ナノテクノロジーとは-例、将来の応用とリスク

物理的性質のすべて-人間、植物、鉱物、空気-は、形状または電荷によって結合された原子と分子の組み合わせで構成されています。ナノスケールで原子を操作すると、理論的には、人間はダイヤモンドから食物まですべてを再現することができます.

そのような技術の利点は事実上無数ですが、分子操作がソリューションよりも多くの問題を人為的消滅まで意図せずもたらす可能性があるというかなりの懸念を生み出しています。オーストラリアの地球の友、メキシコの野av人の傾向のある個人、アメリカのオーガニック消費者協会などの組織は、ナノスケールプロジェクトのさらなる発展に積極的に反対しています。.

「スケール」とは何か、なぜ重要なのか?

ナノテクノロジーは、原子、分子、超分子スケールでの物質の操作を扱う科学です。つまり、肉眼で見ることができるものよりはるかに小さいものです。各ナノメートルは10億分の1メートルです。およそ1秒で爪が伸びる長さです。遠近法で言えば、人間の髪の毛の幅はおよそ80,000から100,000ナノメートル、赤血球は2,500ナノメートル、人間のDNAの鎖は直径2.5ナノメートルです.

ナノテクノロジーが可能になったのは、走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡などの並外れた精密機器の開発のみです。その将来性とリスクは、超小型オブジェクトを扱う量子物理学に対する理解の高まりから生じています。驚くべきことに、ナノスケールでの物質の挙動は、大規模での特性に反することが多い.

たとえば、電荷を運ぶことができないバルク形態の物質-絶縁体-は、融点やその他の物理的特性が変化するのと同じように、ナノレベルで半導体になる可能性があります。アルミニウムコークスは20〜30ナノメートルの粉末に粉砕できるため、空気中で自然発火する可能性があります。これがロケット燃料の触媒となります。同様に、鉛筆のダイヤモンドとグラファイトはどちらも炭素で作られていますが、炭素原子の結合方法により、性質が大きく異なります.

ナノ用語

科学が「ナノ」分野で拡大するにつれて、用語も拡大します。基本的な定義は次のとおりです。

ナノテクノロジー： 従来の工業プロセスおよび化学プロセスを含む、100ナノメートルから100ナノメートルの構造を含む、新しい特性を備えた技術。防汚繊維と高性能の日焼け止めローションで衣服を作るために、ナノテクノロジーコーティングがすでに使用されています。.
ナノファクトリー： ナノスケールでは、すべての製造方法は単純に原子を配列する方法です。「分子アセンブラー」とも呼ばれるナノファクトリーは、反応性分子を操作、結合、操作して、鉱物から人間の臓器や骨まで、複雑な物理的および生物学的構造を構築する小さなクローズドシステム製造ユニットです。単一のヒト細胞は、組み合わせのプロセスを導くためにデジタル遺伝物質（DNA）を読み取る生体分子製造ユニット、またはナノファクトリーの完璧な例です。 Foresight InstituteのJohn Burchは、21世紀半ばまでに生体分子工学および製造のアプリケーションが急速に拡大および進化するはずであると予測しています.
ナノボット： これらはナノファクトリーの製品ですが、自己複製または指示されることは期待されていません。ナノボットは、ナノテクノロジーとロボット工学の交差点に落ち、この時点で科学よりもサイエンスフィクションです。ただし、特に人間の体内では、それらの使用に関して興味深い可能性が確かにあります。一部の未来派は、ナノボットがいつか特定の病気の細胞を探して治療するために血流の中を移動できると予測しています。例としては、特定のタイプの癌のみを攻撃して破壊するナノボットがあります.

ナノテクノロジーの現在および将来の使用

毒性学会によると、ナノテクノロジーの進歩により、さまざまな新しい材料がすでに生産されています。また、カーボンなどの古い材料を採用しているため、「消費者製品や工業製品を改善し、重要なエネルギーニーズに対応し、セキュリティシステムを強化し、医療分野を改善する大きな可能性」を与えています。

カーボンナノチューブ-炭素原子のシートが巻き上げられていると想像してください-テニスラケットやゴルフクラブなどの消費者製品に登場しています。それらは、鋼の200倍の強度と5倍の弾性、銅の5倍の電気伝導率、アルミニウムの半分の密度を示します。また、錆びたり、放射線によって劣化したり、温度変化によって膨張または収縮することはありません。この点で、自動車や飛行機などの製品への適用の魅力は非常に明白になります.

バージニア工科大学の新興ナノテクノロジーに関するプロジェクトには、コットンシート、脱脂剤、ゴルフシャフト、塗料、化粧品など、ナノ対応の既存の消費者製品が1,790個以上リストされています。一部の科学者は、太陽電池は屋根、歩道、道路での使用を可能にするほどの耐久性と低コストで最終的に開発できるとさえ予測しており、無公害で豊富で安価なエネルギー供給に道を開いています.

ナノテクノロジーを使用した既存の製品の具体例には次のものがあります。

Seldon TechnologiesのMineralWaterシステムは、ウイルス、バクテリア、嚢胞、胞子などの病原体と汚染物質を除去して、USEPA飲料水基準を超える飲料水を供給するカーボンナノチューブろ過デバイスです。.
Linde Electronicsのカーボンナノチューブインクは、ディスプレイ、センサー、およびロールアップスクリーンを備えたスマートフォンや車のフロントガラスに埋め込まれたシースルーGPSデバイスなどの電子デバイス用です。.
二酸化チタンまたは酸化亜鉛のナノ粒子を含む日焼け止め製品は、がんの原因となる紫外線を反射または吸収します。これらの製品は目に見えず、長持ちし、従来の日焼け止めよりも刺激性とアレルゲンの材料が少ない.
多くの市販の包帯には、銀のナノ粒子が含まれており、切り傷や擦り傷の周囲の感染を防ぎ、抗生物質の軟膏と包帯を効果的にブレンドしています.
抗菌スイミングプールの液体。これらは、以前の製品の厳しい化学物質へのスイマーの暴露を減らしながら、有害なバクテリアと戦うのにより効果的です。.

Foresight Instituteが予測しているように、ナノファクトリーの可用性の向上による日常的なメリットには次のものが含まれます。

病気を治し、老化を防ぐ医療用ナノロボット. 分子製造研究所の主任研究員であるロバート・フレイタスは、ナノメディックブックシリーズで、医療ナノロボットを人体に導入して細胞および顕微鏡手術を行い、特定の損傷を修復し、病気を特定して抵抗するために身体をパトロールする未来を計画しています。 Institute for Ethics＆Emerging Technologiesのウェブサイトで、Burchは、摂取した錠剤が、ナノボットが損傷または死にかけている脳細胞を置換する新しいニューロンを形成するための指示を分子材料に供給するシナリオを説明しました。これらの新しい脳細胞は、人間の腕や脚よりも人工の四肢が強力であるように、生物学的な脳よりもはるかに高速に情報を処理します。.
製造製品のコスト削減. 基本的なコストは、炭素、窒素、酸素などの原材料の価値と、ナノファクトリーを稼働するために必要なエネルギーになります。マイニング、処理、構成を必要とする材料ではなく、炭素繊維で構築され、ナノファクトリーで作成された自動車を想像してください。理論的には、ナノファクトリーの組み合わせにより、事実上あらゆる材料またはオブジェクトをボトムアップで組み立てることができます。大規模な結果は、同時かつ相乗的なナノスケールプロセスが組み合わされたときに発生します。ナノテクノロジーの普及で知られるアメリカのエンジニアであるエリック・ドレクスラーは、「スタートレック」の名声の「レプリケーター」に似た、大型で有用な製品を製造するデスクトップ工場の未来を予測しています。実際、2014年6月、ネスレの健康科学研究所は、最終的に「テーラードサプリメント、さらには食品を作成できるキッチンマシン」につながる可能性がある新しいプロジェクトを発表しました。
人工知能（AGI）の開発. Foresight Instituteによると、ナノファクトリーには、現在のコンピューターよりも数千倍強力で安価なコンピューターを製造するエンジニアリングおよび技術作業用の機械システムが含まれます。機械が1つのアプリケーションまたは環境から別のアプリケーションまたは環境に知識を学習し、転送するにつれて、急速な進歩が見込まれます。ただし、AGIをどの程度迅速に達成できるかについては疑問があります。 1990年以来、自由形式の会話をしながら、独立した裁判官にだまされて人間だと思わせることができるマシンを持っている人なら誰でも、100,000ドルの賞金が手に入りました。賞はまだ授与されていません.
産業化学物質汚染の除去. 有機食品ストックのすべての原子は最終製品で使用されるか、適切に包装された廃棄物に送られるため、汚染原子は環境に放出されません。たとえば、天然石炭は、燃焼すると二酸化硫黄、窒素酸化物、空中浮遊物理粒子、水銀などの汚染物質を生成します。副産物を除去したり、有害でない形態に変換したりする人工燃料の構築は、より健康で安価です。.

ナノテクノロジーの危険とリスク

バーチやドレクスラーなどのナノテクノロジーの支持者でさえ、そのテクノロジーが制御されていない、または誤った方向にある場合、人類を傷つけ、場合によっては全滅させる可能性を認識しています。これらの潜在的に有害な影響は次のとおりです。

人口過剰. 80歳以上の人間の死亡率は、1960年代から年間約1.5％減少しています。ロバート・フレイタス・ジュニアは、ナノテクノロジーの進歩がすべての遺伝病と老化を遅らせ、「人間の健康を少なくとも10倍に拡大する」ことを示唆しています。長寿の増加が出生を減らさない場合、人類は指数関数的に拡大し、社会的緊張を悪化させ、資源を枯渇させる可能性があります.
犯罪とテロの増加. 化学兵器および生物兵器は、特に闇市場で入手可能になった場合、または自宅の工場で建設できる場合、より致命的になり、隠蔽または追跡しやすくなります。ナノファクトリーは理論的には、致死量のボツリヌス中毒を運ぶことができる昆虫のサイズのインテリジェントな対人兵器を生産することができます。地球上のすべての人間を殺すことができるそのような武器の数は、単一のスーツケースに詰めることができます.
HavesとHave-Notsの格差. ナノテクノロジーの開発は、最初は高価である可能性が高く、その結果、特許、法律、および反競争的障壁の層によって保護されます。したがって、低コストのメリットは、技術の所有者に限定される可能性があります。貧困と所得の格差はより誇張され、社会不安を生む可能性がある.
宗教的信念とライフスタイルをめぐる対立. 世界中で製品は、大多数が必ずしも共有していない宗教的または道徳的な原則に基づいて禁止または制限されています。例としては、英国の銃、イスラム社会のアルコール、さまざまな国の娯楽薬があります。個人のナノファクトリーで禁止された製品を生産する能力は、それらの社会の混乱を引き起こす可能性があります.
「グレイ・グー」の登場.「一部の科学者は、自己複製ナノファクトリーが異常に動作し、自分たちの無制限のコピーを作成するために熱狂的な努力で生物圏を食べることを心配しています。存在するコンピューターウイルスの数から明らかなように、反社会的行動が人口の特定の割合に抵抗できないのと同様に、無責任な人々やグループは自己複製するナノファクトリーを作り、それによって災害の可能性を高めます.

最後の言葉

ベンチャーキャピタル会社Draper Fisher JurvetsonのマネージングディレクターSteve Jurvetsonは、ナノテクノロジーの未来は「いつ」の問題ではなく、「いつ」の問題だと主張しています。 Lux Capitalの共同創立者であり、Forbes / Wolfe Nanotech Reportの編集者であるJosh Wolfeは、衣服、食料、車、住宅、医薬品、通信機器、呼吸する空気、飲む水などすべてが受けられると言って同意します。深く根本的な変化。その結果、世界の社会的および経済的構造もそうなります。」

ナノテクノロジーは、あらゆる願いをかなえる「哲学者の石」になるのか、それともパンドラの箱を開けて想像もできないような苦難と恐怖を人間の生活に解き放つ?