Netradiční Škola v Přírodě: Nanotechnologie

Nanotechnologie jsou v současnosti vědním oborem s největším nárůstem finanční podpory. Jedná se o technologii, která bude mít obrovský vliv na mezinárodní bezpečnost a společnost. Vzhledem k možnostem manipulovat s vlastnostmi látek na molekulární a atomární úrovni nanotechnologie představují obrovský potenciál v mnoha odvětvích.

Nové technologie s sebou vždy nesou výhody pro danou civilizaci. Zároveň jsou však spjaty snovými hrozbami a riziky. Novou technologií, která splňuje všechny tyto možnosti a často je označována za novou průmyslovou revoluci, jsou nanotechnologie.

Obsahem práce je identifikovat nové do praxe nezavedené nanotechnologie a identifikovat možnosti jejich zneužití v ozbrojeném konfliktu, jakož i využití takových zdrojů pro rozvoj občanské společnosti. Vzhledem ke svému interdisciplinárnímu pojetí tak nanotechnologie budou zasahovat do velkého množství oblastí.

První část práce je věnována historii tohoto vědeckého odvětví. Následně je snaha identifikovat jednotlivé vojenské nanotechnologie a to buď ty, které jsou již ve vývoji, nebo ty, o kterých se zatím jen spekuluje. Je zde však nutné upozornit, že práce je založena na otevřených zdrojích, tudíž některé oblasti není možné zcela popsat z důvodů utajení.

Druhá část je věnována dopadu nanotechnologií na společnost a její etické a sociální důsledky. Je zde snaha především identifikovat hrozby a rizika, které nanotechnologie mohou přinést. Následně jsou provedena určitá doporučení a preventivní kroky, které by měli být učiněny pro předcházení hrozeb a rizik, které mohou z této oblasti vyplynout.

Čtěte také: Logistika a Ekologie - Podrobná Seminární Práce

Definice a Základy Nanotechnologií

V současné době neexistuje přesná definice nanotechnologie, která by byla všeobecně uznávána. Nanotechnologie však není tak úplně nová vědní disciplína. Snaží se spíše o vytvoření nové oblasti, kde je soustředěno několik vědních oborů jako je fyzika, kvantová mechanika, biochemie, chemie, elektronika atd. při vývoji nových zařízení, materiálů postupů a funkčních systémů s takovými vlastnostmi, které dokáží pracovat s hmotou v měřítku nanometrů.

Ve světě existuje mnoho definic, co je nanotechnologie. Podle organizace „Národní technologická iniciativa (NNI)" je nanotechnologie vědecko-technický obor, který umožňuje vytvářet a využívat technologii v měřítku nanometrů. Jeden nanometr se rovná jedné miliardtině metru, nebo také deset na mínus devátou metru. Např. list novin je tlustý okolo sto tisíce nanometrů, nebo kdyby skleněná kulička byla nanometr, tak jeden metr by odpovídal velikosti zeměkoule.

Jiná definice, zformulovaná v rámci studie „The Nanotechnology Study" v britské The Royal Society v roce 2003, označuje nanovědu a nanotechnologií jako vědní obory, které umožňují výzkum a práci s hmotou ultra-malého rozsahu.

Nanotechnologie je tak spíše nové vědecké odvětví, jež v sobě zahrnuje vědecké obory jako kvantová mechanika, kvantová fyzika, elektronika, biochemie a chemie atd. při rozvoji materiálů a zařízení s výjimečnými vlastnostmi, vyplívající z kvantové podstaty a schopnosti samo organizace hmoty v rozměrech nanometrů.

Oblasti Rozvoje Nanotechnologií

Nanotechnologie zasahuje do několika oblastí a lze ji charakterizovat jako vědu průřezovou a interdisciplinární. Rozvíjí se např.:

Čtěte také: Environmentální aspekty výroby energie

• Nanochemie, zabývající se modifikací chemických vzorců pro využití malých rozměrů.
• Nanobiotechnologie se zabývá zkoumáním biologických nanosystémů v hightech systémech, od senzorové technologie po fotobuňky.

Snahu fyziků, chemiků, biologů elektroinženýrů v této oblasti lze vypozorovat již v přítomnosti. Dnes již můžeme najít stovky tun nanočástic ve více než 1600 spotřebních výrobcích založených na nanotechnologii. Jsou to např.

Historie Nanotechnologií

Za počátek nanotechnologii a nanovědy lze označit konec 50. let 20. století, kdy vědci začali předpovídat možnosti konstrukce zařízení o molekulárních rozměrech.

Samotná idea nanotechnologií však byla představena v přednášce přednesenou na výročním zasedání American Physical Society v Pasadeně, California,"There's Plenty of Room at the Bottom" fyzikem a nositelem Nobelovy ceny Richardem Feynmanem 29. prosince 1959. Tehdy na své přednášce přiblížil možnost manipulovat s objekty o velmi malých rozměrech. Tuto vědu označil jako mikrotechnologii.

Po dvaceti letech na výše uvedené průkopníky navázal K. E. Drexler, jenž zveřejnil článek An Approach to the Development of General Capabilities for Molecular Manipulation, ve kterém podporuje tvrzení, že schopnost vytvářet molekuly proteinů otevře cestu k výrobě zařízení na atomární úrovni, což umožní překonat překážky nastavené mikrosvětem. Nejvýznamnější počin K. E. Drexlera je však kniha Engines of Creation The Corning Era of Nanotechnology. Zde Drexler popisuje nanostroje jako buňky živých organismů. Poprvé v historii zavádí myšlenku univerzálních replikátorů - assemblerů, které budou schopny pracovat se složitými molekulárními strukturami.

Vedle těchto výše zmiňovaných úvah probíhaly od 50. let 20. století se stoupající intenzitou vědecké práce se zaměřením na výzkum vlastností základních stavebních prvků hmoty a jevů, které se projevují na molekulární a atomové úrovni. Tyto výzkumy dokázaly, že atomy jsou dostatečně robustní a pevné, přičemž je tedy možno s nimi manipulovat, izolovat, počítat, bez ohledu na obavy o jejich zničení.

Čtěte také: Zelená doprava v Pardubicích

Za zatím největší úspěch v těchto výzkumech v oblasti nanotechnologií lze považovat vynalezení přístrojů, které umožnily nejen pozorování, ale i manipulaci s jednotlivými atomy a molekulami. Prvním vynálezem byl Tunelový Rastrovací Mikroskop, vyvinutý Gerdem Binningem a Heinrichem Rohrerem v roce 1981 ve výzkumné laboratoři IBM v Zurichu. Druhým vynálezem byl mikroskop atomových sil, vyzkoumaný Caliven Quatem a Christopherem Gerberem. Za pomoci Rastrovacího tunelového mikroskopu se podařilo vědci IBM Don Eiglerovi v roce 1989 jako prvnímu manipulovat s atomy. Don Eigler dokázal vytvořit použitím 35 atomů Xenónu logo IBM.

Co se týče samotného názvu tohoto vědního oboru, tak prvním, kdo použil termín nanotechnologie, byl japonský vědec a profesor na Tokijské univerzitě Vědy Norio Taniguchi. Stalo se tak v roce 1974 na přednášce, kdy popisoval procesy polovodičů. Nanotechnologie sestává podle Taniguchiho hlavně z procesů třídění, konsolidace a deformace materiálů jedním atomem nebo molekulou.

Nanotechnologie v Přírodě a Historii

I když je nanotechnologie a nanověda poměrně nový obor, materiály v řádech nanometrů se používají již několik století. Nanotechnologie v přírodě lze nalézt jak v její živé tak i neživé oblasti. Asi neznámější přírodní nanotechnologií je tzv. Bio mineralizaci například využívá měkkýš Abalon. Tento měkkýš si dokáže vytvořit super pevnou skořápku s duhově zbarveným vnitřním povrchem. Jeho skořápka se skládá z uhličitanu vápenatého, tedy křídy, uspořádanou do pevných nanostrukturálních bloků.

Dalším příkladem jsou biogenní magnetické částice. V roce 1962 objevil H. A. Lowenstam první biochemicky precipitovaný magnetit, který sloužil jako radula zubů chitonů a v roce 1975 R. Blakemore magnetotaktickou bakterii. Pro lidstvo je pak asi nej známější nanotechnologií proces fotosyntézy.

Technologie dnes označené jako nanotechnologie se však používali dříve, než došlo k jejich rozvoji v 20. století. V historii je několik příkladů využití nanotechnologií, aniž by si to její uživatelé uvědomovali. Příkladem může být práce středověkých sklářů při dosahování zajímavých barevných efektů u výroby skla. Mezi nejznámější patři tzv. Lykurgovy poháry pocházející ze 4. století našeho letopočtu a jsou k vidění v Britském muzeu v Londýně. Následná chemická analýza ukázala, že sklo obsahuje malé množství zlata a stříbra. Tyto kovy uvnitř pohárů vytvářejí nanokrystaly o rozměru přibližně 70nm, které jsou slitinou již zmíněného zlata a stříbra v poměru 3:7.

Mezi další příklady lze zařadit lesklou glazovanou keramiku z 13-16. století. Lesk je u této keramiky vyvoláván dekorativním kovovým filmem o tloušťce 200-500 nm, Tento film obsahuje stříbrné sférické nanokrystaly rozptýlené v matrici bohaté na křemík.

tags: #netradicni #skola #v #prirode #seminarni #prace

Oblíbené příspěvky:

• Výchova k ochraně životního prostředí
• Kulturní ekologie - přehled
• Problémy s recyklací lepicí pásky
• Přírodní zajímavosti Uherského Brodu
• Obnovitelné zdroje v ČR