By Priroda većinu svojih najzanimljivijih uradaka kreira u rasponu od jednoga do 1.000 nanometara – jedan nanometar milijarditi je dio metra (milijunti dio milimetra). To je nanoskopsko područje, a strukture koje priroda stvara na toj razini možemo zvati prirodnim nanostrukturama. Sve donedavno, za znanost je nanoskopsko područje bilo relativno nedostupno i nepoznato.
Nano svijet
Tako je, primjerice, točna veličina pojedinačnoga atoma utvrđena 1908. godine. Atomi su vrlo mali – zapravo su odmah ispod nanometarske ljestvice. Promjer prosječno malenoga atoma, poput atoma ugljika, iznosi svega 0,3 nm (nanometara). Za ilustraciju, navodimo kako se širina vlasi kose kreće od 75.000 do 100.000 nanometara.
Znanstvenicima je znatno lakše istraživati procese, organizme i predmete koje mogu vidjeti. Međutim, ogroman broj prirodnih pojava nismo u stanju registrirati našim osjetilima. Primjerice, svjetlost vidimo samo na valnim duljinama između 400 i 700 nanometara. Iznad toga maloga spektra ljudskoga vida širi se nevidljivo, ali golemo prostranstvo infracrvenoga zračenja, mikrovalova i radiovalova, a ispod njega su „mračna“ područja ultraljubičastoga, rendgenskoga i gama-zračenja.
Zbog toga se već odavno osmišljavaju tehnička pomagala, koja šire granice našega opažanja. Jedan od takvih tehničkih uređaja je optički mikroskop. Pretpostavlja se kako je razvijen iz prvih teleskopa, s kraja 16. stoljeća. Povećanje koje je omogućavao prvi model optičkoga mikroskopa bilo je oko 1.000 puta. Dakle, nedovoljno za otkrivanje malih bioloških struktura poput, primjerice, virusa.
Razvoj mikroskopa
Dok je bio postdiplomski student Ernst Ruske izgradio je 1931. godine prototip transmisijskoga elektronskoga mikroskopa (TEM). Prvi komercijalni uređaj konstruirao je 1939. godine, koristeći patente tvrtke Siemens, u kojoj je bio zaposlen od 1937. godine. Ruskinov prvi prototip imao je razlučivost manju od tada najboljih optičkih mikroskopa, no nakon što je artikuliran princip elektronske mikroskopije, on je razvio TEM s povećanjem od 100.000 puta. Znatno su veća uvećanja na suvremenim TEM uređajima, što je revolucioniralo medicinu i znanost o materijalima.
Elektronski mikroskop neki znanstvenici smatraju najvažnijim izumom 20. stoljeća, a on omogućuje povećanja do dva milijuna puta. Dok su drugi izumi imali daleko veće učinke na ekonomiju, društvo i kulturu, elektronski je mikroskop postao ključni alat u brojnim znanstvenim disciplinama.
Mikroskop je omogućio i razvoj nanotehnologije koji započinje 60-ih godina 20. stoljeća. Pri tome se razvijao i sam mikroskop, pa je 1965. godine u Cambridge Instrumentsu izumljen skenirajući elektronski mikroskop (SEM), kao rezultat istraživačkoga rada na Sveučilištu Cambridge. Nakon toga konstruirani su još napredniji elektronički uređaji, poput mikroskopa atomske sile, a istodobno je razvijeno niz različitih spoznajnih metoda za otkrivanje prirodnih nanostruktura.
Konkretnije govoreći : ispod slike koju možemo vidjeti golim okom nalazi se druga slika koju moramo povećati svjetlosnim mikroskopom ; ispod nje se nalazi još detaljnija slika koju možemo vidjeti elektronskim mikroskopom, a nakon toga se nalazi slika koju možemo vidjeti rendgenskim zracima. Razvijeni su i nove vrste mikroskopa, kao što je atomski tunelski mikroskop, koji otkriva još sitnije sastavnice prirodne slagalice.
Nanotehnologija i robotika
Mogućnost promatranja nanostruktura nužna je pretpostavka ljudskoga djelovanja unutar tog subatomskoga svijeta. Kada se to ostvarilo započela je produkcija proizvoda čija se veličina mjeri nanometrima. Tržišne vrijednost nanotehnološke industrije 2005. godine iznosila je 1.000 milijardi USD, a svake se godine ubrzano povećava, pa je 2014. godine bila 2.400 milijardi USD.
Vrijednost proizvoda koji sadrže nanomaterijale iznosila je 2005. godine 32 milijarde USD, a područja primjene stalno se širi. Nanotehnologija se primjenjuje u sve više industrijskih grana, poput automobilske industrije, proizvodnje solarne energije, tehnologije zaštite okoliša, poljoprivrede i proizvodnje medicinskih uređaja. Nanotehnologija je uznapredovala do te mjere, da je u stanju proizvoditi nanouređaje sposobne za izvršavanje različitih funkcija. Jedan od takvih uređaja su nanoroboti.
Nanoroboti se danas ubrzano razvijaju i sve je bliža realnost u kojoj će autonomni strojevi-roboti, manji od zrna pijeska, dijagnosticirati i liječiti ljudske bolesti na staničnoj razini. Taj se razvoj ne odvija samo u Japanu, kao nekada, već i u SAD-u, Njemačkoj, Francuskoj, te ostalim razvijenim zemljama.
Američki predsjednici aktivno podržavaju razvoj nanotehnologije i robotike. Tako je 2002. godine predsjednik Bill Clinton pokrenuo National Nanotechnology Initiative (NNI-Nacionalna nanotehnološka inicijativa) i osnovao namjenski federalni proračun u iznosu od 200 milijuna USD. Predsjednik Barack Obama pokrenuo je 2011. godine Nacionalnu robotičku inicijativu kako bi potaknuo razvoj robota za industrijsku automatizaciju, pomoć starijima i vojnu uporabu. Programom upravlja Nacionalna zaklada za znanost koja je dodijelila više od 100 milijuna USD.
Francuska je započela sličan program, osiguravajući 126,9 milijuna USD, kako bi razvila svoju robotičku industriju i dostigla Njemačku. Slično tome, Švedska je osigurala milijunske iznose koje dijeli pojedincima i korporacijama kao nagradu za inovacije poput, primjerice, Robotdalena („Robotska nizina“), pokrenutog 2011. godine.
Privatni sektor, također, ulaže sve više financijskih sredstava u razvoj robotičke tehnologije. Google je u prosincu 2013. godine kupio Boston Dynamics, vodeću kompaniju za razvoj robotike, za javnost nepoznati iznos, koja, pored ostaloga, ima ugovore s Pentagonom. Menadžeri Googlea kupili su i DeepMind, kompaniju za razvoj umjetne inteligencije sa sjedištem u Londonu.
Veliki napredak u razvoju robotike omogućili su novi odnosno pametni materijali koji su, u pravilu, proizvod nanotehnologije. Roboti više ne moraju imati aluminijske oklope, poput robota iz filmskoga serijala Ratovi zvijezda, C-3PO i R2-D2. Danas roboti mogu imati tijela od naprednih materijala, kao što su silikon ili paukova svila, koja izgledaju zapanjujuće prirodno.
Većinu korporativnoga istraživanja i razvoja u robotici provode velike korporacije poput Googlea, Facebooka, Toyote i Honde. Međutim, ubrzano raste financiranje takvih istraživanja u manjim visoko tehnološkim startupovima, uz pomoć fondova rizičnog kapitala. U samo tri godine vrijednost takvih ulaganja se udvostručila, te je skočila sa 160 milijuna USD u 2011. godini na 341 milijun USD u 2014. godini. Treba naglasiti kako se znatna financijska sredstva i brojna istraživanja provode u segmentu nanorobotike.
Comments