Самозащита
Особый репортажСюжет человекаМир вокругРезвяся и играя
Генеральная линияНовейшая историяШкола
Федерация самбо Москвы Фонд поддержки и развития самбо Российский Союз Боевых Искусств
On-line подписка On-line голосование Подписка на новости О журнале Где купить Редакция журнала Вакансии Для рекламодателей Media Kit Выставки Партнеры Журналу «Самозащита без оружия» - 10 лет «Самозащита без оружия» в Raff House
Сделать стартовой Добавить в избранное Написать письмо

Эра под знаком нано

Текст: Любовь Пешкунова. Фото: Portfolio.

Кто из нас не мечтал полетать в небесах вместе с птицами? Или оседлать солнечный ветер и отправиться к звездам, чтобы хоть одним глазком посмотреть, как у них там. А еще, например, хорошо бы научиться дышать под водой, без осо­бого труда двигать предметы и разговаривать с друзьями только с помощью мысли. Думаете, такие человеческие возможностифантастика? Вовсе нет! Это, как утвержда­ют ученые, наше нанозавтра. Не случайно мир, затаив ды­хание, следит за новой технологической революцией, кото­рая, по прогнозам, полностью изменит не только экономи­ку, но и среду обитания человека. За светлым будущим уже выстроилась целая очередь. Как всегда, в первых рядахЯпония и Южная Корея. За ними гонятся США, в спину ды­шат Франция, Германия, Англия и, конечно же, Россия. Та­кая активность объясняется просто: кто первым добьется успехов в этой вполне реальной, но в то же время более чем фантастической науке, тот станет мировым лидером как минимум до конца столетия.

Лестница в небо

Серебристая конструкция была готова при­нять первый челнок с двадцатью тоннами троса, который должен соединить станцию с платформой на поверхности Земли. Выбор экваториальной части Тихого океана не был случайным. Это по сути идеальное место для стоянки небесного лифта, так как экватор ни­когда не пересекают разрушительные урага­ны и здесь почти не бывает молний – глав­ной опасности для «лестницы в небо». На монтаж специальных подъемников уйдет па­ра-тройка лет. Ведь трос надо еще покрыть солнечными батареями, а подъемники осна­стить небольшими фотоэлектрическими пане­лями, подсвечивающимися с Земли мощны­ми лазерами. И вот первый космический лифт готов. Кабинки на гусеничном ходу, как букашки, пере­мещаются по кабелю вверх и вниз, перенося спутники и зонды, которые нужно вывести на орбиту. А на самом верху идет стройка старто­вой площадки для космических аппаратов, от­правляющихся к Луне, Марсу, Венере и еще дальше – в соседние звездные системы. В освоении космоса наступила новая эра. Эта футурологическая картинка – не плод фантазии писателя, а реальный проект, который в последнее время разрабатывается специалистами из NASA. Недавно ученые из лаборатории в Лос-Аламосе доложили: про­ект вчерне готов, скоро появятся детальные чертежи. Такие же работы, но без излишней шумихи, уже давно ведутся и в России. Пого­варивают, что на одном из космических предприятий в подмосковных Мытищах сде­лан специальный кевларовый трос. А в Са­марском государственном аэрокосмическом университете проектируют капсулу, которая будет не поднимать, а спускать предметы из космоса.

Кстати, идее космического подъемника уже более века. Первым с нем заговорил в 1895 году Константин Циолковский. И это тогда, ко­гда сама мысль освоения космического про­странства была не более чем сказка. Тем не менее XX век стал не только веком космонав­тики, но и технических и технологических про­рывов в неведомое. И вот здесь не обошлось без писателя-фантаста. В романе «Фонтаны рая» Артур Кларк предло­жил заменить в «литературном» космическом лифте сталь на некий «псевдоодномерный ал­мазный кристалл». И что удивительно – Кларк почти угадал. Нынешний интерес к строитель­ству лифта связан именно со сверхпрочными и сверхлегкими углеродными кристаллами – нанотрубками, которые случайно обнаружил в 1991 году японский ученый из корпорации NEC.

«Прародителем» уникального по своим воз­можностям нанообъекта был банальный гра­фит. Пропуская через него электрический разряд, исследователь заметил, что тот при­нимает не только шарообразные формы, но и образует полые трубки с толщиной стенок в атом углерода. Хрупкие на вид, нанотрубки оказались на удивление прочны: они не лома­ются и не рвутся, более того – при воздейст­вии их атомы могут перестраиваться. Ни один материал с таким простым химическим соста­вом не может похвастаться хотя бы частью свойств, которыми обладают нанотрубки. Чем не универсальный материал для создания лю­бых объектов с заданными свойствами! А именно в этом состоит суть нанотехнологий – складывая и переставляя атомы, получать но­вые предметы.

Так нанотрубка стала главной молекулой наномира, где все микроскопических размеров – порядка нанометра, или одной миллиард­ной доли метра. Это, кстати, в десять миллио­нов раз меньше муравья и в сто миллионов – клеща. Возможно, поэтому ученые и догово­рились использовать в названиях слово «нано» – «карлик» по-итальянски.

Танец молекул

Наивно полагать, что технология будущего возникла в конце XX века без каких-либо предпосылок. Открытие новой эры приближа­ли тысячи трактатов философов, исследова­ния химиков и физиков. Даже наш легендар­ный Левша не остался в стороне. Когда в сказке Н. Лескова народный умелец подко­вал блоху, он даже предположить не мог, что станет первым нанотехнологом. И действительно, надписи на гвоздиках были настольно малы, что разглядеть их можно было в мелкоскоп с увеличением в пять миллионов раз. Но прибор именно с такой разрешающей способностью появился только в 1981 году. Вот вам и сказка-ложь!

Создатели сканирующего туннельного микро­скопа (СТМ) инженеры Герд Виннинг и Генрих Рорер из компании IBM буквально распахну­ли двери в новое измерение – мир молекул и атомов. Ученые смогли не только получить трехмерную картинку, но и «работать» с ато­мами. Как – им «подсказал» Эрик Дрекслер. Чтобы собирать и разбирать атомы и молеку­лы и конструировать из них любые наносистемы – двигатели, станки, вычислительные уст­ройства, средства связи, американский профессор предложил очень любопытные устрой­ства – ассемблеры и дизассемблеры. Это универсальные молекулярные роботы, или наноботы, длиною в сотню атомов. Через нанокомпьютеры боты связаны с обычным ком­пьютером, которым управляет человек. К примеру, оператор «нарисовал» какую-то конструкцию и особым образом задал ее молеку­лярную структуру. Дизассемблер атом за ато­мом разобрал неизвестное устройство и пе­редал всю информацию ассемблеру. Наноботсборщик, точно джинн из бутылки, за не­сколько часов вырастил некое подобие кри­сталлической структуры. Еще немного време­ни – и у конструктора появляется готовая вещь с заданными характеристиками. Более того, ассемблер может создавать любое ко­личество копий, которые ничем не будут отли­чаться от оригинала.

Именно так, по идее Эрика Дрекслера, уни­версальные крошки в буквальном смысле слова перевернут нашу жизнь. Они создадут необходимую для жизни человека среду, по­строят орбитальные системы, самособираю­щиеся колонии на Луне и Марсе, любые стро­ения в Мировом океане, на поверхности Зем­ли и в воздухе. Возможность самосборки при­ведет к решению глобальных проблем чело­вечества – нехватки пищи, жилья и энергии. Эксперты прогнозируют все это к 2025 году. Поживем – увидим. А пока на повестке дня стоит другая, не менее сложная задача – соз­дание самих ботов.

Эффект геккона

Долгое время ученые никак не могли понять, каким образом безобидная красивая ящерка может бегать по совершенно гладкому верти­кальному стеклу, не падая и не соскальзывая. Сначала думали, что весь секрет в уникаль­ных присосках. Но их на лапках животного нет. «Грешили» на клейкую жидкость. Однако у пресмыкающегося нет никаких желез, выделяющих ее. Разгадка пришла вместе с откры­тием наномира. Оказалось, что при движении геккон использует законы молекулярных свя­зей. На его лапках находятся сотни нанометровых лопатообразных кончиков-шерстинок. Они как раз и вступают во взаимодействие с атомами совершенно гладких поверхностей, то есть буквально «прилипают» к ним. Но сто­ит геккону напрячь мышцы, лапки легко отры­ваются от предметов.

Это открытие решили использовать сотруд­ники американской компании iRobot. Они сконструировали робота, который может пе­редвигаться по вертикальным стенкам аква­риума. Тот же принцип наношерстинок лег в основу изготовления липкой ленты. Теперь на очереди нескользящая нанообувь. Чело­век в таких ботинках сможет даже ходить по стенам.

Природа, как мы видим, хорошая подсказка для людей. Она и сама с успехом пользуется нанотехнологиями. Взять хотя бы ферменты – белки, которые лечат человека от вирусов, отвечают за передачу нервных импульсов и переваривают пищу. Каждый из ферментов настроен на выполнение строго определен­ных функций и оперирует непосредственно молекулами и атомами. Например, естествен­ные нанобактерии, или нанобы. Они отвечают за кальцинирование тканей и образование почечных камней. Именно это их свойство подтолкнуло исследователей к созданию наноматериала, имитирующего костную ткань. Он действует как «клей» или «шпатлевка» и для травматологии может оказаться незаме­нимым.

Вообще нанобактериями ученые интересу­ются буквально с момента их открытия в 1988 году. Сегодня же их «заставляют» слу­жить человеку. Юичи Хиратсука из Нацио­нального института технологий уже сумел впрячь самую быструю бактерию Mycoplasma mobile в крошечный «хомут». Малютка должна была подобно лошади вра­щать вал моторчика. Для этого исследова­тель построил микроскопическую круговую «беговую» дорожку из белков длиной в один микрометр, а в центре поставил кварцевый ротор, саму же бактерию Хиратсука покрыл витамином В7, который помогал ей лучше удерживаться на дорожке. В ходе экспери­мента ротор стал вращаться, правда, не очень быстро. Но эта проблема легко разре­шима. Как говорит ученый, надо просто за­прячь больше нанобактерии.

Кристаллы-убийцы

Многие считают, что атомно-молекулярное конструирование позволит не только преодо­леть биологические ограничения человека, но и приспособить его организм к длительной и комфортной жизни. И хотя до этого пока да­леко, первые шаги уже сделаны. К примеру, инъекции наночастиц уже сегодня дают наде­жду больным раком. Такая процедура впер­вые была проведена в Шаритэ (Берлин) в 2003 году. Для 27-летнего Германа К. с сарко­мой ключицы это был последний шанс. Вве­денные ему нанокристаллы окиси железа ра­зогрели раковые клетки до 70°С и убили их. Но действие наночастиц на этом не заканчи­вается. Расправившись с одной опухолью, они отправляются на поиск метастаз, рассе­янных по всему организму. Кстати, этот метод используют не только в Германии, но и в Америке и Франции. Правда, американские и французские наночастицы крупнее немецких и «умнее». Это крохотные шарики (40 нанометров) с магнитным сердеч­ником и двумя поверхностными слоями – из кремния для биосовместимости и из биологических молекул, которые «узнают» поражен­ные недугом клетки. Частицы цепляются за них и под воздействием магнитного поля за­ставляют их умирать.

Сегодня нанотехнологии помогают восстанав­ливать и нервные клетки. Чикагские ученые уже опробовали метод на мышах с неизлечи­мыми повреждениями спинного мозга. В мес­то паралича им ввели стволовые клетки, обернутые в нановолокна. Зафиксировав­шись на спинном мозге, нановолокна сфор­мировали трехмерные «леса», на которых смогли закрепиться нервные клетки. Таким способом ученые частично восстановили функции. Через несколько лет, как они наде­ются, вылеченные мыши смогут вновь ходить. Теперь на очереди создание искусственной роговицы. В Европе уже научились, используя нанотехнологии, выращивать трехмерную роговичную псевдострому, которая будет воз­вращать людям зрение. Кроме того, разраба­тываются наноповязки, позволяющие ускорить процесс рубцевания и роста тканей да­же очень глубоких ран. Теоретически нанотехнологии вообще спо­собны обеспечить человеку физическое бес­смертие, так как смогут регенерировать отми­рающие клетки. По прогнозам журнала Scientific American, уже в ближайшем буду­щем появятся медицинские устройства раз­мером с почтовую марку. Они самостоятельно проведут анализ крови, определят, какие ме­дикаменты необходимо использовать, и впрыснут их в кровь.

Цена вопроса

Когда Константин Эдуардович Циолковский обосновывал свой космизм, он писал не только о возможности межпланетных поле­тов, но и расселении человечества в другие звездные миры. Без биохимической пере­стройки сделать это невозможно. Поэтому люди, по мнению калужского учителя, должны будут превратиться в разумные «животно-растения», непосредственно перерабатывающие солнечную энергию. Такая перспектива стать химерой у меня лично вызывает безумный страх. Единственное, что успокаивает: вряд ли это выпадет на мой век. Но как же быть моим внукам и правнукам? Такой же страх – спутник и грядущей нанореволюции. И это понятно: большие перспекти­вы чаще всего несут с собой и большие опасности. И если часть опасений можно отнести к разряду научной фантастики, то некоторые из них не лишены оснований. Что случится, если в окружающую среду будет выпущено большое количество наноматериала, и не вызовут ли они у людей аллергию? Или те же нанотрубки – не токсичные сами по себе не станут ли они опасными после ка­ких-нибудь наноманипуляций? Проверить это на крысах и мышах решили токсикологи из германского исследовательского центра Karlsruhe Research Centre. Оказалось, что по­сле вдыхания нанопрепаратов у большинства грызунов начались многочисленные воспале­ния. Выходит, нанотрубки не такие и безопас­ные.

И это еще не все. Ведущий ученый Билл Джой из Sun Microsystems утверждает, что стремительный рост нанотехнологии может вообще выйти из-под контроля. Тогда за последствия никто поручиться не сможет. Не случайно многие ученые требуют остановить все рабо­ты, пока «неудачные» опыты или возможная халатность не привели к такой трагедии, цена которой – гибель человечества и планеты в целом.

Конечно, все может быть. Но все-таки я ду­маю: остановить прогресс невозможно. Ведь все мы, как те мореплаватели, которые нако­нец-то решились открыть Новый свет, уже су­ществовавший до них много тысяч лет.

Авторизация
Логин:
Пароль:
Войти

1 (24) 2007
Номер 1 (24) 2007

Краткий анонс:
День с ангеломПарадоксов другЭра под знаком наноЛенинградская динамо-машина
127051, г. Москва, 1-Колобовский переулок, дом 19, строение 2
Тел.: +7 (977) 777-99-69
E-mail: mail@samoz.ru
Internet: www.samoz.ru
Главная | Новости издания | Текущий номер | Секция самбо | Архив номеров | On-line сервисы | Контакты | Полезные ссылки
Rambler's Top100