Знание-сила, 2008 № 08 (974)

В апреле 2007 года на ежегодной конференции Американской ассоциации онкологических исследований были обнародованы результаты работы, проделанной учеными из Массачусетсского технологического института. Согласно им, наночастицы могут вызывать повреждения ДНК клеток тканей организма и способствовать развитию рака. Авторы работы рекомендовали соблюдать особые меры осторожности при работе с наночастицами и избегать их попадания в окружающую среду.

Еще раз о невидимых токсинах

Итак, многие страхи, связанные с нанотехнологией, на самом деле были ничем не обоснованы. Мир ассемблеров выглядит пока что утопией. Зато стали сгущаться новые страхи. На передовом направлении науки — все тревожнее.

Производство наночастиц из диоксида титана для солнцезащитных средств

В наномире даже привычные для нас материалы обретают иные свойства, причем не только полезные, но и вредные. Во время лабораторных исследований, проводившихся на рыбах, ракообразных и крысах, выяснилось, что наночастицы нередко вызывают воспалительные процессы в тканях печени, легких и головного мозга. В любом случае, при обращении с ними требуется осторожность: ведь речь идет о частицах размером в несколько нанометров. Пока ученые слишком плохо представляют себе возможные последствия для организма от попадания в него этих невидимых частиц, среди которых много токсичных.

Вспомним еще раз крохотные частицы углерода — фуллерены и нанотрубки. Подобно угольной пыли, они без труда проникают в легкие рабочих, которым приходится иметь с ними дело, и накапливаются там, что приводит к развитию воспалительных процессов и нарушению работы сердечно-сосудистой системы. В лаборатории при добавлении этих частиц в бактериальные культуры большая часть микробов гибла.

Экологи требуют, чтобы производство и применение наночастиц законодательно регулировалось и чтобы их проверяли на токсичность. Нужно непременно информировать население о возможном вреде нанотехнологии, считают они. Сами создатели наночастиц признают, что для начала надо определить степень вреда, который могут причинить организму различные частицы, а уж потом развивать массовый выпуск нанотехнологических продуктов. Они ведь опасны в основном для тех, кто занят на производстве. Для потребителей же наночастицы, скорее, безвредны, потому что входят в состав покрытия, наружного слоя и т.п., то есть прочно удерживаются за счет химических связей и не распыляются в воздухе. Главное, что они не могут попасть в легкие, а также в клетки организма.

Стоит добавить, что наночастицы вовсе не изобретены человеком. В природе они в огромном количестве образуются во время извержений вулканов или лесных пожаров. В одном литре воздуха содержится в среднем около миллиона наночастиц природного происхождения — пока это значительно больше того, что попало в атмосферу в результате промышленной деятельности человека. В любой клетке нашего организма также имеется бессчетное множество наноструктур, занятых переносом и преобразованием различных веществ.

Модное слово «нано» оказалось вечным как мир. Наноструктуры окружают нас всюду, но мы лишь недавно научились всматриваться в них. Так, будем же умеренны в восторгах и точны в опасениях! Взвесим все «за» и «против», прежде чем произнести: «Двадцать первый век станет веком нанотехнологий».

С помощью этого устройства наноформата можно выполнять счетные операции

Сверху вниз? Снизу вверх

Есть два способа изготовления наноструктур — например, транзисторов, интегральных схем памяти или отдельных частиц. Во-первых, можно поступить традиционным способом (за рубежом его принято именовать top-down, «сверху вниз»). Это значит, надо взять заготовку и вырезать из нее травлением или экспонированием, интересующий нас элемент. Впрочем, каким бы способом мы это ни делали, мы уничтожаем часть заготовки, превращаем ее в отходы производства. Во-вторых, можно использовать преимущества нанотехнологии и идти совершенно иным путем — bottom- up («снизу вверх»), ведь при определенной температуре или под действием электромагнитного поля атомы и молекулы самоорганизуются и образуют наноструктуры. Надо лишь выбрать начальные условия, и тогда мы получим то, что нам нужно, — наше дальнейшее участие в производственном процессе не требуется.

А не впаять ли вам что-нибудь в наномире?

Сами по себе наноэлементы — это еще не компьютер в сборе. Отдельные детали нужно соединить друг с другом, например, припаять их. Традиционные олово и канифоль тут не помогут. Оригинальную идею предложил немецкий физик Флориан Банхарт. Дело в том, что на поверхности нанотрубок осаждаются углеводороды, в крохотном количестве содержащиеся в воздухе. При комнатной температуре эти молекулы пребывают в движении, постоянно перемещаясь по поверхности трубки.