Юный эрудит, 2010 № 10 (98) - [7]
Ученые честно признаются, что они не в состоянии пока подробно объяснить причудливые правила наномира. Ясно одно: чем меньше размеры частицы, тем теснее она связана с окружающей средой и активнее реагирует на ее изменения. А всё потому, что когда мы уменьшаем объект, его объем сократится в большей степени, чем площадь его поверхности. То есть чем меньше частица, тем большее число ее атомов располагается не в глубине, а на периферии.
Возьмем магемит, магнитную форму оксида железа. На микрометровом уровне ничего необычного заметить нельзя. Зато когда диаметр его частиц уменьшается, переходя за черту 10 нанометров, он сразу превращается в крошечный сачок, способный улавливать ядовитые вещества, в частности — мышьяк. Поэтому многие исследователи предсказывают ему большое будущее, ведь описанное свойство очень даже пригодится, например, для очищения воды в колодцах, которые в населенных пунктах развивающихся стран частенько бывают отравлены природным мышьяком.
ВЫШЛИ ЛИ НАНОТЕХНОЛОГИИ ИЗ СТЕН ЛАБОРАТОРИЙ?
Да. Согласно данным, представленным Афссет, французским агентством по безопасности и охране окружающей среды, наночастицы уже в наши дни введены в состав около 600 различных товаров. Простейший пример — диоксид титана, который служит фильтром, задерживающим ультрафиолетовые лучи в кремах от загара. Другую частицу — углеродную нанотрубку или УНТ (caí. текст «Терминал») — можно обнаружить во многих спортивных изделиях: от велосипедных рам и досок для серфинга до теннисных ракеток… «0, их там совсем немного, — уточняет Даниель Бернар, инженер французской фирмы «Аркема», производящей такие трубки.
— В каждой из ракеток, которыми пользуются теннисисты с мировым именем, содержится менее 2 грамм УНТ, но даже столь мизерного, казалось бы, количества вполне хватает, чтобы сделать эти ракетки суперпрочными; благодаря наличию нанотрубок значительно сокращается количество микротрещин, обычно повинных в поломках». Автомобильная и авиационная промышленности в скором времени также смогут широко прибегать к использованию наночастиц для получения более крепких и легких материалов.
Интересно, что нанотехнологии вовсе не являются детищем 21-го века. Да, да, не удивляйся! Немецкие ученые недавно обнаружили УНТ в составе стали средневековых восточных сабель. Холодное оружие сарацинов было столь острым, что, говорят, им можно было разрезать пополам шелковый платок, подброшенный в воздух. В процессе изготовления клинков раскаленную добела сталь подвергали резкому охлаждению. В результате из углерода, частицы которого содержатся в любой стали, спонтанно образовывались нанотрубки.
И О ЧЕМ ЖЕ ТОГДА БЕСПОКОИТЬСЯ?
Нанотехнология — модная тема, о которой говорят постоянно. И в хоре голосов нередко слышны те, кто предупреждает о возможных опасностях.
Возьмем медицину. В ближайшем будущем исследователи надеются использовать нанотехнологии для того, чтобы доставлять лекарства к тому или иному месту организма. Лучших кандидатов для исполнения этой роли, чем углеродные нанотрубки, не придумать. С одной стороны, они обладают достаточным объемом для заполнения их необходимыми лекарственными препаратами, а с другой, микроскопический размер позволяет ввести их в больные клетки для того, чтобы непосредственно внутри высвободить лекарство. Предельно целенаправленный, а значит, и гораздо более эффективный курс лечения! Что и говорить: на бумаге сценарий революционного метода лечения выглядит чрезвычайно заманчиво! Но один вопрос всё-таки возникает: «А как отреагирует на подобную помощь человеческий организм?» Поэтому здравомыслящие врачи настроены не так уж оптимистично, они требуют экспериментальных проверок наночастиц на токсичность.
Сейчас существуют планы по использованию нанотехнологий в, в том числе и болезни Альцгеймера, ведущей к потере памяти. А вдруг найдутся ученые-безумцы, которым придет в голову мысль использовать нанотехнологии для контроля за нашим сознанием?
В общем, есть о чем задуматься… Поэтому не случайно французские активисты провели серию встреч и конференций, во время которых были учтены все прозвучавшие беспокойства, вопросы и предложения. Всё это было систематизировано и передано правительству для разработки законодательных актов, кающихся применению нанотехнологий. Иными словами, состоявшиеся дебаты позволят создать законы, в которых будет четко сказано о том, что такое хорошо и что такое плохо в области нанотехнологий.
Углеродные нанотрубки — УНТ — получаются из графитовых плоскостей — сетки атомов углерода (см. нижний правый рисунок на с. 21). Размеры нанотрубок поражают воображение: несколько микрон в длину, а диаметр в 100 раз меньше, то есть нанотрубка в 10 ООО раз тоньше волоса! Не менее удивительны и их физические свойства: так, сплетенный из нанотрубок канат в десять раз прочнее стального троса такого же диаметра. А поскольку УНТ — это еще вдобавок и отличный термо- и электропроводник, то легко понять, как ждут промышленники повсеместного внедрения подобных технологий.
ИТАК, ТОКСИЧНЫЕ ИЛИ НЕТ?
Как человеческие клетки реагируют на проникновение в них углеродных нанотрубок? В данном случае исследователи наблюдали за тем, что происходило в легких, когда в них попали УНТ (обозначены черным цветом).
