2023 Autor: Brooke Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-05-20 23:53
Současný výzkum nanotechnologií si klade za cíl vytvořit funkční materiály, zařízení a systémy z malých stavebních bloků o průměru 1 až 100 nanometrů. Nanometr je jedna miliardtina metru, tedy asi jedna desetitisícina průměru lidského vlasu. Vědci očekávají, že budou schopni využít řadu zajímavých jevů a vlastností – fyzikálních, chemických, biologických, mechanických, elektrických – při práci s objekty v tak nepatrném měřítku.
"Jednoznačně dochází k pokroku," řekla Meyya Meyyappan, ředitelka Centra pro nanotechnologie v NASA Ames Research Center, Moffett Field, Kalifornie. Od základního výzkumu před pěti nebo šesti lety, řekl, "jsme vlastně začali dělat nějaké widgety."
Byl vyroben kompaktní chemický senzor využívající uhlíkové nanotrubice. Takové zařízení by bylo ideální pro použití v kosmochemických misích NASA, řekl Meyyappan. Také byl vyroben rentgenový defrakční spektrometr na bázi uhlíkových nanotrubiček, řekl, jednotka, která nabízí vyšší výkon než komerčně dostupné přístroje a zároveň využívá méně energie a je mnohem menší a lehčí. "Vlastně se mi vejde do dlaně a jsem malý kluk," poznamenal Meyyappan. "Mělo by být připraveno pro mise v letech 2009-2010 a my střílíme na průzkum Marsu… abychom studovali horniny a půdu."
NASA utrácí více než 40 milionů dolarů ročně na výzkum nanotechnologií, řekl. "Je to technologie umožňující, která bude mít dopad v podstatě celoplošně… nejde o žádnou jednotlivou technologii," řekl.
Agentura by měla dlouhodobě sledovat nanotechnologické schopnosti, které by se mohly ukázat jako užitečné pro agendu Měsíce, Marsu a dalších 10-15 let, řekl Meyyappan. "Existuje několik oblastí, na které bych se hned přiblížil," řekl a zdůraznil pokročilé vybavení na podporu života a technologii ochrany proti záření pro posádky směřující ze Země.
Meyyappan loni v létě vedl workshop National Nanotechnology Initiative Grand Challenge Workshop v Palo Alto v Kalifornii. Na setkání sponzorovaném NASA se sešli odborníci, aby prozkoumali šest oblastí, ve kterých nanotechnologie pravděpodobně ovlivní vesmírné úsilí:
Přírůstky pokroku
"Myslím si, že v krátkodobém horizontu to, co uvidíte, jsou přírůstky pokroku," řekl Scott Mize, prezident Foresight Institute se sídlem v Palo Alto v Kalifornii. Cílem neziskové nadace je vzdělávat veřejnost o důsledcích pokrok v nanotechnologiích.
"Když přemýšlíte o nanotechnologii, musíte si uvědomit, že jsme na začátku oblouku, který bude trvat několik desetiletí," řekl Mize.
V nanotechnologii v tuto chvíli nehledejte obrovské skoky, spíše malé postupné kroky – které se již objevují v některých senzorických pracích, dokonce i ve skutečných komerčních produktech – od kosmetiky po sportovní vybavení, řekl.
"Z dlouhodobého hlediska v určitém okamžiku uvidíte radikální nové typy technologií. Ale to bude vyžadovat mnohem více výzkumu," zdůraznil Mize.
Mize řekl, že Foresight Institute zkoumá, jak může nanotechnologie řešit řadu velkých výzev, kterým dnes lidstvo čelí. Na seznamu top 10 skupiny - spolu s bojem proti infekčním chorobám, léčbou a odstraňováním rakoviny a poskytováním čisté vody všem - umožňuje levný přístup do vesmíru, řekl.
"Je velmi obtížné říci, že určitá aplikace je důležitější než jiná aplikace v nějaké jiné oblasti, protože existuje tolik možností," řekl Mize.
Nanotrubičkové sny
Jedním z grandióznějších nápadů pro aplikaci nanotechnologie je vesmírný výtah. Představte si kabel s jedním koncem připojeným k Zemi na plovoucí plošině na rovníku a druhým koncem ukotveným ve vesmíru za geosynchronní oběžnou dráhou. Vesmírný výtah by používal elektrické výtahy pohybující se po kabelu k umístění satelitů, kosmických lodí a dalšího hardwaru na oběžnou dráhu Země.
"Uhlíkové nanotrubice nám umožní postavit vesmírný výtah a rychle se přesunout do vesmíru," řekl Bradley Edwards, prezident společnosti Carbon Designs, Inc., Bridgeport, W. Va. Stejný materiál by mohl snížit hmotnost potřebnou pro zdvihací zařízení na vesmírný výtah, a také odlehčit solární družice a vesmírné stanice, řekl.
Edwards řekl, že kromě materiálů na bázi uhlíkových nanotrubiček budou nanotechnologie použity pro jednoduché povrchy s tepelnou kontrolou a nakonec i pro složitější systémy, jako jsou miliony mikroskopických robotů, které spolupracují na formování a přeměně do široké škály aplikací.
"Je těžké předvídat, čeho nám nanotechnologie skutečně umožní dosáhnout," řekl Edwards.
Skokový efekt
Obhájce vesmírných výtahů Michael Laine poznamenal, že existuje mnoho technických problémů, které je třeba vyřešit, než bude technologie uhlíkových nanotrubic připravena pro široké komerční využití. Laine je prezident a hlavní strategický ředitel společnosti LiftPort Group z Bremertonu, Washington.
Ale existují stovky laboratoří po celé zemi a po celém světě - zejména v Číně -, které se těmito problémy zabývají a hledají řešení, řekl Laine.
"Každá laboratoř pracuje na svém specifickém problému. A když se tato řešení zkombinují, očekávám, že se objeví 'super-materiál'," řekl. Jedním ze slibných aspektů výzkumu je „efekt skoku, který od sebe všechny tyto laboratoře získávají,“řekl Laine. "Jedna skupina stojí na ramenou druhé a někdo jiný na jejich. Všichni spolupracují na vytvoření tohoto super-materiálu. To, čemu se kdysi říkalo 'unobtainium', je nyní na dosah."
Lákadlo uhlíkových nanotrubic, řekl Laine, spočívá v tom, že jsou 40 až 60krát pevnější než průmyslová ocel. "To je technologie, která mění svět. Každý věk byl definován dostupnými hmotnými stavebními bloky… jako je kámen, bronz, železo. Příští věk by mohl být definován jako uhlíkový věk."