На головну | Пишіть нам | Пошук по сайту тел (063) 620-06-88 (інші) Укр | Рус | Eng   
Патентний повірений на безоплатній основі надає консультації
  новини  ·  статті  ·  послуги  ·  інформація  ·  питання-відповіді  ·  про Ващука Я.П.  ·  контакти за сайт: 
×
Якщо ви помітили помилку чи похибку, позначте мишкою текст, що включає
помилку (все або частину речення/абзацу), і натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити нам.
×

Оцінка результатів новітніх досліджень в галузі біомеханіки з точки зору їх інноваційного потенціалу (продовження, друга аналітична стаття)

2012-12-20
Андрій (Гавріель) Лівшиць

Біомедичні інноваційні технології - це майбутнє промисловості медичних препаратів і медичного обладнання; Біотехнології це також майбутнє мікроскопічної робототехніки, це тисячі новітніх продуктів масового попиту, це мільйони нових робочих місць

Як жодна інша галузь, область біомедичних технологій має можливість бурхливо розвиватися на базі досліджень суб'єктів живої природи
За минулий рік отримано чимало найважливіших результатів такого роду досліджень і експериментів, наведу інформацію про деяких найбільш успішних
Інженери з Массачусетського технологічного інституту створили електрогенеруючих пристрій, який окисляє глюкозу із спинномозкової рідини. Робота вчених опублікована в журналі PLoS ONE, а її короткий зміст переказує ScienceNow.

Квадратний мікрочіп площею в один або два квадратних міліметра забезпечений катодом, анодом і розділяє їх мембраною. На платиновому аноді глюкоза окислюється з утворенням іонів водню і електронів. Мембрана, що розділяє катод і анод, проникна тільки для іонів водню, але не для електронів. Іони спрямовуються через мембрану до катода і об'єднуються там з киснем, утворюючи воду. Електрони також спрямовуються до катода, але не через мембрану, а через електричну схему мікрочіпа і, таким чином, живлять його енергією.

Анод мікрочіпа був зроблений з платини, а для виробництва катода використовувалися вуглецеві нанотрубки. Створене пристрій автори тестували в розчині, склад якого імітував цереброспінальну рідину. Мікрочіп був здатний виробляти кілька сотень мікроват електричної енергії, при цьому витрата глюкози залишався відносно невеликим. За розрахунками дослідників, він буде становити від 3 до 28 відсотків обсягу постійно регенерованими в мозку глюкози. Споживання кисню пристроєм також незначно впливало на його утримання в лікворі.

За словами авторів, створені елементи живлення можуть стати в нагоді для постачання електричною енергією машинно - мозкових інтерфейсів у пацієнтів зі сліпотою або глибокими ураженнями мозку. На даний момент всі експериментальні пристрої подібного роду харчуються шляхом бездротової індукції електрики або від батарей, які потрібно періодично міняти в ході хірургічних операцій. Мікрочіпи, що виробляють енергію з глюкози, в майбутньому зможуть зробити такі пристрої абсолютно автономними.

В інших дослідженнях і експериментах учені встановили, як саме пошкоджені нейрони привертають до себе клітини мікроглії, що допомагають регенерації нервової тканини. Робота опублікована в журналі Developmental Cell, її короткий зміст наводить ScienceNow.

Біологи працювали на модельному об'єкті - мозку рибки даніо-реріо (zebrafish, Danio rerio), в геном якої були внесені гени флюоресцентних білків. Нейрони таких тварин синтезували флюоресцентний білок червоного кольору, а допоміжні клітини нервової тканини (які називають мікроглією), - зеленого. Так як мозок у мальків даніо-реріо прозорий, то за поведінкою клітин можна було спостерігати прямо через мікроскоп.

При ушкодженні одного з нейронів лазером, розташовані неподалік клітини мікроглії спрямовувалися до нього, оточували і поглинали залишки мертвої клітини. Видалення мертвих нейронів - важливий етап при регенерації нервової тканини.

Вчені встановили, що залучення клітин мікроглії завжди супроводжується поширенням кальцієвої хвилі - зростання вмісту іонів Ca2 + в сусідніх нейронах. У нормі вона поширюється зі швидкістю близько 1 міліметра в хвилину. Якщо заблокувати вхід Ca2 + в нервові клітини, то кальцієва хвиля не виникає і мікроглія перестає залучатися до мертвих нейронам. Тригером, що запускають кальцієву хвилю, виявився нейротрансміттер глютамат, який виходив з пошкодженого нейрона у міжклітинний простір, - його блокування теж пригнічувало міграцію мікроглії.

Опублікована робота має важливе значення для розуміння нормальних процесів розвитку, регенерації та поширення сигналів в мозку. Крім того, процеси міграції мікроглії можуть грати свою роль при виникненні нейродегенеративних захворювань. Однак для визначення цієї ролі вченим доведеться перемкнутися на мозок людини, адже рибки не страждають від хвороб Альцгеймера і Паркінсона.

Деякі дослідження змушують по новому оцінити сформовані стереотипи в уявленнях про будову компонентів живої природи
Особливо багато сюрпризів пріподносіт вивчення природи різних мікроорганізмів

Вчені на прикладі океанічних бактерій встановили, що вільноживучі мікроорганізми збиваються в популяції, які ведуть один проти одного "війни" за допомогою антибіотиків. Результати досліджень опубліковані в журналі Science, їх короткий опис наводиться там же в редакційній статті.
В якості модельних організмів виступали океанічні бактерії роду Vibrio. Усередині цього роду існують кілька видів, які, в свою чергу, діляться на безліч штамів з ідентичним геномом. Дослідникам вдалося виділити і визначити послідовність ДНК 185 таких штамів з різних мікропопуляцій бактерій: тих, що живуть в товщі води, на поверхні частинок або на морському планктоні.

Автори проаналізували взаємини між різними штамами: розчин з бактеріями одного генотипу наносили на чашки з колоніями споріднених бактерій і спостерігали, як один штам пригнічує ріст іншого.

Відомо, що більш генетично далекі мікроорганізми звичайно пригнічують ріст один одного. Дослідження, однак, показало, що серед усього розмаїття вивчених штамів існує різкий генетичний поріг, який визначає, чи будуть взаємини між бактеріями ворожими чи дружніми.

Бактеріальне співтовариство Vibrio виявилося поділене на мікропопуляціі, які "воюють" один з одним за допомогою антибіотиків. Всупереч очікуванням дослідників, ці мікропопуляціі складалися не тільки з генетично ідентичних нащадків однієї клітини, але також і з їхніх близьких родичів. Причому, самі ці родичі іноді й не виробляли антибіотик, який захищає популяцію від конкурентів.

Антибіотики відіграють найважливішу роль в екології мікроорганізмів, яку, проте, вельми складно вивчати. Відомо, що між виробляють, стійкими та чутливими до певного антибіотику бактеріями виникають попарні відносини домінування (нагадують гру камінь-ножиці-папір). У лабораторних умовах таке домінування приводить до спрощення популяції. У природі домінування ніколи не буває абсолютним, оскільки реальне спільнота бактерій поділено на мікропопуляціі. Невелике розходження умов життя в кожній мікропопуляціі гарантує різноманітність всієї спільноти.

Енергетика живих організмів, особливо у процесах відтворення і регенерації також стала важливим і перспективних об'єктом досліджень
Джеремі Інгланд, фізик з Массачусетського технологічного інституту, запропонував спосіб розрахувати кількість енергії, яку потрібно на відтворення життя. Його оцінки показали, що реплікація РНК термодинамічно значно простіше, ніж реплікація ДНК і, отже, повинна була виникнути раніше. Результати, побічно підтверджують гіпотезу РНК-світу, поки не опубліковані в рецензованому журналі. Препринт роботи доступний на сайті Корнельського університету. Коротко про неї пише блог Technology Review.

Термодинамічні розрахунки засновані на статистичній оцінці біологічної системи до і після реплікації. Маючи повну інформацію про можливий стан частинок в системі, при якій допустиме існування життя, можна розрахувати кількість тепла, що витрачається на реплікацію. Статистично оцінюючи ці стани, фізик у своїх розрахунках уникнув термодинамічного визначення життя, винісши його за дужки розумового експерименту (передбачається, що відокремити живе від неживого завжди може зовнішній експерт).

За оцінками вченого, з термодинамічної точки зору реплікація РНК значно простіше реплікації ДНК. На зорі виникнення життя ймовірність реплікації у РНК була значно вище, ніж у ДНК, що побічно підтверджує гіпотезу РНК-світу. Згідно їй, перші самовоспровоізводящіеся системи складалися з РНК, яка одночасно була і носієм спадкової інформації і машиною для її відтворення. Поділ функцій сталося значно пізніше, коли ДНК стала використовуватися як надійне сховище інформації (вона хімічно стійкішою РНК), а ферментативна функція перейшла до білків.

Крім того, Інгланд вдалося оцінити енергетичну ефективність реплікації бактерій. За словами вченого, Escherichia coli на реплікацію витрачає всього в 2-3 рази більше термодинамічно розрахованого мінімуму. Втім, далеко не перед всякими бактеріями стоять завдання максимальної оптимізації енергії (багато мікроорганізмів витрачають енергію просто на прискорення біохімічних процесів). Можливо, для надзвичайно повільно зростаючих океанічних донних бактерій показники енергоефективності реплікації можуть виявитися ще більш вражаючими, ніж у відносно благополучних E. coli.

Базуючись на вже отриманих знаннях та досвіді у вивченні та структурному аналізі кінематики живих організмів, вміло поєднуючи новітні конструкційні матеріали та композити, дослідники створюють принципово нові інноваційні суб'єкти, інформація про які ще кілька років тому вважалася б і була б сприйнята як нічим не виправдана фантазія
Учені з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі створили мікроскопічний привід на основі оксиду ванадію, питома сила якого перевищує силу людських м'язів на три порядки. Робота опублікована в журналі Nanoletters, а її короткий зміст наводить сайт лабораторії.
Винахід привода стало несподіваним результатом роботи вчених, що займалися фазовим переходом в оксиді ванадію. Цей матеріал при нагріванні понад 65 градусів з ізолятора стає провідником. При цьому, як встановили автори, перехід супроводжується стисканням матеріалу в одному і розширенням в двох інших напрямках.
Зазвичай при створенні електронних пристроїв стискальність небажана, оскільки вона може стати причиною розривів контактів. Однак вона дозволяє використовувати оксид ванадію для створення мікроскопічних приводів мініатюрних машин.

У створеному авторами прототипі приводу є вісім смуг оксиду ванадію, покритих з однієї зі сторін металевим хромом. Нагрівання однієї зі смуг на 15 градусів Цельсія (за допомогою струму або лазерного променя) призводить до того, що вона згинається подібно пальцю на руці. При одночасному нагріванні всіх смужок прототип вчиняє характерні хапальні рухи.

Автори стверджують, що при тій же масі, сила, що розвивається новим приводом, в тисячу разів перевершує силу м'язів тварини. У порівнянні зі стандартним в мікротехніки п'єзоелектричним приводом, ванадієвий набагато простіше, вимагає меншої напруги струму, а його діапазон скорочення (Δl) набагато більше.
Механічні приводи, використовувані в мікротехніки, сильно відрізняються від подібних макроскопічних пристроїв. Цікаво, що тільки деякі з них є механічними двигунами в повному розумінні слова. Наприклад, біологічні "молекулярні машини" такими зазвичай не є, так як їх робота заснована на хімічному спорідненість і не має на увазі збереження інерції.

Дуже часто тепер структура та властивості живих бактерій використовуються при створенні мікромоторів
Нова конструкція мікромотора, побудованого на основі живої бактерії, запропонована Метін Шіттім (Metin Sitti) і Бахар бекам (Bahareh Behkam) з Університету Карнегі Меллон (Carnegie Mellon University) в Пенсільванії, США.

Як свідчить опублікована цими дослідниками стаття в Applied Physics Letters, на яку посилається New Scientist Tech, у запропонованому пристрої задіюється бактерія, що володіє довгим обертовим джгутиком, який в нормі змушує бактерію "укручуватися" в навколишнє рідина.
Весь цей мікроорганізм закріплюється в пластмасовій мікростаніне за допомогою електростатичних, ван дер ваальсових і гідрофобних взаємодій. Конструкція розміщується в розчин глюкози, яким харчується бактерія. Швидкість, яка досягається такою системою, досягає 15 мікрон в секунду.
Для зупинки в розчин додається мідний купорос. Щоб відновити рухливість бактерії, мідь відбирають широко поширеним розчинником - етилендіамінтетраацетат (ЕДТА). Таким чином можна вмикати і вимикати обертання необмежену кількість разів.

Використання рухливих нанороботів на бактеріальною тязі подібної конструкції автори вважають перспективним для доставки лікарських засобів по сечовивідних шляхах, спинномозковим каналах, через кон'юнктивальні порожнини і порожнини вуха. Можливе застосування запропонованої дослідникам новації і для обстеження технічних мікротрубопроводов в атомному енергетичному машинобудуванні і космічному приладобудуванні.

Базуючись на аналогічній методиці, група японських вчених на чолі з Юічі Хірацука (Yuichi Hiratsuka) створила мікромотор, що приводиться в дію бактеріями, повідомляє видання Live Science з посиланням на "Праці Національної академії наук" США. Розробка мотора велася спільно Національним інститутом передової промислової науки і технології Японії (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) і Токійським університетом.
Вал мініатюрного мотора обертають рухливі мікроби Mycoplasma mobile. При власній довжині близько одного мікрона, мікоплазми цього виду можуть рухатися зі швидкістю до 1,8 сантиметра в годину. Паливом мотора є глюкоза, якою харчуються мікоплазми.

Мікроби обертають 20000 кварцових роторів, змонтованих на кремнієвому чіпі. Кожен мотор має діаметр близько 20 нанометрів, тобто уп'ятеро менше, ніж людський волос.
Мікоплазми приклеєні до ротора мікромотора вітаміном B7. Мікроби рухаються по спеціальних напрямних з глікілірованних білкових молекул. У геном мікоплазм внесені зміни, які роблять їх більш стійкими на цих напрямних. Це перша нанотехнологічна розробка, що включає механічний пристрій і живий організм.
Швидкість обертання валу двигуна складає від 1,5 до 2,6 оборотів в хвилину. Вченим вдалося досягти рекордно низького обертального моменту: він 10 000 разів менше, ніж у найменших сучасних електричних двигунів.

Розробка японських вчених вже в найближчому майбутньому може використовуватися в різних наномашин для генерації малих струмів або в якості приводу мікроскопічних насосів.

У ході подальшої роботи Хірацука намір змусити працювати у своїх двигунах мертві бактерії. Це потрібно для того, щоб нанодвігателі не могли представляти епідеміологічної небезпеки.

Дивовижні результати показують і мотори, постьроенние на молекулярному рівні і масштабному факторі

Молекулярний мотор, здатний рухати в 10 тисяч разів більші його тіла, розроблений голландськими фізиками, повідомляє Physics Web. Вчені з університетів Гронінгена та Ейндховена і дослідницького центру Phillips примусили одиночні молекули обертати скляні стрижні довжиною у 28 тисячних міліметра. Наномотор приводиться в рух теплом і світлом, під впливом яких він змінює свою форму.

Експериментатори помістили речовина, за структурою близький до поширених барвників, всередину рідкокристалічної плівки, де під впливом ультрафіолетових променів молекули переходять у власні "дзеркальні копії". При цьому і вихідна, і кінцева форми достатньо "закручені" у порівнянні з перехідним станом, і плівці передається енергія "розкрутки". Повний оборот вимагає чотирьох стадій, дві з яких ("світлові") вважаються відносно швидкими і дві ("теплові") - повільними. Всі вони займають кілька хвилин.

Автори роботи відзначають, що хоча рух і викликано, можливо, дією декількох молекул, ці дії потрібно вважати узгодженими, а систему молекул усередині плівки - цілим мотором. За допомогою подібних механізмів наноінженери сподіваються "ремонтувати" клітини або займатися збіркою мікроскопічних конструкцій, і вже випробували в якості моторів біомолекули і навіть мікроорганізми

Аналогія з деякими феноменами живої природи допомагає в створенні нано-технологій і виробів, побудованих на базі і в масштабному факторі притаманному, що вже стали класичними нано-технологіями

Американські нанотехнологи за допомогою вуглецевих нанотрубок відтворили матеріал, яким покриті кінцівки геконів, повідомляє сайт WorldChanging.com. Відомо, що ящірки здатні вибігати по стрімких стінах, і якийсь час назад біологи зуміли пояснити це особливим пристроєм шкіри на лапах тваринного: на ній утворюється спеціальна щетина, оборотно "приклеюється" до більшості поверхонь.

Сам ефект легко пояснити: поверхня щетини "підстроюється" під мікроскопічні нерівності, так що площа дотику виявляється максимальною. Між частинками "щетини" і "стіни" діють так звані ван-дер-ваальсови сили - ті ж, що зв'язують молекули в рідині.

Незважаючи на простоту, отримати штучний матеріал з бажаними властивостями довго представлялося скрутним. В організмі тварини нитки щетини складаються з білка, структура якого зчитується з відповідальних за перенесення генетичної інформації молекул ДНК, так що відтворити процес буквально у вчених не було можливості.

Проблему вдалося вирішити співробітникам університету в Акроні (штат Огайо, США): вони виростили на поверхні полімеру "ліс" багатошарових нанотрубок - вкладених один в одного циліндрів, утворених двовимірною мережею атомів вуглецю. Перш дослідники звертали увагу на незвичайне співвідношення довжини та діаметру цих структур і використовували їх там, де були необхідні "нанопроводів", "наноканал" або "Нанон".
Новий матеріал вийшов в 200 разів більше "липким", ніж вихідний, але при "відклеюванні" не руйнується через надзвичайну міцності нановолокон. У своїй статті дослідники вказують, що матеріалу можна знайти найрізноманітніші застосування: якщо результат підтвердиться, "оборотний сверхклей" буде відразу затребуваний інженерами. Складність полягає в тому, що виробництво нанотрубок надзвичайно дорого, і поки тільки деякі продукти на їх основі використовуються поза лабораторій.

Дослідницька робота в області нано-технологій вимагає і соотвнтствующего устаткування і оснащення

І в цьому секторі з'явилися новітні технології

Британські фізики-матеріалознавці створили найменшу пробірку в світі і потрапили з нею в Книгу рекордів Гіннеса. Як повідомляє BBC News, Девіду Бріц з Оксфордського університету і його колезі Андрію Хлобистова з Університету Ноттінгема, вдалося провести хімічну реакцію в пробірці, "зробленої" з атомів вуглецю.

Вуглецева нанотрубка завдовжки два мікрона і діаметром 1,2 нанометра являє собою листок графіту в атом товщиною, який згорнутий в циліндр. Результати реакцій, що проходять в таких пробірках можна спостерігати тільки під електронним мікроскопом, адже нанотрубки настільки малі, що на шпилькової голівці їх може вміститися кілька десятків мільярдів.
Нова технологія може бути використана при синтезі полімерів, коли окремі молекули речовини з'єднуються між собою в довгі ланцюжки.
Вчені експериментували з молекулами окису бакмінстерфуллеренов, які в звичайних умовах з'єднуються в розгалужений полімер, схожий на дерево. Однак при проведенні цієї реакції в нанотрубці, молекули утворили пряму лінію, тому що стінки пробірки не давали їм розгалужуватиметься.
В результаті був створений полімер більш високої якості, ніж ті, які виходили в звичайних пробірках. Вчені вважають, що в перспективі в нанотрубках можна буде синтезувати багато важливі для науки і промисловості полімери, наприклад, поліетилен, чия молекулярна форма легко піддається контролю.

У створеному авторами прототипі приводу є вісім смуг оксиду ванадію, покритих з однієї зі сторін металевим хромом. Нагрівання однієї зі смуг на 15 градусів Цельсія (за допомогою струму або лазерного променя) призводить до того, що вона згинається подібно пальцю на руці. При одночасному нагріванні всіх смужок прототип вчиняє характерні хапальні рухи.

Автори стверджують, що при тій же масі, сила, що розвивається новим приводом, в тисячу разів перевершує силу м'язів тварини. У порівнянні зі стандартним в мікротехніки п'єзоелектричним приводом, ванадієвий набагато простіше, вимагає меншої напруги струму, а його діапазон скорочення (Δl) набагато більше.
Механічні приводи, використовувані в мікротехніки, сильно відрізняються від подібних макроскопічних пристроїв. Цікаво, що тільки деякі з них є механічними двигунами в повному розумінні слова. Наприклад, біологічні "молекулярні машини" такими зазвичай не є, так як їх робота заснована на хімічному спорідненість і не має на увазі збереження інерції.

Дуже часто тепер структура та властивості живих бактерій використовуються при створенні мікромоторів

Нова конструкція мікромотора, побудованого на основі живої бактерії, запропонована Метін Шіттім (Metin Sitti) і Бахар бекам (Bahareh Behkam) з Університету Карнегі Меллон (Carnegie Mellon University) в Пенсільванії, США.

Як свідчить опублікована цими дослідниками стаття в Applied Physics Letters, на яку посилається New Scientist Tech, у запропонованому пристрої задіюється бактерія, що володіє довгим обертовим джгутиком, який в нормі змушує бактерію "укручуватися" в навколишнє рідина.

Весь цей мікроорганізм закріплюється в пластмасовій мікростаніне за допомогою електростатичних, ван дер ваальсових і гідрофобних взаємодій. Конструкція розміщується в розчин глюкози, яким харчується бактерія. Швидкість, яка досягається такою системою, досягає 15 мікрон в секунду.
Для зупинки в розчин додається мідний купорос. Щоб відновити рухливість бактерії, мідь відбирають широко поширеним розчинником - етилендіамінтетраацетат (ЕДТА). Таким чином можна вмикати і вимикати обертання необмежену кількість разів.

Використання рухливих нанороботів на бактеріальною тязі подібної конструкції автори вважають перспективним для доставки лікарських засобів по сечовивідних шляхах, спинномозковим каналах, через кон'юнктивальні порожнини і порожнини вуха. Можливе застосування запропонованої дослідникам новації і для обстеження технічних мікротрубопроводов в атомному енергетичному машинобудуванні і космічному приладобудуванні.

Базуючись на аналогічній методиці, група японських вчених на чолі з Юічі Хірацука (Yuichi Hiratsuka) створила мікромотор, що приводиться в дію бактеріями, повідомляє видання Live Science з посиланням на "Праці Національної академії наук" США. Розробка мотора велася спільно Національним інститутом передової промислової науки і технології Японії (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) і Токійським університетом.
Вал мініатюрного мотора обертають рухливі мікроби Mycoplasma mobile. При власній довжині близько одного мікрона, мікоплазми цього виду можуть рухатися зі швидкістю до 1,8 сантиметра в годину. Паливом мотора є глюкоза, якою харчуються мікоплазми.

Мікроби обертають 20000 кварцових роторів, змонтованих на кремнієвому чіпі. Кожен мотор має діаметр близько 20 нанометрів, тобто уп'ятеро менше, ніж людський волос.

Мікоплазми приклеєні до ротора мікромотора вітаміном B7. Мікроби рухаються по спеціальних напрямних з глікілірованних білкових молекул. У геном мікоплазм внесені зміни, які роблять їх більш стійкими на цих напрямних. Це перша нанотехнологічна розробка, що включає механічний пристрій і живий організм.
Швидкість обертання валу двигуна складає від 1,5 до 2,6 оборотів в хвилину. Вченим вдалося досягти рекордно низького обертального моменту: він 10 000 разів менше, ніж у найменших сучасних електричних двигунів.

Розробка японських вчених вже в найближчому майбутньому може використовуватися в різних наномашин для генерації малих струмів або в якості приводу мікроскопічних насосів.

У ході подальшої роботи Хірацука намір змусити працювати у своїх двигунах мертві бактерії. Це потрібно для того, щоб нанодвігателі не могли представляти епідеміологічної небезпеки.

Дивовижні результати показують і мотори, постьроенние на молекулярному рівні і масштабному факторі

Молекулярний мотор, здатний рухати в 10 тисяч разів більші його тіла, розроблений голландськими фізиками, повідомляє Physics Web. Вчені з університетів Гронінгена та Ейндховена і дослідницького центру Phillips примусили одиночні молекули обертати скляні стрижні довжиною у 28 тисячних міліметра. Наномотор приводиться в рух теплом і світлом, під впливом яких він змінює свою форму.

Експериментатори помістили речовина, за структурою близький до поширених барвників, всередину рідкокристалічної плівки, де під впливом ультрафіолетових променів молекули переходять у власні "дзеркальні копії". При цьому і вихідна, і кінцева форми достатньо "закручені" у порівнянні з перехідним станом, і плівці передається енергія "розкрутки". Повний оборот вимагає чотирьох стадій, дві з яких ("світлові") вважаються відносно швидкими і дві ("теплові") - повільними. Всі вони займають кілька хвилин.

Автори роботи відзначають, що хоча рух і викликано, можливо, дією декількох молекул, ці дії потрібно вважати узгодженими, а систему молекул усередині плівки - цілим мотором. За допомогою подібних механізмів наноінженери сподіваються "ремонтувати" клітини або займатися збіркою мікроскопічних конструкцій, і вже випробували в якості моторів біомолекули і навіть мікроорганізми

Аналогія з деякими феноменами живої природи допомагає в створенні нано-технологій і виробів, побудованих на базі і в масштабному факторі притаманному, що вже стали класичними нано-технологіями

Американські нанотехнологи за допомогою вуглецевих нанотрубок відтворили матеріал, яким покриті кінцівки геконів, повідомляє сайт WorldChanging.com. Відомо, що ящірки здатні вибігати по стрімких стінах, і якийсь час назад біологи зуміли пояснити це особливим пристроєм шкіри на лапах тваринного: на ній утворюється спеціальна щетина, оборотно "приклеюється" до більшості поверхонь.

Сам ефект легко пояснити: поверхня щетини "підстроюється" під мікроскопічні нерівності, так що площа дотику виявляється максимальною. Між частинками "щетини" і "стіни" діють так звані ван-дер-ваальсови сили - ті ж, що зв'язують молекули в рідині.

Незважаючи на простоту, отримати штучний матеріал з бажаними властивостями довго представлялося скрутним. В організмі тварини нитки щетини складаються з білка, структура якого зчитується з відповідальних за перенесення генетичної інформації молекул ДНК, так що відтворити процес буквально у вчених не було можливості.

Проблему вдалося вирішити співробітникам університету в Акроні (штат Огайо, США): вони виростили на поверхні полімеру "ліс" багатошарових нанотрубок - вкладених один в одного циліндрів, утворених двовимірною мережею атомів вуглецю. Перш дослідники звертали увагу на незвичайне співвідношення довжини та діаметру цих структур і використовували їх там, де були необхідні "нанопроводів", "наноканал" або "Нанон".

Новий матеріал вийшов в 200 разів більше "липким", ніж вихідний, але при "відклеюванні" не руйнується через надзвичайну міцності нановолокон. У своїй статті дослідники вказують, що матеріалу можна знайти найрізноманітніші застосування: якщо результат підтвердиться, "оборотний сверхклей" буде відразу затребуваний інженерами. Складність полягає в тому, що виробництво нанотрубок надзвичайно дорого, і поки тільки деякі продукти на їх основі використовуються поза лабораторій.

Дослідницька робота в області нано-технологій вимагає і соотвнтствующего устаткування і оснащення
І в цьому секторі з'явилися новітні технології

Британські фізики-матеріалознавці створили найменшу пробірку в світі і потрапили з нею в Книгу рекордів Гіннеса. Як повідомляє BBC News, Девіду Бріц з Оксфордського університету і його колезі Андрію Хлобистова з Університету Ноттінгема, вдалося провести хімічну реакцію в пробірці, "зробленої" з атомів вуглецю.

Вуглецева нанотрубка завдовжки два мікрона і діаметром 1,2 нанометра являє собою листок графіту в атом товщиною, який згорнутий в циліндр. Результати реакцій, що проходять в таких пробірках можна спостерігати тільки під електронним мікроскопом, адже нанотрубки настільки малі, що на шпилькової голівці їх може вміститися кілька десятків мільярдів.

Нова технологія може бути використана при синтезі полімерів, коли окремі молекули речовини з'єднуються між собою в довгі ланцюжки.
Вчені експериментували з молекулами окису бакмінстерфуллеренов, які в звичайних умовах з'єднуються в розгалужений полімер, схожий на дерево. Однак при проведенні цієї реакції в нанотрубці, молекули утворили пряму лінію, тому що стінки пробірки не давали їм розгалужуватиметься.

В результаті був створений полімер більш високої якості, ніж ті, які виходили в звичайних пробірках. Вчені вважають, що в перспективі в нанотрубках можна буде синтезувати багато важливі для науки і промисловості полімери, наприклад, поліетилен, чия молекулярна форма легко піддається контролю.

корисний матеріал? Натисніть:




2020-11-20
Жива вода
інші статті...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при використанні будь-яких матеріалів сайту посилання на джерело обов'язкове
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100