори и овај извод из анализе припремљене за инвеститоре од стране Credit Suisse групације: Нанотехнологија је класична технологија широке примјене. Друге технологије широке примјене, укључујући и парне машине и електрицитет, су биле основа за велике економске револуције. Овакве технологије обично се појављују као грубе технологије, са ограниченом примјеном, али се онда убрзано шире на нова подручја примјене. Открића претходних технологија широке намјене су директно водила до великих преокрета у економији, или како их другачије називају, процеса креативног разрања. 38
Нанотехнологија би могла бити већа од било које друге технологије која јој је претходила. Кретивно разарање је процес којим нова технологија или производ обезбјеђује потпуно нова и боље рјешења, што доводи до потпуне замјене иницијалних технологија или производа. Инвеститори би требали очекивати да се процес креативног разарања неће само наставити, него ће се врло вјероватно и убрзати, а нанотехнологија ће бити језгро тог процеса. Шта ово значи са практичне тачке гледишта? Наиме, због напретка нанотехнологије, вјерујемо да ће мале и нове компаније замијенити велики проценат даншњих водећих компанија; стр. 41 [5]. По данашњим комерцијалним стандардима, производи направљени нанотехнологијом ће бити изузетно вриједни. Монопол ће дозволити власницима технологије да скупо наплаћују своје производе и да остварују високе профите. На овај начин се долази до логичног закључка да ће оваква пракса ускратити јефтине, понекад спасоносне производе милионима сиромашних људи којима су ти производи пријеко потребни.
5.2.2. Ризик од криминалне и терористичке употребе Криминалци и терористи са јачим, моћнијим и много компактнијим уређајима могу починити велике штете друштву. Може се десити да одбрана од оваквих уређаја не буде инсталирана свеобухватно и у право вријеме. Хемијска и биолошка оружја ће постати много смртоноснија и лакша за сакривање и кријумчарење. Већ сада се појављују многе врсте застрашујућих уређаја, укључујући и разне врсте смртоносних оружја на даљинско управљање која је тешко детектовати или избјећи. Као резултат малих интегрисаних компјутера, чак и се и сићушна оружја могу усмјерити на мету даљинским управљањем независно од тога гдје се налази нападач или мета. Ако нанооружја буду долазила са црног тржишта или из кућних лабораторија, биће веома тешко да се детектују прије него што буду употријебљена. Појединачне потраге и претреси би сасвим сигурно били превише наметљиви, и самим тим би нарушавали основна људска права. Поред кориштења нанотехнолошких производа у терористичке и криминалне сврхе, ови производи могу да се користе и у спречавању такве употребе. Постоји развијено мишљење о постављању наносензора на битну инфраструктуру, као што су мостови, електране, главни путеви, итд. Новооткривени материјали произведени нанотехнологијом имаће побољшана својства и моћи ће да се користе у разне сврхе. На примјер, моћи ће да се креирају специјалне војничке униформе које ће бити отпорне на метке и на разне хемијске и биолошке отрове, а при томе ће да буду веома танке и удобне за ношење. Такође, униформе ће имати сензоре који ће мјерити виталне функције организма и на основу добијених података ефикасно дјеловати на одређене проблеме који се појаве. Америчко министарство одбране годишње издваја милијарде долара за истраживања на пољу нанотехнологије што само по себи говори колики утицај е ненопроизводи имати на националну одбрану. 39
5.2.3. Ризици од загађивања животне околине Молекуларна производња омогућава јефтино креирање невјероватно моћних уређаја и производа. Колико оваквих производа нам је потребно? Како ће ти производи утицати на околину? Да ли ће њихов утицај бити штетан? Листа потенцјалних штетних утицаја је огромна, од персоналних ниско-летећих суперсоничних летјелица које би могле повриједити велики број животиња, до производње огромне количине нанопроизвода који би директно утицали на окружење и промијенили животну средину. Снажнији материјали ће омогућити креирање много већих машина способних за ископавање или чак уништавање великих површина планете у врло убрзаном темпу. Још увијек је веома рано да се каже да ли ће бити економских побуда да се овакве екстремне ствари и ураде. Међутим, ако се узме у обзир велики број активности које би могле угрозити околину уколико би се довеле до екстрема и лакоћу којом се те активности могу довести до својих крајњих граница уз употребу нанотехнологије, очигледно је да је овај проблем врло забрињавајући. Неки облици штете могу настати гомилањем индивидуалних акција које су, свака за себе, безопасне. Такве штете су прилично тешке за спрјечавање, а чак и рестрикциони закони понекад не дају ефекте. Централизована рестрикција саме технологије би могла да буде неизбјежан дио рјешења. Екстремно мала величина нанопроизвода изазива употребу веома малих уређаја, који се лако могу претворити у нано-отпад који ће бити веома тешко очистити и који може изазвати здравствене проблеме. Научници и припадници еколошких покрета ушли су у све оштрије сукобе око нанотехнологије. Еколози сматрају да би развој ове технологије могао имати неслућено велике последице за човјечанство. Ови сукоби могли би зауставити муњевите успјехе нанотехнологије. Противници ове технологије тврде да би она могла причинити ненадокнадиве штете животној средини, укључујући ослобађање наноматеријала којио би могли изазвати до сада невиђене болести. Они најпесимистичније настројени већ упозоравају на могућ сценарио по којем би милијарде саморепродукујућих наноробота самостално започело живот на нашој планети. Објављивање застрашујућих сценарија је управо опасност да јавност изгуби повјерење у рад и ускрати подршку у даљем развоју нанотехнологије. Претпоставља се да би наночестице могле разорно дјеловати на наш околиш. Осим тога, дјеловање наночестица на организам човјека није још у потпуности истражено. Најновија истраживања говоре о томе, да су многе креме за његу коже и средства за сунчање канцерогена због присутних честица нанометала. Наночестице су изазвале забринутост експерата, као и осигуравајућих друштава. Очекују се хроничне, а не акутне, последице наночестица. Оне не морају бити унесене намјерно, него се могу удахнути из боја, спрејева, или прашине с којом се дође у контакт.
5.2.4. Социјални поремећаји 40
Нови производи и животни стилови могу проузроковати значајне социјалне поремећаје. На примјер, медицински уређаји могу се уградити у игле које су уже од једне бактерије, омогућавајући лаку модификацију и стимулацију мозга, са ефектима сличним онима које узрокују психоактивне дроге. Многа друштва су закључила да је пожељно да се забране одређени производи: оружје у Британији, лубенице без сјеменки у Ирану, сексуална помагала у Тексасу, разне дроге у разним друштвима, као на примјер хашиш у САД-у и алкохолна пића у муслиманским друштвима. Иако се много ових забрана које су засноване на моралним принципима не односи на већину свјетске популације, чињеница је да забране постоје и да се све односе на осјетљивост заједнице на непожељне производе. Може се очекивати да могућност прављења забрањених производа у малим персоналним фабрикама бар на неки начин унесе поремећаје у одређене друштвене заједнице или чак да подстакне владајуће кругове да установе претјерано широке рестрикције на технологију. Нови стилови живота који су омогућени појавом нове технологије, такође могу изазвати социјелне поремећаје. Гдје год постоје захтјеви за забрањеним производима, ту се током времена развијају и нови стилови, тако да ефекти промјене животног стила вјероватно неће бити толико изражени. Међутим, неке могућности промјене стила (посебно у подручијима секса, дроге, забаве, као и тјелесне и генетске модификације) су саме по себи прилично узнемиравајуће за посматраче због тога што сама појава припадника одређених друштвених покрета и животних стилова изазива негодовање шире јавности; стр. 198 [2].
5.2.5. Нестабилна трка у наоружању Молекуларна производња повећава могућност дизајнирања ефективног оружја. Узећемо за примјер најмањег инсекта, који има величину од 200 микрона; ово представља вјеродостојну величину предвиђену за нанотехнолошки произведено оружје способно да убризга токсине у незаштићене људе. Смртоносна доза отрова ботулин за људе износи око 100 нанограма, или око једне стотине запремине самог оружја. 50 милијарди сићушних уређаја који носе отров, теоретски довољно да убије све људе на планети, може да се спакује у само један обични кофер. Ово је само примјер односа величине и потенцијалне опасности коју доноси употреба нанотехнологије у изради оружја. Пушке свих величина ће имати много више разарајуће снаге, а њихови меци би могли да буду самонаводећи. Материјали који се користе у дизајнирању авиона су све лакши, имају боље перформансе и садрже веома мало или чак нимало метала што их чини теже уочљивим на радарима. Уграђени компјутери омогућавају даљинско активирање било ког оружја, а боље управљање енергијом и материјалима све више унапређује роботику. Ове идеје су само дио онога што је могуће остварити употребом нанотехнологије.
41
Слика 10. Ризици нанотехнологије са гледишта научника и јавности [40]
Веома битно питање је да ли ће нанотехнолошка оружја бити стабилизирајућа или дестабилизирајућа. Нуклеарном оружју се, на примјер, могу приписати заслуге за спречавање великих ратова од његовог проналаска. Међутим, нанотехнолошка оружја нису баш слична нуклеарном оружју. Нуклеарна стабилност произилази из бар четири фактора. Најочигледнији је огромна деструктивна снага нуклеарног рата. Нанотехнолошки рат би вјероватно имао сличне последице у кратком року, али нуклеарна оружја имају веома високу цијену употребе (испадање, контаминација) која је много мања код нанотехнолошког оружја. Нуклеарно оружје изазива насумичне жртве, док се жртве нанооружја могу унапријед одредити. Нуклеарно оружје захтијева огроман истраживачки напор и индутријски развој, што омогућава далеко лакше праћење развоја нуклеарног оружја од нанотехнолошког оружја које може да се произведе много брже, услед јефтиног и брзог развоја прототипова нанооружја. И на крају, нуклеарно оружје се не може лако допремити прије кориштења, што се не одоси на нанотехнологију. Већа несигурност у способности супротстављене стране, мање потребног времена да се изведе напад и боље уништење циљних противничких ресурса током напада, чине да трка у нанотехнолошком наоружању буде мање стабилна. Такође, уколико нанотехнологија није стриктно контролисана, број нанотехнолошких нација на свијету би могао бити много већи од броја нуклеарних нација, што повећава шансе за регионалне сукобе. Пензионисани амерички адмирал, David E. Jeremiah, 1995. године на Конфернцији молекуларне нанотехнологије је изјавио: Примјена молекуларне производње у милитарне сврхе има много већи потенцијал од нуклеарног наоружања да радикално промјени однос снага у свијету; стр.116 [6].
42
6. АДМИНИСТРАТИВНА РЈЕШЕЊА ЗА НАНОТЕХНОЛОГИЈУ
Иако је нанотехнологија још у фази развоја, треба обратити пажњу на који начин ће се управљати том технологијом. Већ постоји неколико приступа овом проблему који би могли бити адекватна рјешења, али се стиче утисак да ни један од тих приступа није довољан сам за себе. Сваки ефективан програм захтијева неколико различитих врста администрације. Неке могућности укључују техничке рестрикције у нанофабрикама, реформу интелектуалне својине, интернационалну кооперацију и надгледање, те разне врсте регулаторних облика. Упркос тешкоћама и комплексности, потребно је наћи рјешење које ће сачувати већину потенцијалних користи, а које ће избјећи већину озбиљних проблема. Због озбиљности проблема, најбоље рјешење би било пажљиво управљање нанотехнологијом, укључујући и неке обавезне забране. На срећу, исте функције које молекуларну нанотехнологију чине опасном такође дозвољавају имплементацију неколико врста технолошких забрана које могу постати корисне компоненте цијелог административног програма. За сада се не може креирати потпуна и прикладна политика, док би неадекватна политика само погоршала ствари. Да би се постигао неки значајнији резултат, треба се урадити неколико ставари. Прво, ризици се у потпуности морају разумјети. Друго, потребно је креирати одговарајућу политику. Треће, морају се креирати институције које ће бити задужене за питања везана за нанотехнологију.
6.1. Техничке рестрикције Молекуларна производња без икаквих забрана ће створити огромне проблеме. Стога је јасно да су одређене забране неопходне. Међутим, нема једноставног решења које би било ефикасно. Технолошке могућности и рестрикције заслужују посебну пажњу због огромног потенцијала и компактности ове технологије. Тај потенцијал и снага, као и компактност је оно што молекуларну нанотехнологију чини тако опасном. Ипак, нанотехнологија такође омогућава креирање и употребу врло малих сигурносних уређаја. Уређаји за надгледање и рестрикцију могу се уградити и у саме нанопроизводе, и на тај начин би се могла контролисати употреба и производња нових нанопроизвода. Непожељна употреба се на тај начин може спријечити уз технолошку помоћ. Првенствени циљ је да се спријечи развој нанофабрика које ће бити неспутане у свом раду. Такве фабрике се могу брзо ширити и користити за производњу разних опасних производа, а сигурно је да би дјеловале дестабилизујуће на економију и геополитику, као и да би смањиле индивидуалну и институционалну сигурност. Други циљ је да се спријечи производња нежељених производа у таквим фабрикама. Чак и када би се ограничио рад нанофабрика, постоји много производа као што су оружје или дроге које имају штетан утицај на друштвену заједницу. Нанотехнолошке рестрикције би могле формирати базу комерцијалне инфраструктуре дозвољавајући дизајнерима нанопроизвода да наплаћују своје 43
нацрте и дизајне без страха од недопуштеног копирања, као и да омогуће примјену закона о интелектуалној својини. Постоји неколико начина да се нанофабрике ограниче на производњу пожељних производа. Сваки производ може носити дигитални потпис одговарајућег институционалног тијела, а фабрике би прихватале производњу само потписаних производа. Ово би, такође, омогућавало праћење производа на тржишту. За производе који носе одређене ризике, може се верификовати и особа која захтијева тај производ. На примјер, неки медицински нанопроизводи би се производили само на захтјев доктора или фармацеута. Овакав начин праћења и производње би могао да постане основ комерцијалних трансакција, а производ би се направио тек након што би купац уплатио новац на рачун власника производа [42].
6.2. Потреба за интернационалном контролом Интернационална администрација представља потребу из неколико разлога. Неколико ризика које носи нанотехнологија могу бити опасни и на глобалном нивоу. Бар један од извора оваквих ризика је и трка у наоружању која је експлицитно интарнационална. Чак и добронамјерне нације не могу увјек спријечити интерни тероризам, а компаније са великим финансијским подстицајима не дизајнирају увијек сигурне производе. Сваки додатни нанотехнолошки програм повећава ризик да ће ненадгледана нанопроизводња пасти у погрешне руке. Због свих ових разлога, види се да је најбоље имати једну, поуздану интернационалну администрацију која ће спроводити оштру контролу нанотехнологије. Нанотехнолошки проблеми су већином глобалне природе, и стога би и нанотехнолошка рјешења требала бити интернационална. Милитарни нанороботи неће поштовати националне границе. Економски колапс било које велике нације би потресао све остале. На исти начин, превенција од нанотехнолошких ризика, такође мора бити глобална. Проширење националних програма би можда могло ублажити неке проблеме и ризике, али се не може односити на све њих. Национални конфликти су убили милионе недужних особа у прошлом вијеку. Нанотехнолошки конфликти би могли бити још гори. Државе нападају једна другу када се осјете угроженим од стране других држава или да би задовољиле унутрашње политичке захтјеве и лобирања. Као што је већ речено, нанотехнологија може довести до нестабилне трке у наоружању, што је веома угрожавајућа ситуација. Чак и државе које су у привидно добрим односима, у оваквим ситуацијама могу да се осјећају неугодно због непознавања међусобних намјера. Уколико државе не нађу неко рјешење којим ће надзирати нанотехнологију и које ће им гарантовати да се она неће употријебити против њих, неће имати избора него да развију дефанзивну, а вјероватно и офанзивну нанотехнологију. Интернационална нанотехнолошка контрола наоружања, са јасним и повјерљивим верификацијама се чини као најбоље рјешење.
44
Молекуларна нанопроизводња без икаквих забрана је веома ризична, а ефективне забране захтијевају интернационалну кооперацију. Са милионима криминалаца и хиљадама терориста на свијету, огромна штета би могла бити учињена људима и друштву. Хакери, чак и они који немају лоше намјере, могу створити само-репродукујући наноуређај који би могао направити милионску штету, као што су то чинили компјутерски вируси. Нажалост, креирање и одржавање корисног рестрикционог система је огроман и тешак посао. Из тог разлога, као најбоље рјешење се чини изградња једне сигурносне инфраструктуре, која ће бити изграђена и имплементирана под потпуним војним надзором, као и под надзором комерцијалних и приватних експерата.
6.3. Рјешења за уравнотежавање предности и мана нанотехнологије Било који нанотехнолошки административни програм мора да промовише што више предности, а истовремено и да спријечи велики дио основних ризика. Овакав програм није једноставно створити. Административни програм би требао да промовише персоналну, институционалну и интернационалну сигурност, економско благостање група и појединаца, хуманитарну помоћ и људска права и иновацију. Поред ризика који су претходно објашњени, постојање глобалне нанотехнолошке администрације имплицира и појаву корупције, и из тог разлога она мора бити пожљиво осмишљена да би се то избјегло. Програм који би испуњавао овакве захтјеве, вјероватно би био прихватљив за већину нација и политичких група. Већину данашњег друштва обликује економија. Постоје бар три разлога да се избјегне ремећење тренутног економског модела. Прво, изненадна промјена у економским активностима би била прилично дестабилизујућа. Друго, економски интереси су данас прилично моћни и вјероватно би могли спријечити планове који им се не свиђају. И треће, капиталистичка инфраструктура је исувише корисна да би се олако одбацила. Потрошачи ће бити заинтересовани за куповину нанопроизвода и за користи које доносе основна побољшања заснована на нанотехнологији. Куповина дизајнираних производа ће бити прилично лако, главни проблем ће бити проналазак производа какав желимо у мору нових иновација. Ово имплицира да ће маркетинг и продаја и даље бити неопходни. На крилима нанотехнолошких открића, хиљаде нових компанија ће заузети значајније мјесто на тржишту. Са јаком заштитом интелектуалне својине, круг иновација и продаје ће се настављати производећи огроман профит за све оне који подржавају и који су укључени у јаку економију; стр. 78 [7].
45
7. НАНОТЕХНОЛОГИЈА У БУДУЋНОСТИ
Нанотехнологија омогућава узбудљив развој у следећих петнаестак година. У следећих двије до пет година: 1. аутомобилске гуме које требају надопуну зраком и контролу притиска једном годишње; 2. цијела медицинска дијагноза на једном чипу; 3. преносиви концентратори који производе питку воду из зрака. У следећих пет до десет година: 1. довољно снажни еачунари које је могуће смјестити и носити у новчанику, затим мобители у форми наруквица; 2. лијекови који или рак своде на одрживо подношљиво стање; 3. паметне зграде које саме себе стабилизују у случају земљотреса или бомбардовања. У следећих десет до петнаест година: 1. умјетна интелигенција која ће вјероватно бити способна проћи Турингов тест (корисник који разговара са рачунаром неће моћи разлучити разговра ли с човјеком или са машином) 2. рачунарски дисплеји на које се може наносити боја у потезима; 3. нестанак инвазивних хируршких операција, тј. тијело ће бити надзирано и
поптављано изнутра [44].
7.1. Новац у нанотехнолошкој будућности Човјечанство је живјело милионима година без коришћења новца као средства плаћања. Након тога, на средњем истоку је откривена трговина и у почетку је чисто злато било главно средство плаћања. Цијењено због љепоте и могућности ковања, злато је убрзало трговину, али је након тога било замијењено папирним новцем који је био практичнији. Новац је одиграо значајну улогу у људској историји, али поред добрих особина, овакав концепт новца имао је и лоших страна. До сада су само богати људи могли себи да приуште јако прецизне, префињене ствари дизајниране према њиховим потребама (јахте, скупоцјена возила, разне техночке уређаје, итд). Цијена ових производа је висока, не због тога што су израђени од ријетких материјала, већ зато што је њихова производња скупа. Када производња не буде захтијевала људски рад, тада ће ови, данас скупи производи, постати доступни свима. Потрошачка роба ће, у будућности, бити веома квалитетна и готово неуништива, при томе, ако је потребно може се у потпуности рециклирати, док ће 46
производња захтијевати веома мало људског рада, изузев при дизајнирању софтвера. Због тога се поставља питање да ли ће садашњи концепт новца бити примјењив у будућности нанотехнолошке индустрије. Чему ће служити новац када ће свако моћи да затражи од рачунара самостално склапање потрошачке робе? Нанотехнологија ће бити за индустрију то што је за науке математика [43].
7.2. Занимања 21. вијека Од првих дана нанотехнологије универзални нанороботи замјењују све данашње производне процесе и захтјеви за физичким и људским радом у процесу производње неће више бити потребни. Садашњи начин производње ће постати застарио, тако да ће свако дугорочно планирање представљати припрему за читаву нову индустријску револуцију. Постоји једна професија за којом ће сигурно постојати велика потражња – системски програмер. У нанотехнолошком свијету, готово све ће бити направљено од интелигентних материјала, покретано микроскопским рачунарима којима је потребан софтвер. Све ће бити зависно од софтвера. Захтјеви за програмерима ће бити већи него што можемо да замислимо. Ово је сигурно једна од професија коју ће бити поребно платити, али је питање чиме? Ако се осврнемо на историју, деведесет посто становништва се бавило земљорадњом. Да је тада неко рекао људима да ће се само за двије стотине година свега десет посто становништва бавити земљорадњом, људи би се запитали чиме ће се бавити осталих деведесет посто популације!? Људи нису остали без посла, али је појам људског рада добио ново значење са преласком на индустријски облик производње. Данас простоје професије којих није било прије сто година као на примјер: возачи, пилоти, програмери, психотерапеути, менаџери, електромеханичаи, астронаути и многе друге професије. Вјероватно ће се слична ствар десити и при преласку на молекуларни начин производње, у коме је људски физички рад сведен готово на нулу. Појавиће се професије какве данас не можемо ни да замислимо. Ако је историја водич, не требамо се плашити да ће доласком нове технологије људи остати без посла. Само ће се трансформисати облик људског рада од физичког ка менталном. Нанотехнолошка истраживања ће се наставити, а такође и побољшања у науци, што ће захтијевати ангажовање великог броја високо квалификованих људи на различитим истраживачким пројектима. Биолози, геолози, археолози и друге сличне професије биће ангажовани на поновној изградњи у прошлости уништених и загађених еколошких система и изумрлих биљака и животиња којима је сачувана ДНК. Једном ријечју, биће повраћен стари изглед планете у границама могућности који дозвољава савремено друштво. Професије које се баве услужним дјелатностима могу, такође, рачунати на наставак запослења. Психијатрија, психологија и социологија ће имати читаве нове области примјене. Људи ослобођени потребе за физичким радом имаће више слободног времена што ће омогућити да се више посвете самоактуализацији, умјетности, спорту или музици; стр. 68 [4].
47
ЗАКЉУЧАК
Кроз овај рад упознали смо се са нанотехнологијом и са неким основним појмовима везаним за нанотехнологију, њеном примјеном и будућношћу која је, сада је то сасвим извјесно, већ закуцала на наша врата. У садашњој индустријској производњи, да би дошли до финалног производа, потребан је низ индустријских поступака који за собом остављају нус-продукте који су обично штетни за околину. Ови нус-продукти су обично били штетни по здравље, али и превише скупи за уклањање, тако да су они испуштани у ваздух, ријеке, мора или закопавани у земљу, односно доспијевали су у наше животно окружење. Поредећи данашњи живот са оним у средњем вијеку, људи данас уживају у великом богатству, здрављу и материјалним формама наше тренутне технологије. Нажалост, са порастом популације расла су и загађења, а данашњи животни стил је довео до тога да се закопавамо у сопственим токсичним отпацима. Чини се да наступајућа нанотехнологија нуди нека боља рјешења. У нанотехнолошком вијеку неће више бити потребно користити фосилна горива већ би се сва потребна енергија црпила из алтернативних извора који су доступни свима, а немају готово никакво штетно дејство на околину. Структура, својства и употребне вриједности сваке материје зависе од распореда атома из Мендељејевог периодног система и молекула. А они већ данас, нанотехнолошким поступцима, могу премијештати и слагати у жељене напредне материјале. Кроз рад смо се увјерили да ће револуција 21. вијека у некој скорој будућности у потпуности промијенити наше животе, могли би се добити прозори и одјећа које више никада не треба прати, могуће је да у скорој будућности не буде никаквих болести, да људска врста постане бесмртна, да нестане глади у свијету итд. Међутим, са друге стране имамо и огромна финансијска средства која се издвајају за индустрију наоружања, гдје оружја постају све убојитија. Нанотехнолошка револуција је у току: минијатуризација у циљу детекције, третмана болести, преноса енергије и материје привлачи пажњу научника широм свијета. Хемија у нанотехнологији има централну улогу и њен даљи развој је од важности за конструкцију сићушних молекулских уређаја величине 1–100 нм. Од нанотехнолошких открића се очекује да ће олакшати и побољшати живот растућој људској популацији на планети са ограниченим потенцијалима. Како нико није могао предвидјети утицај индустријске или, рецимо, информатичке револуције, тако је јако тешко прогнозирати и шта нам доноси нанотехнологија и какав ће бити њен утицај на човјечанство. Међутим, сасвим је сигурно да ће ова нова наука донијети више добрих него лоших ствари људском роду, само ју је потребно усмјерити у добром правцу. Рјешавање проблема управљања нанотехнологијом, да би се избјегле злоупотребе или несреће, мора бити саставни дио сваког истраживања у овој области. То нија само техничка, већ и морална обавеза сваког научног истраживања.
48
ЛИТЕРАТУРА
[1] Borisenko, V., and Ossicini, S., What is What in the Nanoworld: A Handbook on Nanoscience and Nanotechnology. Weinheim, September, 2005 [2] Drexler, E., Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, London, September 1987 [3] Foster, L., Allen G., Lieberman J., Nanotechnology: Science, Innovation and Opportunity, New York, December 2005 [4] Mahalik, N., Micromanufacturing and Nanotechnology, Berlin, April, 2006 [5] Mauboussin, M., Bartholdson, K., Big Money in Thinking Small, New York, June 2004 [6] Ratner, M., and Ratner, D., Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea, New Jork, 2003 [7] Yao, N., and Zhong Lin, W., Handbook of Microscopy for Nanotechnology, Boston, Kluwer Academic, 2005
ИНТЕРНЕТ ИЗВОРИ:
[8] http://poslovni.hr/47598.aspx; 27.02.2010. [9] http://www.zika.rs/index.php/nano-tehnologija/nanotehnologija.html; 21.02.2010. [10] http://www.rts.rs/page/stories/sr/story/14/Nauka/67851/Napredak+u+razvoju+ nanotehnologije; 03.03.2010. [11] http://sr.wikipedia.org/sr-el/nanotehnologija 03.03.2010. [12] http://www.poslovni.hr/8750.aspx 04.03.2010. [13] http://www.gradimo.hr/Patuljasti-svijet-pred-vratima/hr-HR/8975.aspx 04.03.2010. [14] http://www.planeta.rs/18/3%20sa%20naslovne%20strane.htm; 04.03.2010. [15] http://www.zika.rs/index.php/nano-tehnologija/485-nanotehnologija-vodi-ukataklizmu.html; 21.02.2010. 49
[16] http://www1.voanews.com/croatian/news/a-37-2007-03-03-voa2-85930052.html; 25.03.2010. [17] http://www.zika.rs/index.php/nano-tehnologija/nanotehnologija.html; 21.02.2010. [18] http://metro-portal.hr/vijesti/zivot/do-besmrtnosti-nas-dijeli-samo-20-godina; 01.03.2010. [19] http://www.hardwarebase.net/kolumne.php?akcija=pokazi&kolumna_id=35; 01.03.2010. [20] http://www.nanotehnologija.info/novosti-i-tehnologija/107-nano-cestice-zlata-pretvarajusuncevu-svjetlost-u-struju.html; 01.03.2010. [21] http://www.zdravzivot.com/Ekovesti/tedljiva-nanotehnologija-biogoriva.html; 01.03.2010. [22] http://www.nanotehnologija.info/kucanstvo.html; 01.03.2010. [23] http://www.rts.rs/page/stories/sr/story/14/Nauka/67851/Napredak+u+razvoju+ nanotehnologije; 03.03.2010. [24] http://www.pfst.hr/~ivujovic/stare_stranice/znanost.htm#nano; 04.03.2010. [25] http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News-Comments.asp?NewsNum=827; 05.03.2010. [26] http://www.opusteno.rs/viewtopic.php?f=29&t=1073; 05.03.2010. [27] http://www.nanotech-now.com/Art_Gallery/svidinenko-yuriy.htm; 10.03.2010. [28] http://sr.wikipedia.org/sr-el/kvantna_tačka; 10.03.2010. [29] http://www.crnano.org; 11.03.2010. [30] http://www.mikro.rs/main/index.php?q=vest&ID=11043; 15.03.2010. [31] http://www.morgellonsexposed.com/Plaques.htm; 15.03.2010. [32] http://www.thewaterstaindoctor.co.nz/; 15.03.2010. [33] http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=1000; 15.03.2010. [34] http://scitizen.com/nanoscience/slippery-nanopipes_a-5-131.html; 18.03.2010. [35] http://www.pregled.com/nauka.php?id_nastavak=715&tmpl=nauka_tmpl& tekuca_strana=1; 18.03.2010. [36] http://www.zika.rs/index.php/nano-tehnologija/nanomaterijali/189-vee-biljke-i-plodovi-uzpomo-nanocevi.html; 18.03.2010. 50
[37] http://www.mikro.rs/main/index.php?q=vest&ID=2633; 24.03.2010. [38] http://www.zika.rs/index.php/nano-tehnologija/nanoelektronika/415-tranzistor-od-jednogatoma.html; 24.03.2010. [39] http://bs.wikipedia.org/wiki/Dioda; 25.03.2010. [40] http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=3419.php; 20.04.2010. [41] http://nanotechnologysite.info/nanotechnology/1989-i-b-m-spelled-in-xenon-atoms/; 20.04.2010. [42] http://www.crnano.org/restrictions.htm; 21.04.2010. [43] http://extreme.forumh.net/forum-f47/topic-t353.htm; 25.04.2010. [44] http://www.gradimo.hr/8975.aspx; 25.04.2010.
51
