רקע ומידע על ננוכימיה וננוטכנולוגיה

Presentation on theme: "רקע ומידע על ננוכימיה וננוטכנולוגיה"— Presentation transcript:

1 רקע ומידע על ננוכימיה וננוטכנולוגיה

2 "המסע הפנטסטי" בסרט מדע בדיוני ה"מסע הפנטסטי" משנת 1966 מזערו קבוצה של מדענים כדי להיכנס ל"צוללת זעירה" ובעזרתה לנוע במחזור הדם של מדען שנמצא בתרדמת על מנת להגיע למוח שלו, לתקן את הדרוש תיקון ולהחזירו להכרה מלאה ותפקוד תקין.

3 אמנם האפשרות למזער אנשים מופרכת לחלוטין אבל אולי אפשר למזער רובוטים?
אפשרות זו עלולה להתממש הודות לתחום טכנולוגי חדש שמתפתח בשנים האחרונות. ננוטכנולוגיה

4 ננוטכנולוגיה ננוטכנולוגיה עוסקת במערכות ממוזערות ביותר בגדלים של אטומים ושל מולקולות. ננוטכנולוגיה היא ייצור, הפעלה ושימוש בחומרים בסדרי גודל של עד 100 ננומטר. בסדרי גודל כאלה חומרים נפוצים (כמו: פחמן, צורן, טיטניום) מציגים תכונות פיזיקליות, כימיות וביולוגיות שונות מאלו שמתקבלות כאשר מדובר באותם חומרים בסדרי גודל גדולים יותר.

5 ננומטר= 10-9 כמה זה קטן? מטר גרגר של חול הוא ברוחב של 1 מ"מ = מיליון ננומטר Source:

6 לדוגמא: מזעור של חומרים העשויים פחמן

7

8 יריעות של גרפן ומסכים שקופים

9 שימוש בננו חומרים בעת העתיקה
chem/iton/12/nano.html

10 פרופסור ריצ'רד פיינמן, זוכה פרס נובל לפיזיקה בשנת 1965נחשב מבשר הננוטכנולוגיה.
בשנת 1959 הוא טען: " יש עוד שפע של מקום בתחתית" תאר תהליך דמיוני בו מדען בונה זוג ידיים קטנות שהוא יכול לשלוט בהן באמצעות ידיו. בעזרת הידיים הקטנות הוא בונה זוג ידיים קטנות אפילו יותר. אם יחזור על הפעולה הזו שוב ושוב יגיע המדען לזוג ידיים קטנות כל-כך עד שאפשר יהיה להזיז בעזרתם אטום בודד ממקום למקום.

11 למרות החזון המוקדם של פרופ' ריצ'רד פיינמן פריצת הדרך המשמעותית בתחום הייתה רק ב 1980 כאשר הומצאו ופותחו שיטות עבודה ומכשור המאפשרים לדמות ולתפעל חומרים ומבנים בסקלה ננומטרית.

12 היום הגדרת החזון נאמרת במילים אחרות
פיתוח רובוט זעיר בקנה מידה מולקולרי שמסוגל לבצע פעולות על אטומים בודדים: לקחת אטום אחד, להניח אותו במקום מסוים ולחזור על הפעולה שוב ושוב. יכולת זו תאפשר ליצור כל חומר בעלות נמוכה. רובוט כזה הוא מכונה בגודל של אטומים בודדים הוא ישחרר מהצורך למזער מוצרים קיימים, אלא יאפשר מתן הוראות מדויקות לחלקיקי החומר הקטנים ביותר לייצר את המוצר הנדרש מעצמם.

13 לא נחפש את החומר לבניית המטוס אלא ניתן הוראה לחלקיקי החומר ליצור מעצמם מטוס.

14 ירידה בסדרי גודל גורמת ל:
שינוי הפיסיקה והכימיה הרלוונטיים לבעיה. כוח הכבידה יהפוך להיות פחות משמעותי. הכוחות בין החלקיקים יהפכו להיות חשובים יותר. תכונות שטח הפנים יהיו משמעותיות יותר.

15 וגם בטבע....

16 וגם אנחנו מתאמצים מאד ומצליחים...
יריעות של ננוטיוב עליהן מונחות טיפות של מים, מיץ תפוזים ומיץ אפרסק. המסה של כל טיפה גדולה פי 50,000 ממסת פיסת הננוטיוב איתה היא באה במגע.

17 היישומים של ייצור המוני של סיבים כמו קורי עכביש
אפודי מגן קלים וחזקים חוטי תפירה כירוגיים מיקרו מוליכים סיבים אופטיים ציוד לחכות דיג בגדים

18 כבר היום.... מייצרים מטוסים מחומרים מרוכבים, שהם פיזור של ננוחלקיקים שונים בתוך מרכיב פולימרי (פלסטי). המטוסים קלים יותר, עשויים מחומרים חזקים יותר מבעבר ולכן יש להם ביצועים טובים יותר. החמקן הוא הגרסה הצבאית הדרימליינר של חברת בואינג הוא הגרסה האזרחית.

19 דיו נחושת מוליך המיועד לתעשיות המעגלים המודפסים. ניתן להשתמש בו במדפסות דיו רגילות, על מגוון של חומרים. הדיו משמש במדפסות הזרקה וניתן להשיג באמצעותו הדפסה של שכבות או צורות גאומטריות מדויקות מאד, בטמפרטורת נמוכות. ניתן להדפיס על שכבות דקות מאד (שקופות) להשיג מוליכות חשמלית טובה ולהפחית משמעותית את כמות האנרגיה בתהליך השימוש. אחד היישומים הוא אלקטרודות שקופות.

20 היום ברפואה קפסולה לבדיקה של מערכת העיכול תרופה לסרטן השד

21 מסנני קרינה במסנני קרינה משתמשים כבר תקופה לא קטנה בננו חלקיקים של דו תחמוצת הטיטניום ותחמוצת אבץ. היום משתמשים בחומר המצוי בצמח הקיסוס האנגלי ובגפנים ומכיל ננוחלקיקים. הנוזל מאפשר לצמח להתפשט ולשאת עליו משקל הגדול פי מיליון ממשקל העלה.

22 לחלקיקים האלה יש יכולת לספוג ולפזר קרינה
לחלקיקים האלה יש יכולת לספוג ולפזר קרינה. הם הרבה יותר אחידים מהננו חלקיקים של תחמוצות המתכת בהם משתמשים כיום והם חוסמי קרינה טובים פי 4 מהחומרים המוכרים היום. בנוסף הם מתאימים יותר לשימוש על הגוף מכיוון שהגוף יודע לפרק אותם והם לא חודרים פנימה לתוך הגוף דרך העור.

23 החומר האורגני החזק ביותר בעולם
כדורים ננומטריים שחזקים כמו פלדה. פותחו מדו-פפטיד פשוט המתארגן מעצמו למבנים כדוריים בגודל ננומטרי בתנאי חדר. משתווה בתכונות המכניות לחומרים מתכתיים חזקים ובתכונות הכימיות שלו לקבלר. ידידותי לגוף האדם. מתאים לבניית שתלים וחיזוק שברים ליצירת חומרים מרוכבים לתעופה, חלל ורכב ליצירת אפודי מגן חזקים וקלים.

24 ובעתיד.......NBIC Nano-Bio-Info-Cogn- " הטכנולוגיות המתלכדות"
התלכדות בין תחומי הננוטכנולוגיה, ביוטכנולוגיה, טכנולוגיות מידע ומדעי הקוגניציה. רעיון "הטכנולוגיות המתלכדות" נובע מהתובנה שאבני הבניין של כל חומר או רכיב, בעולם הדומם או החי, הן אבני בניין בסקלה ננומטרית. הבנת התכונות של חומרים ומערכות ננומטריות והיכולת לבנות דברים בסקלה זו הם המפתח למגוון אדיר של אפשרויות

25 והם..... מעגלים אלקטרוניים ה"צומחים" ומשכפלים את עצמם.
ייצור של חומרים חזקים שיאפשרו בניה של מעלית לחלל חומרים חכמים המשתנים בהתאם לצורך. מניפולציות גנטיות הנדסת רקמות וגידול איברים מלאכותיים. מחשבי על בגודל של קובית סוכר. ננורובוטים שישיטו בגופנו ויבצעו מחקר ואבחון רפואי, אספקת תרופות ממוקדות וניתוחים זעירים.

26 תוצאות התלכדות הטכנולוגיות בעוד כמה עשורים
המוצרים והמכשירים שהאדם משתמש בהם ייבנו מחומרים "תפורים לפי מידה" מהונדסים מהרמה המולקולרית ומעלה, ידידותיים לסביבה חוסכי אנרגיה מסתגלים לשינויים סביבתיים מתאימים את תכונותיהם לצרכים הנדרשים.

27 המכשירים יאפשרו ממשק בין מח אנושי למחשב, או לכל מכונה, טלפונים ניידים, מכשירי מיקרוגל פרטי לבוש.

28 גוף האדם יהיה בריא יותר ובעל יכולות גבוהות יותר
לדוגמא: שימוש בתאי דם מלאכותיים האוגרים חמצן פי 100 יותר מתאי דם רגילים.

29 זמינות של חלקי חילוף לרוב אברי הגוף

30 טיפול רפואי למחלות גופניות או מנטליות

31 גישה מיידית למידע

32 פרויקט קוגנום אנושי הבנת המבנה של התודעה האנושית
ולדורות הבאים... פרויקט קוגנום אנושי הבנת המבנה של התודעה האנושית

33 ננוטכנולוגיה תשנה לנו את החיים אבל איך?
ננוטכנולוגיה תשנה לנו את החיים אבל איך?