10 konstgjorda nanomaterial med futuristiska krafter

Bild en uppfinning. Du kanske bara har föreställt dig något från ett flygplan till en iPod till själva hjulet. Du tänkte nog inte på innovationens nästa gräns: nanoteknik. Som de vetenskapliga framstegen går framåt, utvecklar forskarna alltmer inom ett område som inte ens existerade till 1975.

Det nakna mänskliga ögat kan bara se objekt så små som 0,1 millimeter långt. Denna lista omfattar 10 mänskliga uppfinningar i en skala 100.000 gånger mindre.

10 självbränslad flytande metall

En enkel legering av flytande metall bildad av gallium, iridium och tenn kan styras elektriskt för att bilda komplexa former eller köra varv i en petriskål. Att säga att det är som robotskurken från Terminator 2 är inte hyperbolisk. Jing Liu från Tsinghua University, en av de forskare som arbetade med projektet, som grundades i Peking, Kina, sa: "Den mjuka maskinen ser ganska intelligent ut och kan deformera sig enligt det utrymme den färdas i, precis som [ ] Terminator gör från science-fictionfilmen. "Metallen är biomimetisk, vilket betyder att den efterliknar biokemiska reaktioner, även om den inte är biologisk själv.

Elektriska strömmar kan styra materialet, men det går under egen kraft, delvis drivet av en obalans i laddningen som skapar en tryckskillnad mellan fram och bak på varje droppe av legeringen. Även om denna process är spekulerad att vara nyckeln till att omvandla kemisk kraft till mekanisk kraft, kommer molekylmaterialet inte att vända sig onda och robotiska ännu. Hela processen kan endast ske i en lösning av natriumhydroxid eller saltlösning.

9 nanopatcher

Trypanophobes jublar! Dina dagar av rädda nålar kan vara över inom en snar framtid. University of York forskare arbetar på en lapp som är utformad för att leverera alla droger du behöver med ingen av nålarna. De normala patcherna, som en gång är fästa vid armen, levererar en målinriktad dos av nanopartikelstorlekar, tillräckligt små för att glida genom en hårfollikel. Nanopartiklarna, var och en under 20 nanometer långa, kommer att binda till skadliga celler, döda dem och sedan tas bort tillsammans med de döda cellerna genom kroppens naturliga processer.

Den bästa delen? Nanopatch kan, när den är perfekt, användas för att behandla en av medicinska forsknings sämsta sjukdomsgrupper: cancer. Till skillnad från kemoterapi kommer nanopartiklarna att kunna döda enskilda cancerceller och lämna de friska ensamma. Projektet, titeln "NanJect", blev crowdfunded 2013 av dåvarande forskare Atif Syed och Zakareya Hussein och är fortfarande i utveckling. Låt oss bara hoppas att nanopatchen aldrig blir kombinerad med flytande metallrobotteknik.

8 vattenfilterbeläggning

Kom ihåg att BP-oljeoljespillet 2010? Du kommer inte ihåg liknande olyckor i framtiden, om forskarna vid Ohio State får sin väg. Den beläggning de utvecklar är bara nanometer tjocka, men när den appliceras på ett finmaskigt rostfritt stålnät, stryker det ut olja samtidigt som vattnet passerar genom.

Den nanokokande var inspirerad av naturen. Lotusbladen, även kända som vattenliljor, har egenskaper som är motsatta av nanokoating, avstötande vatten men inte olja. Lotusbladet har länge varit en källa till vetenskaplig inspiration, som redan lett till skapandet av superhydrofoba material under 2003.

För nanokokning, liknade forskare den ojämnliga ytan av ett lotusblad, men inbäddade det med molekyler av ett rengöringsmedel. Resultatet avstänger olja som lotusbladet avstöter vatten. Beläggningen, osynlig för det mänskliga ögat, kan replikeras till den billiga, billiga kostnaden på $ 1 per kvadratfot.

7 ubåt luftfräschare

Ingen tänker på lukten av luften som ubåtsmän måste andas, förutom de fattiga sugarna som måste göra just det. Koldioxid måste avlägsnas ständigt, eftersom samma luft passeras genom en ny uppsättning undervattenlungor över 100 gånger inom en enda resa. En kemisk kallad amin scrubs ut CO₂, men det lägger till en otrevlig stink samtidigt.

Ange de självmonterade monolagerna på mesoporösa stöder, eller SAMMS, för dem som tycker om att ge ett mer mänskligt namn till en kombination av sandkorn och nanopartiklar. Den nya CO₂ borttagningsmetod använder detta porösa material istället för den illaluktande aminen.

Olika typer av SAMMS binder med olika molekyler, men alla har en enorm kapacitet för att suga upp sitt mål. En enda tesked rymmer tillräckligt med porer för att ge den nästan samma yta som ett fotbollsplan. Eftersom materialets otroligt specifika applikation som ubåt luftfräschare visar sig, är inget problem för vetenskapen att hitta sin lösning.

6 Elektrisk styrning nanokonduktor

Forskare i nordvästliga universitet har funderat på hur man skapar en el-ledare på nanoteknisk nivå. Det är en solid nanopartikel som kan omkonfigureras för att rikta elektriska strömmar i olika motsatta riktningar. Den officiella studien citerar "nuvarande likriktare, växlar och dioder" bland de elektriska element som varje nanopartikel kan emulera. Varje 5-nanometer bred partikel beläggs med en positivt laddad kemikalie och omges av negativa atomer. Den elektriska laddningen omkonfigurerar sedan de negativa atomer runt nanopartiklarna.

Potentialen är fantastisk. De material som skapas "kan omorganisera sig för att möta olika beräkningsbehov vid olika tidpunkter", som pressmeddelandet från universitetet sätter det. Med hjälp av detta nanomaterial kan framtida elektronik omprogrammeras för att styra elektriska pulser annorlunda. Hårdvara kan uppdateras så enkelt som programvara. Begreppet "föråldrad" teknik skulle i sig själv bli föråldrad.

Den nanoskala ledaren har en annan potentiell tillämpning: tjänar som en tredimensionell bro mellan olika teknologier.Det är den perfekta adaptern, eftersom dess kompatibilitet kan programmeras. Kanske betyder det att du inte behöver köpa den nya telefonladdningen trots allt.

5 Nano-Sponge Phone Charger

Du behöver definitivt inte en telefonledning när den här uppfinningen tar slut. Det är nanoteknologi som fungerar som en svamp för att suga upp överflödig kinetisk kraft från en miljö och kanalisera den till din telefon. Det aktuella materialet är piezoelektriskt, ett snyggt ord för material som genererar elektricitet vid mekanisk belastning. Materialet ges nano-storlek porer, förvandlas till en flexibel svamp. Den tillförda rörelsen gör att materialet kan skapa mer el, vilket skapar kraft för en enhet helt enkelt från omgivningen.

Den officiella termen för den är en "nanogenerator". (Ja, vid denna punkt låter det bara som "nano" slås framför allt på listan. Som en helhet gillar nanoteknikforskare att göra det.) I alla fall, materialet kan så småningom vara en del av en mobiltelefons inbyggda hölje. Nanotekniken kan strömma upp medan du vilar på bilens instrumentbräda eller ens i någons ficka. Konceptet skulle kunna skala upp till större industriella miljöer. Det är vad forskare vid University of Wisconsin-Madison hoppas.

4 konstgjord retina

Framtiden för konstgjord syn är så ljus att du måste bära nyanser ... eller en nanofilm avsedd att efterlikna din näthinna. Israelsbaserad nanohinna är att utveckla ett gränssnitt som direkt ansluter till ett ögons neuroner för att förmedla neuralsimulering till hjärnan, ersätta näthinnan och hjälpa människor att se. Hittills har ett experiment på en kyckling visat sig framgångsrikt, med neural aktivitet som visar att nanofilmen låter kycklingen se ljus som det annars inte skulle ha. Men den vilda näthinnan har en lång väg att gå innan den når sitt yttersta mål att förbättra människans syn.

Nano Retina är inte det enda konstgjorda synet i spelet, men det verkar vara det mest hållbara, effektiva och flexibla. Den sista är viktigt, eftersom den slutliga produkten kommer att ligga inom någons öga. Liknande uppfinningar har funnit den delen som den hårdaste delen av artificiell ögat teknik. Åtminstone, eftersom det utvecklas på nanoskalan, undviker tekniken otäcka problem som metall, trådar och låg upplösning.

3 glödande kläder

Lysemitterande fibrer utvecklas av Shanghai forskare, och de kan vävas in i kläder. Slutligen kommer du ha något att bära när du vill matcha inredningen på en 80-talsklubben neon nattklubb. Varje fiber börjar från en rostfritt stålfundament, som sedan täckes av en viss nanopartikel, ett lager av elektroluminescerande polymer och en säkerhetsbeläggning av transparenta nanorör. De resulterande fibrerna är både lätta och flexibla och kan glöda helt under egen elektrokemisk kraft. Bättre än de kör på mindre ström än konventionella LED-lampor.

Nackdelen är att fibrernas ljus bara varar i några timmar. Emellertid är utvecklarna optimistiska att deras Frankenstein-skapande kommer att sluta på 1000 gånger längre, och det finns inget teoretiskt som kommer att stoppa dem. Även när de är redo att gå kan det vara att de nanopartikel-drivna kläderna inte är tvättbara. Forskare hoppas också att de biomedicinska fördelarna kan undersökas. Ändå är saker som tvättas sällan, som säkerhetsvästar eller baseballkepsar, fortfarande fantastiska när de glöder av sig själva.

2 Organ-Reparation Nanoneedles

Narkotikapatchen som nämnts tidigare var utformad för att ersätta nålar, men vad händer om nålarna själva var nanostorlek? Sedan kunde de tydligen ersätta kirurgi, eller åtminstone komplettera det. Nya framgångsrika försök på lab-möss lyckades injicera nukleinsyror, vilket kan sporra organ och nervceller att regenerera, återvinna förlorade förmågor. När deras uppdrag är slutfört, stannar nålarna inuti kroppen, biologiskt inom några dagar. Inga skadliga biverkningar noterades när nålarna användes för att bilda blodkärl i musens ryggmuskler.

Om de appliceras på människor kan nanonblad som levererar syrorna injiceras i patienter under organtransplantationer, bättre förbereder vävnaderna runt orgeln för att läka och integrera nykomlingen i kroppen. En annan cool applikation för doserna kan vara "omprogrammering" av ett brännsoffer för att återfå som fungerande och hälsosamt, snarare än att det är ljust.

1 3-D kemisk skrivare

Denna slutliga post är inte bara en enda partikel; Det är en 3-D-skrivare som kan klara ut tusentals olika. University of Illinois kemist Martin Burke är som en kemisk Willy Wonka. Med hjälp av en samling "byggstenar" -molekyler kan han skapa ett stort antal olika kemikalier med ett brett spektrum av "extraordinära naturegenskaper", som råtta, som bara finns i en sällsynt peruansk blomma.

Syntesens omfattning är tillräckligt stor för att tillhandahålla molekyler som behövs för läkemedel, lysdioder och solceller och innehåller vissa kemikalier som tidigare kunde ha tagit utbildade kemistår för att syntetisera. Den nuvarande prototypen är begränsad, men även nu kan den utveckla nya droger. Burke hoppas slutligen skapa en konsumentversion. Här hoppas framtiden inkluderar en skrivare som hemmaffär.