10 menneskeskabte nanomaterialer med futuristiske kræfter

Billede en opfindelse. Du har måske lige forestillet dig noget fra et fly til en iPod til selve hjulet. Du tænkte sandsynligvis ikke på innovations næste grænse: nanoteknologi. Som videnskabelige fremskridt bevæger sig fremad, opdager forskere i stigende grad inden for et område, der ikke engang eksisterede indtil 1975.

Det nøgne menneskelige øje kan kun se objekter så små som 0,1 millimeter lange. Denne liste dækker 10 menneskelige opfindelser på en skala 100.000 gange mindre.

10 Selvbrændt flydende metal

En enkel legering af flydende metal, der er dannet af gallium, iridium og tin, kan styres elektrisk til dannelse af komplekse former eller køre omgange i en petriskål. At sige det er som roboten skurk fra Terminator 2 er ikke hyperbolisk. Jing Liu fra Tsinghua University, en af ​​de forskere, der arbejdede på projektet, som var baseret i Beijing, Kina, sagde: "Den bløde maskine ser temmelig intelligent ud og kan deformere sig i henhold til det rum, den rejser ind, ligesom [ den] Terminator gør fra science-fiction film. "Metalet er biomimetisk, hvilket betyder, at det efterligner biokemiske reaktioner, selv om det ikke er biologisk selv.

Elektriske strømme kan lede materialet, men det kører under sin egen kraft, dels drevet af en belastningsforstyrrelse, der skaber en trykforskel mellem forsiden og bagsiden af ​​hver dråbe legeringen. Mens denne proces er spekuleret til at være nøglen til at omdanne kemisk energi til mekanisk kraft, vil molekylmaterialet ikke vende ondt og robotisk endnu. Hele processen kan kun forekomme i en opløsning af natriumhydroxid eller saltvand.

9 Nanopatches

Trypanophobes glæder sig! Dine dage med frygtende nåle kan være forbi i den nærmeste fremtid. University of York forskere arbejder på en patch designet til at levere alle de stoffer du har brug for med ingen af ​​nåle. De normale størrelser, der en gang er fastgjort til armen, leverer en målrettet dosis af nanopartikler, der er små nok til at glide gennem en hårfollikel. Nanopartiklerne, der hver er under 20 nanometer lange, vil binde sig til skadelige celler, dræbe dem og derefter fjernes sammen med de døde celler ved kroppens naturlige processer.

Den bedste del? Når nanopatchen er blevet perfekt, kan nanopatchen bruges til at behandle en af ​​medicinsk forsknings værste sygdomsgrupper: kræft. I modsætning til kemoterapi vil nanopartiklerne være i stand til at dræbe individuelle kræftceller, idet de kun efterlader de sunde. Projektet med titlen "NanJect" blev crowdfunded i 2013 af studietidforskere Atif Syed og Zakareya Hussein og er stadig i udvikling. Lad os bare håbe, at nanopatchen aldrig bliver kombineret med flydende metalroboteknologi.

8 Vandfiltercoating

Husk 2010 oliespillet fra BP? Du kan ikke huske lignende ulykker i fremtiden, hvis forskerne ved Ohio State kommer deres vej. De belægninger, de udvikler, er kun nanometertykkelser, men når de påføres et fintnetnet rustfrit stålnet, stammer det olie ud, mens vandet passerer igennem.

Nanokoeringen var inspireret af naturen. Lotus blade, også kendt som vandliljer, har egenskaber, der er modsatte af nanokoering, afstødende vand, men ikke olie. Lotusbladet har længe været en kilde til videnskabelig inspiration, der allerede har ført til oprettelsen af ​​superhydrofobiske materialer i 2003.

Til nanokoering efterliknede forskerne den bumpede overflade af et lotusblad, men indlejrede det med et rensemiddels molekyler. Resultatet afstøder olie som lotusbladet afviser vand. Belægningen, usynlig for det menneskelige øje, kan replikeres til den billige, billige pris på $ 1 pr. Kvadratfod.

7 ubåds luftfriskere

Ingen tænker på lugten af ​​luften, at ubådspersoner skal trække vejret, bortset fra de fattige sugere, der skal gøre netop det. Kuldioxid skal fjernes konstant, da den samme luft passeres gennem et nyt sæt submariner lunger over 100 gange inden for en enkelt tur. Et kemikalie kaldet amin scrubs ud CO₂, men det tilføjer en ubehagelig stink på samme tid.

Indtast de selvmonterede monolagere på mesoporøse understøtninger eller SAMMS for dem, der nyder at give et mere menneskeligt navn til en kombination af sandkorn og nanopartikler. Den nye CO₂ fjernelsesmetode bruger dette porøse materiale i stedet for den ildelugtende amin.

Forskellige typer af SAMMS binder sig til forskellige molekyler, men alle har en enorm kapacitet til at opsuge deres mål. En enkelt tsk holder nok porer til at give det næsten det samme overfladeareal som en fodboldbane. Da materialets utroligt specifikke anvendelse som ubådsluftforfrisker beviser, er der ikke noget problem for videnskaben for at finde sin løsning.

6 Elektricitetsstyring Nanokonduktor

Forskere fra Northwestern University har fundet ud af, hvordan man opretter en el-leder på en nanoteknologisk skala. Det er en solid nanopartikler, der kan omkonfigureres til at lede elektriske strømme i forskellige modsatte retninger. Den officielle undersøgelse citerer "nuværende ensrettere, switche og dioder" blandt de elektriske elementer, som hver nanopartikel kan efterligne. Hver 5-nanometer bred partikel belægges med et positivt ladet kemikalie og omgives af negative atomer. Den elektriske ladning omkonfigurerer de negative atomer omkring nanopartiklerne.

Potentialet er fantastisk. Materialerne skabt "kan omarrangere sig for at opfylde forskellige beregningsbehov på forskellige tidspunkter", som universitetets pressemeddelelse sætter det. Ved hjælp af dette nanomateriale kan fremtidig elektronik omprogrammeres til at lede elektriske impulser forskelligt. Hardware kan opdateres lige så nemt som software. Begrebet "forældet" teknologi ville i sig selv blive forældet.

Den nanoskala leder har en anden potentiel anvendelse: tjener som en tredimensionel bro mellem forskellige teknologier.Det er den perfekte adapter, da kompatibiliteten kan programmeres. Måske betyder det, at du ikke behøver at købe den nye telefonopladningssnor.

5 Nano-Sponge Phone Charger

Du har absolut ikke brug for en telefonledning, når denne opfindelse starter. Det er nanoteknologi, der fungerer som en svamp for at opsuge overskydende kinetisk kraft fra et miljø og kanalisere det ind i din telefon. Det pågældende materiale er piezoelektrisk, et fancy ord for materiale, som genererer elektricitet, når den er under mekanisk belastning. Materialet er givet nano-størrelse porer, gør det til en fleksibel svamp. Den tilføjede bevægelse tillader materialet at skabe mere elektricitet, hvilket skaber strøm til en enhed, simpelthen fra det omgivende miljø.

Det officielle udtryk for det er en "nanogenerator". (Ja, på dette tidspunkt lyder det bare som "nano" bliver slået foran alt på denne liste. I det hele taget elsker nanoteknologiforskere det.) I hvert fald, materialet kunne efterhånden være en del af en mobiltelefon indbygget hus. Nanotech'en kunne tændes mens du hviler på bilens instrumentbræt eller endda i en persons lomme. Konceptet kunne også opdele til større industrielle miljøer. Det er det, forskere ved University of Wisconsin-Madison håber.

4 kunstig nethinden

Fremtiden for kunstig syn er så lyst, at du bliver nødt til at bære nuancer ... eller en nanofilm designet til at efterligne din nethinden. Israelbaseret nanoharpatis udvikler en grænseflade, der direkte forbinder med et øjes neuroner for at formidle neuralsimulering til hjernen, erstatte nethinden og hjælpe folk til at se. Hidtil har et forsøg på en kylling vist sig vellykket, med neurale aktiviteter, som viser, at nanofilmen lod kyllingen se lys, som det ellers ikke ville have. Men det ville være retina har en lang vej at gå, før man når sit ultimative mål om at forbedre menneskets syn.

Nano Retina er ikke det eneste kunstige syn i spillet, men det ser ud til at være den mest holdbare, effektive og fleksible. Den sidste er afgørende, da det endelige produkt vil være inde i en persons øje. Lignende opfindelser har fundet den del at være det hårdeste aspekt af kunstig øjenteknologi. I det mindste, da teknologien er udviklet på nanoskalaen, undgår teknologien ubehagelige problemer som metal, ledninger og lav opløsning.

3 glødende tøj

Lysemitterende fibre udvikles af Shanghai forskere, og de kan væves ind i beklædningsgenstande. Endelig har du noget at bære, når du vil matche indretningen på en 1980'ers neon natklub. Hver fiber starter fra en rustfrit ståltrådfundament, som derefter er dækket af en bestemt nanopartikler, et lag af elektroluminescerende polymer og en sikkerhedsbelægning af gennemsigtige nanorør. De resulterende fibre er både lette og fleksible og kan gløde helt under deres egen elektrokemiske kraft. Endnu bedre kører de på mindre strøm end konventionelle LED-lamper.

Ulempen er, at fibrernes lys kun varer et par timer. Udviklerne er imidlertid optimistiske, at deres Frankenstein-skabelse til sidst vil vare 1.000 gange længere, og der er intet i teorien, der vil stoppe dem. Selv når de er klar til at gå, er det ikke muligt at vaske nanopartikeldrevne tøj. Forskere håber også, at de biomedicinske fordele kan udforskes. Imidlertid er ting, der vaskes sjældent, som sikkerhedsvest eller baseball caps, stadig fantastisk, når de glødende af sig selv.

2 Organ-Reparation Nanoneedles

Narkotikapatchen nævnt tidligere var designet til at erstatte nåle, men hvad hvis nålene selv var nanostørrelser? Så tilsyneladende kunne de erstatte operationen eller i det mindste supplere det. Nylige succesrige forsøg på laboratoriemus lykkedes at injicere nukleinsyrer, som kan anspore organ og nerveceller til at regenerere, genvinde tabte evner. Når deres mission er færdig, bliver nålene inden i kroppen, bionedbrydelig inden for et par dage. Der blev ikke observeret nogen skadelige bivirkninger, når nålene blev brugt til at danne blodkar i musens rygmuskler.

Hvis det anvendes på mennesker, kan nanonedlerne, der leverer syrerne, injiceres i patienter under organtransplantationer, bedre at forberede vævene omkring orgelet til at helbrede og integrere nyankomsten i kroppen. En anden kølig ansøgning om doserne kan være "omprogrammering" af et brandbrændsels celler til regrow som fungerende og sund, snarere end arret.

1 3-D kemisk printer

Denne endelige indgang er ikke kun en enkelt partikel; det er en 3-D printer, der er i stand til at udklare tusindvis af forskellige. University of Illinois kemiker Martin Burke er som en kemisk Willy Wonka. Ved hjælp af en samling af "byggesten" -molekyler kan han oprette et stort antal forskellige kemikalier med en bred vifte af "ekstraordinære naturlige egenskaber" som f.eks. Rotanhine, der kun findes i en sjælden peruviansk blomst.

Omfanget af syntesen er stort nok til at tilvejebringe molekyler, der er nødvendige for lægemidler, lysdioder og solceller og indeholder nogle kemikalier, der tidligere kunne have taget et uddannet kemistår til at syntetisere. Den nuværende prototype er begrænset, men selv nu er den i stand til at udvikle nye lægemidler. Burke håber at til sidst skabe en forbrugerversion. Her håber vi, at fremtiden inkluderer en printer som hjemmeparatør.