10 nanomateriali artificiali con poteri futuristici

Immagina un'invenzione. Potresti aver appena immaginato qualsiasi cosa, da un aeroplano a un iPod alla ruota stessa. Probabilmente non hai pensato alla prossima frontiera dell'innovazione: la nanotecnologia. Con il progredire del progresso scientifico, gli scienziati si stanno sempre più inventando in un campo che non esisteva nemmeno fino al 1975.

L'occhio umano nudo può vedere solo oggetti lunghi quanto 0,1 millimetri. Questa lista comprende 10 invenzioni umane su una scala 100.000 volte più piccola.

10 metallo liquido auto-alimentato

Una semplice lega di metallo liquido formata da gallio, iridio e stagno può essere controllata elettricamente per formare forme complesse o giri in una piastra di Petri. Per dire che è come il robot cattivo da Terminator 2 non è iperbolico. Jing Liu della Tsinghua University, uno dei ricercatori che ha lavorato al progetto, che aveva sede a Pechino, in Cina, ha dichiarato: "La macchina soft sembra piuttosto intelligente e si può deformare in base allo spazio in cui viaggia, proprio come [ il] Terminator fa dal film di fantascienza. "Il metallo è biomimetico, nel senso che imita le reazioni biochimiche, sebbene non sia biologico in sé.

Le correnti elettriche possono guidare il materiale, ma funziona sotto la sua stessa potenza, guidato in parte da uno squilibrio di carica che crea una differenza di pressione tra il fronte e il retro di ogni goccia della lega. Mentre questo processo è speculato per essere la chiave per convertire la potenza chimica in energia meccanica, il materiale molecolare non si trasformerà ancora nel male e nella robotica. L'intero processo può avvenire solo in una soluzione di idrossido di sodio o salamoia.

9 nanoparticelle

I trypanophobes si rallegrano! I tuoi giorni di temendo aghi potrebbero essere finiti nel prossimo futuro. I ricercatori dell'Università di York stanno lavorando su una patch progettata per fornire tutti i farmaci necessari con nessuno degli aghi. I cerotti di dimensioni normali, una volta attaccati al braccio, erogano una dose mirata di farmaci di dimensioni nanoparticellari, abbastanza piccoli da scivolare nel follicolo pilifero. Le nanoparticelle, ciascuna lunga meno di 20 nanometri, si legheranno a cellule nocive, le uccideranno e quindi saranno rimosse insieme alle cellule morte dai processi naturali del corpo.

La parte migliore? Una volta perfezionato, il nanopatch potrebbe essere usato per trattare uno dei peggiori gruppi di malattie della ricerca medica: il cancro. A differenza della chemioterapia, le nanoparticelle saranno in grado di uccidere singole cellule cancerose, lasciando da sole quelle sane. Il progetto, intitolato "NanJect", è stato finanziato dal crowdfunding nel 2013 dai ricercatori degli studenti di allora Atif Syed e Zakareya Hussein ed è ancora in fase di sviluppo. Speriamo solo che la nanopatch non venga mai combinata con la tecnologia dei robot in metallo liquido.

8 Rivestimento del filtro dell'acqua

Ti ricordi la fuoriuscita di petrolio del BP nel 2010? Non ricorderai incidenti simili in futuro, se i ricercatori dell'Ohio State si faranno strada. Il rivestimento che stanno sviluppando ha uno spessore di soli nanometri, ma quando viene applicato su una rete di acciaio inossidabile a maglie fini, tende a filtrare l'olio consentendo il passaggio dell'acqua.

Il nanorivestimento è stato ispirato dalla natura. Le foglie di loto, note anche come ninfee, hanno proprietà che sono l'opposto del nanoceronte, respingendo l'acqua ma non il petrolio. La foglia di loto è stata a lungo fonte di ispirazione scientifica, avendo già portato alla creazione di materiali super-idrofobici nel 2003.

Per la nanoruatura, gli scienziati hanno imitato la superficie irregolare di una foglia di loto, ma l'hanno incorporata con le molecole di un agente detergente. Il risultato respinge l'olio come la foglia di loto respinge l'acqua. Il rivestimento, invisibile all'occhio umano, può essere replicato al costo economico ed economico di $ 1 per piede quadrato.

7 Deodorante per ambienti sottomarini

Nessuno pensa all'odore dell'aria che gli equipaggi sottomarini devono respirare, tranne che per i poveri babbei che devono fare proprio questo. L'anidride carbonica deve essere rimossa costantemente, poiché la stessa aria è passata attraverso una nuova serie di polmoni submariner oltre 100 volte in un singolo viaggio. Una sostanza chimica chiamata ammina pulisce il CO₂, ma aggiunge un brutto puzzo allo stesso tempo.

Inserisci i monostrati autoassemblati su supporti mesoporosi, o SAMMS, per quelli di voi che amano dare un nome più umano a una combinazione di granelli di sabbia e nanoparticelle. Il nuovo CO₂ metodo di rimozione utilizza questo materiale poroso invece di ammina maleodorante.

Diversi tipi di SAMMS si legano con molecole diverse, ma tutti hanno un'immensa capacità di assorbire l'obiettivo. Un singolo cucchiaino contiene abbastanza pori per dargli quasi la stessa superficie di un campo di calcio. Poiché l'applicazione incredibilmente specifica del materiale come un deodorante per ambienti sottomarini lo dimostra, nessun problema è troppo piccolo perché la scienza trovi la sua soluzione.

6 Nanoconduttore dello sterzo elettrico

I ricercatori della Northwestern University hanno scoperto come creare un conduttore di elettricità su scala nanotecnologica. È una nanoparticella solida che può essere riconfigurata per dirigere le correnti elettriche in direzioni opposte diverse. Lo studio ufficiale cita "attuali raddrizzatori, interruttori e diodi" tra gli elementi elettrici che ogni nanoparticella può emulare. Ogni particella larga 5 nanometri è rivestita con una sostanza chimica caricata positivamente e circondata da atomi negativi. La carica elettrica quindi riconfigura gli atomi negativi attorno alle nanoparticelle.

Il potenziale è sorprendente. I materiali creati "possono riorganizzarsi per soddisfare le diverse esigenze computazionali in tempi diversi", come afferma il comunicato stampa dell'Università. Usando questo nanomateriale, l'elettronica futura può essere riprogrammata per indirizzare gli impulsi elettrici in modo diverso. L'hardware può essere aggiornato con la stessa facilità del software. Il concetto di tecnologia "obsoleta" diventerebbe esso stesso obsoleto.

Il conduttore su scala nanometrica ha un'altra potenziale applicazione: servire da ponte tridimensionale tra diverse tecnologie.È l'adattatore perfetto, dal momento che la sua compatibilità può essere programmata. Forse questo significa che non avrai bisogno di comprare quel nuovo cavo di ricarica del telefono dopo tutto.

5 caricabatterie per telefono Nano-Sponge

Sicuramente non avrai bisogno di un cavo telefonico una volta che questa invenzione sarà decollata. È la nanotecnologia che funziona come una spugna per assorbire energia cinetica in eccesso da un ambiente e convogliarla nel telefono. Il materiale in questione è piezoelettrico, una parola di fantasia per il materiale che genera elettricità quando sottoposto a sforzi meccanici. Il materiale viene fornito con pori di dimensioni nanometriche, trasformandolo in una spugna flessibile. Il movimento aggiunto consente al materiale di creare più elettricità, creando energia per un dispositivo semplicemente dall'ambiente circostante.

Il termine ufficiale per questo è un "nanogeneratore". (Sì, a questo punto sembra proprio che "nano" venga schiaffeggiato di fronte a tutto in questa lista. Nel complesso, i ricercatori delle nanotecnologie adorano farlo.) In ogni caso, il materiale potrebbe alla fine essere parte dell'involucro incorporato di un telefono cellulare. La nanotecnologia potrebbe accendersi mentre si riposa sul cruscotto di un'auto o persino nella tasca di qualcuno. Il concetto potrebbe scalare anche in ambienti industriali più grandi. Questo è ciò che sperano i ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison.

4 retina artificiale

Il futuro della vista artificiale è così brillante che dovrai indossare sfumature ... o un nanofilm progettato per imitare la tua retina. Nano Retina, con sede in Israele, sta sviluppando un'interfaccia che si collega direttamente ai neuroni di un occhio per trasmettere la simulazione neurale al cervello, sostituendo la retina e aiutando le persone a vedere. Finora, un esperimento su un pulcino ha avuto successo, con un'attività neurale che dimostra che il nanofilm lascia che il pulcino veda una luce che altrimenti non avrebbe. Ma l'aspirante retina ha una lunga strada da percorrere prima di raggiungere il suo obiettivo finale di migliorare la vista umana.

Nano Retina non è l'unica vista artificiale nel gioco, ma sembra essere la più duratura, efficiente e flessibile. Quest'ultima è essenziale, dato che il prodotto finale sarà all'interno dell'occhio di qualcuno. Invenzioni simili hanno trovato quella parte come l'aspetto più difficile della tecnologia occhio artificiale. Almeno, dal momento che è sviluppato su scala nanometrica, la tecnologia evita problemi fastidiosi come metallo, fili e bassa risoluzione.

3 vestiti incandescente

I ricercatori di Shanghai stanno sviluppando fibre che emettono luce e potrebbero essere tessuti in capi di abbigliamento. Infine, avrai qualcosa da indossare quando vuoi abbinare l'arredamento in una discoteca al neon degli anni '80. Ogni fibra parte da una fondazione di filo di acciaio inossidabile, che viene poi coperta da una certa nanoparticella, uno strato di polimero elettroluminescente e un rivestimento di sicurezza di nanotubi trasparenti. Le fibre risultanti sono sia leggere che flessibili e possono brillare interamente sotto il loro stesso potere elettrochimico. Meglio ancora, funzionano con meno energia rispetto alle tradizionali luci a LED.

Lo svantaggio è che la luce delle fibre dura solo poche ore. Tuttavia, gli sviluppatori sono ottimisti sul fatto che la loro creazione di Frankenstein alla fine durerà 1.000 volte di più, e in teoria non c'è nulla che li fermerà. Anche quando sono pronti a partire, gli indumenti a nanoparticelle potrebbero non essere lavabili. I ricercatori sperano anche che i benefici biomedici possano essere esplorati. Tuttavia, gli oggetti che vengono lavati di rado, come gilet di sicurezza o cappellini da baseball, sono ancora fantastici quando brillano da soli.

2 Nanoneedles per riparazione organi

Il cerotto farmacologico menzionato in precedenza era progettato per sostituire gli aghi, ma cosa accadrebbe se gli aghi stessi fossero di dimensioni ridotte? Quindi, a quanto pare, potrebbero sostituire l'intervento chirurgico, o almeno integrarlo. Recenti studi di successo su topi di laboratorio sono riusciti a iniettare acidi nucleici, che possono stimolare le cellule di organi e nervi a rigenerarsi, recuperando le capacità perse. Una volta completata la missione, gli aghi rimangono all'interno del corpo, biodegradando entro un paio di giorni. Non sono stati rilevati effetti collaterali dannosi quando gli aghi sono stati utilizzati per formare vasi sanguigni nei muscoli della schiena dei topi.

Se applicati all'uomo, i nanoneedoli che erogano gli acidi potrebbero essere iniettati nei pazienti durante i trapianti di organi, preparando meglio i tessuti attorno all'organo per guarire e integrare il nuovo arrivato nel corpo. Un'altra interessante applicazione per le dosi potrebbe essere la "riprogrammazione" delle cellule di una vittima di ustione per ricrescere come funzionanti e in salute, piuttosto che cicatrici.

1 stampante chimica 3D

Questa voce finale non è solo una singola particella; è una stampante 3D in grado di sfornare migliaia di diversi. Il chimico della University of Illinois, Martin Burke, è come un chimico Willy Wonka. Utilizzando una serie di molecole "building block", può creare un gran numero di sostanze chimiche diverse con una vasta gamma di "straordinarie proprietà naturali", come la ratanina, che si trova solo in un raro fiore peruviano.

Lo scopo della sintesi è abbastanza ampio da fornire molecole necessarie per medicinali, LED e celle solari e include alcune sostanze chimiche che in precedenza avrebbero potuto essere utilizzate da un chimico esperto per sintetizzare. L'attuale prototipo è limitato, ma anche ora è in grado di sviluppare nuovi farmaci. Burke spera di poter finalmente creare una versione consumer. Speriamo che il futuro includa una stampante come farmacista casalingo.