10 menneskeskapte nanomaterialer med futuristiske krefter

Bilde en oppfinnelse. Du har kanskje bare forestilt deg noe fra et fly til en iPod til selve hjulet. Du tenkte nok ikke på innovasjonens neste grense: nanoteknologi. Som vitenskapelig fremgang beveger seg fremover, oppdager forskere i stadig større grad et felt som ikke engang eksisterte før 1975.

Det nakne menneskelige øye kan bare se objekter så små som 0,1 millimeter lange. Denne listen dekker 10 menneskelige oppfinnelser på en skala 100.000 ganger mindre.

10 Selvbrent flytende metall

En enkel, flytende metalllegering dannet av gallium, iridium og tinn kan styres elektrisk for å danne komplekse former eller runder i en petriskål. Å si det er som roboten skurken fra Terminator 2 er ikke hyperbolisk. Jing Liu fra Tsinghua University, en av forskerne som jobbet med prosjektet, som var basert i Beijing, Kina, sa: "Den myke maskinen ser ganske intelligent ut og kan deformere seg i henhold til det rommet den reiser i, akkurat som [ ] Terminator gjør fra science-fictionfilmen. "Metallet er biomimetisk, noe som betyr at det etterligner biokjemiske reaksjoner, selv om det ikke er biologisk selv.

Elektriske strømmer kan lede materialet, men det går under egen kraft, delvis drevet av en belastningsforstyrrelse som skaper en trykkforskjell mellom forsiden og baksiden av hver dråpe av legeringen. Selv om denne prosessen er spekulert til å være nøkkelen til å konvertere kjemisk kraft til mekanisk kraft, vil det molekylære materialet ikke dreie seg ondt og robotisk ennå. Hele prosessen kan bare forekomme i en løsning av natriumhydroksyd eller saltlake.

9 Nanopatches

Trypanophobes jubler! Dine dager med fryktende nåler kan være over i nær fremtid. University of York forskere jobber med et lapp designet for å levere alle legemidler du trenger med ingen av nålene. De normale størrelsene, når de er festet til armen, leverer en målrettet dose med nanopartikkelstørrelser, små nok til å glide gjennom en hårfollikkel. Nanopartiklene, hver under 20 nanometer lange, vil binde seg til skadelige celler, drepe dem, og deretter bli fjernet sammen med de døde celler ved kroppens naturlige prosesser.

Den beste delen? Når perfeksjonert, kan nanopatchen brukes til å behandle en av medisinske forskers verste sykdomsgrupper: kreft. I motsetning til kjemoterapi, vil nanopartiklene være i stand til å drepe individuelle kreftceller, og la de friske alene være. Prosjektet, med tittelen "NanJect", ble oversvømmet i 2013 av forskere Atif Syed og Zakareya Hussein, og er fortsatt i utvikling. La oss bare håpe at nanopatchen aldri blir kombinert med flytende metallrobot teknologi.

8 Vannfilterbelegg

Husk 2010 oljeutslipp fra BP? Du kommer ikke til å huske lignende ulykker i fremtiden, hvis forskerne ved Ohio State får sin vei. Belegget de utvikler er bare nanometer tykk, men når de påføres på et fint nett av rustfritt stål, stammer det ut olje mens vann tillates å passere gjennom.

Nanocoating var inspirert av naturen. Lotusblader, også kjent som vannliljer, har egenskaper som er motsatt av nanokoating, avstøtende vann, men ikke olje. Lotusbladet har lenge vært en kilde til vitenskapelig inspirasjon, som allerede har ført til dannelsen av superhydrofobiske materialer i 2003.

For nanokjøttet, likte forskerne den humpete overflaten av et lotusblad, men inneholdt det med et rensemiddels molekyler. Resultatet avviser olje som lotusbladet avviser vann. Belegget, usynlig for det menneskelige øye, kan replikeres til billig, billig pris på $ 1 per kvadratfot.

7 ubåt air freshener

Ingen tenker på lukten av luften som ubåtpersoner må puste, bortsett fra de fattige sugerne som må gjøre nettopp det. Kuldioxid må fjernes hele tiden, siden den samme luften passeres gjennom et nytt sett med submariner lungene over 100 ganger innenfor en enkelt tur. En kjemisk kalt amin scrubs ut CO₂, men det legger til en stygg stink samtidig.

Skriv inn de selvmonterte monolagene på Mesoporous Supports, eller SAMMS, for de av dere som liker å gi et mer menneskelig navn til en kombinasjon av sandkorn og nanopartikler. Den nye CO₂ fjerningsmetode bruker dette porøse materialet i stedet for den stinkende aminen.

Ulike typer SAMMS binder seg med forskjellige molekyler, men alle har en enorm kapasitet til å oppsluke deres mål. En enkelt teskje holder nok porer for å gi den nesten samme overflate som et fotballbane. Som materialets utrolig spesifikke søknad som ubåt luftfriskere viser, er det ikke noe problem for vitenskapen å finne løsningen.

6 Elektrisk styring Nanokonduktor

Forskere fra Nordvest-Universitetet har funnet ut hvordan man skal lage en strømleder på en nanoteknologisk skala. Det er en solid nanopartikkel som kan omkonfigureres for å lede elektriske strømninger i forskjellige motstridende retninger. Den offisielle studien citerer "nåværende likerettere, brytere og dioder" blant de elektriske elementene som hver nanopartikkel kan etterligne. Hver 5-nanometer bred partikkel er belagt med en positivt ladet kjemikalie og omgitt av negative atomer. Den elektriske ladningen omkonfigurerer de negative atomene rundt nanopartiklene.

Potensialet er fantastisk. Materialene som er opprettet "kan omarbeide seg for å møte ulike beregningsbehov på ulike tidspunkter", som Universitets pressemelding setter det. Ved hjelp av dette nanomaterialet kan fremtidig elektronikk omprogrammeres for å lede elektriske pulser annerledes. Maskinvare kan oppdateres like enkelt som programvare. Begrepet "forældet" teknologi ville i seg selv bli foreldet.

Nanoskala lederen har en annen potensiell applikasjon: betjener som en tredimensjonal bro mellom ulike teknologier.Det er den perfekte adapteren, siden kompatibiliteten kan programmeres. Kanskje dette betyr at du ikke trenger å kjøpe den nye telefonladdetråden tross alt.

5 Nano-Sponge Phone Charger

Du vil definitivt ikke trenge en telefonledning når denne oppfinnelsen tar av. Det er nanoteknologi som fungerer som en svamp for å suge overflødig kinetisk kraft fra et miljø og kanalisere det inn i telefonen. Materialet i spørsmålet er piezoelektrisk, et fancy ord for materiale som genererer strøm når det er mekanisk belastning. Materialet er gitt nano-størrelse porer, gjør det til en fleksibel svamp. Den ekstra bevegelsen tillater materialet å skape mer strøm, og skaper kraft for en enhet rett og slett fra omgivelsene.

Den offisielle termen for det er en "nanogenerator". (Ja, på dette punktet høres det bare ut som "nano" blir slått foran alt på denne listen. Som en helhet, nanoteknologiforskere elsker å gjøre det.) I alle fall, materialet kan til slutt være en del av en mobiltelefons innebygde foringsrør. Nanoteknikken kan strømme opp mens du hviler på bilens instrumentbrett eller til og med i en persons lomme. Konseptet kan også skalere til større industrielle miljøer. Det er det forskere ved University of Wisconsin-Madison håper.

4 kunstig netthinne

Fremtiden for kunstig syn er så lyst at du må bruke nyanser ... eller en nanofilm designet for å etterligne din netthinne. Israelbasert Nano Retina utvikler et grensesnitt som kobles direkte til øyets nevroner for å formidle neuralsimulering til hjernen, erstatte retina og hjelpe folk å se. Hittil har et eksperiment på et kyss vist seg vellykket, med nevralaktivitet som viser at nanofilmen la kyllingen se lys som det ellers ikke ville ha. Men den vilde netthinnen har en lang vei å gå før de når sitt endelige mål om å forbedre menneskets syn.

Nano Retina er ikke den eneste kunstige synet i spillet, men det ser ut til å være den mest holdbare, effektive og fleksible. Den siste er viktig, forutsatt at sluttproduktet vil være inne i en persons øye. Lignende oppfinnelser har funnet den delen til å være det vanskeligste aspektet av kunstig øye teknologi. I det minste, siden den er utviklet på nanoskala, unngår teknologien ekle problemer som metall, ledninger og lav oppløsning.

3 glødende klær

Lysemitterende fibre blir utviklet av Shanghai forskere, og de kan bli vevd inn i klær. Til slutt vil du ha noe å bære når du vil matche innredningen på en nattklubb i neon nattklubb. Hver fiber starter fra en rustfritt stål wire fundament, som da er dekket av en bestemt nanopartikkel, et lag av elektroluminescerende polymer, og et sikkerhetsbelegg av gjennomsiktige nanorør. De resulterende fiberene er både lette og fleksible og kan glø seg helt under egen elektrokemisk kraft. Enda bedre, de kjører på mindre strøm enn vanlige LED-lamper.

Ulempen er at fibrene lys bare varer i noen timer. Utviklerne er imidlertid optimistiske at deres Frankenstein-opprettelse til slutt vil vare 1000 ganger lenger, og det er ingenting i teorien som vil stoppe dem. Selv når de er klare til å gå, kan ikke de nanopartikkel-drevne klærne vaskes. Forskere håper også at de biomedisinske fordelene kan utforskes. Likevel er gjenstander som vaskes sjelden, som sikkerhetsvesker eller baseball caps, fortsatt kjempebra når de gløder av seg selv.

2 Organ-Reparasjon Nanoneedles

Narkotikapatchen nevnt tidligere var designet for å erstatte nåler, men hva om nålerne selv var nanostørrelser? Så, tilsynelatende, kunne de erstatte operasjonen, eller i det minste supplere det. Nylige, vellykkede forsøk på laboratoriemus klarte å injisere nukleinsyrer, som kan anspore organ og nerveceller til å regenerere, gjenvinne tapte evner. Når deres oppdrag er fullført, forblir nålene inni kroppen, bionedbrytende innen et par dager. Ingen skadelige bivirkninger ble observert når nålene ble brukt til å danne blodårer i musens ryggmuskulatur.

Hvis det brukes til mennesker, kan nanonedlene som leverer syrene injiseres i pasienter under organtransplantasjoner, bedre å forberede vevene rundt orgelet for å helbrede og integrere nykomne i kroppen. En annen kul applikasjon for dosene kan være "omprogrammering" cellene til et brennoffer for å regrow som fungerende og sunt, i stedet for ardete.

1 3-D kjemisk skriver

Denne siste oppføringen er ikke bare en enkeltpartikkel; Det er en 3-D-skriver som kan klare tusenvis av forskjellige. University of Illinois kjemiker Martin Burke er som en kjemisk Willy Wonka. Ved å bruke en samling av "byggekloss" -molekyler, kan han lage et stort antall forskjellige kjemikalier med et bredt spekter av "ekstraordinære naturlige egenskaper" som råtta, som bare finnes i en sjelden peruansk blomst.

Omfanget av syntesen er stort nok til å gi molekyler som trengs for medisiner, lysdioder og solceller og inneholder noen kjemikalier som tidligere kunne ha tatt en utdannet kjemiker år for å syntetisere. Den nåværende prototypen er begrenset, men selv nå er den i stand til å utvikle nye stoffer. Burke håper å til slutt lage en forbrukerversjon. Her håper fremtiden inkluderer en skriver som hjemmeparagraf.