나노 기술이란?-사례, 미래의 응용 및 위험

인간, 식물, 광물, 공기와 같은 물리적 성질의 모든 것은 모양이나 전자 전하에 의해 함께 결합 된 원자와 분자의 조합으로 구성됩니다. 나노 규모의 원자를 조작하는 것은 이론적으로 인간이 다이아몬드부터 음식에 이르기까지 모든 것을 재현 할 수있게한다.

이러한 기술의 이점은 사실상 무수하지만 분자 조작은 무의식적으로 인간 멸종을 포함한 솔루션보다 더 많은 문제를 초래할 수 있다는 상당한 관심을 불러 일으켰습니다. 호주의 지구 친구 (Friends of the Earth)와 같은 조직, 멕시코의 사바 게리로 향하는 개인 및 미국의 유기농 소비자 협회 (Organic Consumers Association)는 나노 규모 프로젝트의 추가 개발에 적극적으로 반대.

"스케일"이란 무엇이며 왜 중요한가?

나노 기술은 원자, 분자 및 초분자 규모의 물질 조작, 즉 육안으로 볼 수있는 것보다 훨씬 작은 물질을 다루는 과학입니다. 각 나노 미터는 10 억분의 1 미터입니다. 손톱의 길이는 약 1 초입니다. 다시 말해, 사람의 머리카락은 대략 80,000에서 100,000 나노 미터, 적혈구는 2,500 나노 미터이며, 사람의 DNA 가닥은 직경이 2.5 나노 미터입니다.

스캐닝 터널링 현미경 및 원자력 현미경과 같은 탁월한 정밀 기기의 개발을 통해서만 나노 기술이 가능해졌습니다. 그 약속과 위험은 초소형 물체를 다루는 양자 물리학에 대한 이해가 높아짐에 따라 발생합니다. 놀랍게도, 나노 스케일에서 물질의 거동은 종종 더 큰 규모에서 그 성질에 위배됩니다.

예를 들어, 전하 절연체를 운반 할 수없는 벌크 형태의 물질은 융점 및 기타 물리적 특성이 변할 수있는 것처럼 나노 수준에서 반도체가 될 수 있습니다. 알루미늄 코크스는 20 ~ 30 나노 미터의 분말로 분쇄되어 공기에서 자연적으로 발화 될 수 있습니다. 로켓 연료 촉매제입니다. 마찬가지로 연필의 다이아몬드와 흑연은 모두 탄소로 만들어 지지만 탄소 원자가 결합하는 방식으로 인해 특성이 크게 다릅니다..

나노 용어

과학이 "나노"분야에서 확장됨에 따라 용어도 마찬가지입니다. 기본 정의는 다음과 같습니다.

나노 기술 : 전통적인 산업 및 화학 공정을 포함하여 새로운 특성을 가진 1 백에서 100 나노 미터 사이의 구조를 포함하는 모든 기술. 나노 테크 코팅은 이미 얼룩 방지 섬유와 고성능 선 스크린 로션으로 의류를 만드는 데 사용되고 있습니다 (예 :.
나노 팩토리 : 나노 스케일에서 모든 제조 방법은 단순히 원자를 배열하는 방법입니다. "분자 어셈블러 (molecular assemblers)"라고도 불리는 나노 팩토리 (nanofactories)는 미네랄, 인간 장기 및 뼈에 이르기까지 복잡한 물리적 및 생물학적 구조를 만들기 위해 반응성 분자를 조작, 결합 및 조작하는 작은 폐쇄 시스템 제조 장치입니다. 단일 인간 세포는 조합 과정을 안내하기 위해 디지털 유전자 물질 (DNA)을 읽는 생물학적 분자 제조 장치 또는 나노 팩토리의 완벽한 예입니다. 선견 연구소의 존 버치 (John Burch)는 21 세기 중반까지 생물학적 분자 공학 및 제조의 응용이 빠르게 확장되고 진화해야한다고 예측.
나노봇 : 이들은 나노 공장의 제품이지만 자체 복제 또는 지시되지는 않습니다. 나노봇은 나노 기술과 로봇 공학의 교차점에 있으며 과학보다 과학 공상 과학입니다. 그러나 특히 인체 내에서 사용하기에는 흥미로운 가능성이 있습니다. 일부 미래 학자들은 나노봇이 언젠가 특정 질병 세포를 검색하고 치료하는 혈류를 통과 할 수있을 것으로 예상하고있다. 예를 들어 특정 유형의 암만 공격하고 파괴하는 나노봇이있을 수 있습니다..

나노 기술의 현재와 미래의 사용

독성학 학회에 따르면, 나노 기술의 진보는 이미 다양한 새로운 재료를 생산하고 있습니다. 또한 탄소와 같은 오래된 재료를 적용하여 "소비자 및 산업 제품을 개선하고, 중요한 에너지 요구를 해결하고, 보안 시스템을 개선하고, 의료 분야를 개선 할 수있는 큰 잠재력을 제공합니다."

탄소 나노 튜브 (탄소 나노 튜브가 롤업되었다고 가정)는 이제 테니스 라켓 및 골프 클럽과 같은 소비자 제품에 나타납니다. 강철 강도의 200 배, 탄성의 5 배, 구리의 전기 전도도의 5 배, 알루미늄 밀도의 절반을 나타냅니다. 또한 녹슬거나 방사선으로 분해되거나 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축되지 않습니다. 이와 관련하여 자동차 및 비행기와 같은 제품에 대한 응용 프로그램의 매력은 분명해집니다..

Virginia Tech의 신흥 나노 기술 프로젝트에는면 시트, 탈지제, 골프 샤프트, 페인트 및 화장품을 포함하여 나노를 지원하는 1,790 개 이상의 기존 소비자 제품이 나와 있습니다. 일부 과학자들은 지붕, 보도 및 도로에서 사용할 수 있도록 내구성과 저렴한 비용으로 태양 전지를 개발할 수 있다고 예측했습니다. 비 오염, 풍부하고 저렴한 에너지 공급 방법.

나노 기술을 사용하는 기존 제품의 구체적인 예는 다음과 같습니다.

Seldon Technologies의 MineralWater 시스템은 바이러스, 박테리아, 낭종 및 포자와 같은 병원체와 오염 물질을 제거하여 USEPA 음용수 기준을 초과하는 음용수를 공급하는 탄소 나노 튜브 여과 장치입니다.
Linde Electronics의 카본 나노 튜브 잉크는 롤업 스크린이 장착 된 스마트 폰 또는 차량 앞 유리에 내장 된 시스루 GPS 장치와 같은 디스플레이, 센서 및 전자 장치 용입니다..
이산화 티타늄 또는 산화 아연 나노 입자를 포함하는 선 스크린 제품은 암을 유발하는 자외선을 반사하거나 흡수합니다. 이 제품들은 눈에 보이지 않고 오래 지속되며 기존의 자외선 차단제보다 자극성 물질과 알레르기 유발 물질이 적습니다..
처방전없이 구입할 수있는 많은 붕대에는 이제 상처와 찰과상 주변의 감염을 예방하는은 나노 입자가 함유되어있어 항생제 연고와 붕대를 효과적으로 혼합합니다..
항균 수영장 액체. 이것들은 해로운 박테리아와 싸우는 데 더 효과적이며 수영자가 이전 제품의 가혹한 화학 물질에 노출되는 것을 줄입니다..

Foresight Institute가 예상 한대로, 나노 공장의 가용성 향상으로 인한 일상적인 이점은 다음과 같습니다.

질병을 치료하고 노화를 막는 의료 나노 로봇. Robert Freitas, 분자 제조 연구소의 선임 연구원은 나노 의학 서적 시리즈에서 의료용 나노 로봇이 인체에 도입되어 세포 및 미세 수술을 수행하고 특정 부상을 복구하며 질병을 식별하고 저항하기 위해 신체를 순찰하는 미래를 계획합니다. . 윤리 및 신기술 연구소 (Institute for Ethics & Emerging Technologies)의 웹 사이트에서 Burch는 섭취 한 알약이 손상되거나 죽어가는 뇌 세포를 대체하기 위해 새로운 뉴런을 형성하기 위해 나노봇에 대한 지시와 함께 분자 물질을 공급하는 시나리오를 설명했습니다. 이 새로운 뇌 세포는 인공 팔다리가 사람의 팔이나 다리보다 강할 수있는 것처럼 생물학적 뇌보다 훨씬 빠르게 정보를 처리합니다..
제조 제품의 비용 절감. 기본 비용은 탄소, 질소 및 산소와 같은 원자재의 가치와 나노 공장을 운영하는 데 필요한 에너지로 떨어질 것입니다. 광업, 가공 및 구성이 필요한 재료가 아닌 탄소 섬유로 만들어지고 나노 공장으로 만들어진 자동차를 상상해보십시오. 이론적으로, 거의 모든 재료 또는 물체는 나노 팩토리의 조합에 의해 상향식으로 조립 될 수있다. 동시적이고 시너지적인 나노 스케일 프로세스가 결합 될 때 대규모 결과가 발생합니다. 나노 기술의 대중화로 유명한 미국 엔지니어 인 Eric Drexler는“Star Trek”명성의“복제기”와 비슷한 크고 유용한 제품을 만드는 탁상 형 공장의 미래를 예측합니다. 실제로 2014 년 6 월 Nestle의 Institute of Health Sciences는“맞춤식 보충제 또는 식품까지 만들 수있는 부엌 기계”로 이어질 수있는 새로운 프로젝트를 발표했습니다.
인공 지능 (AGI) 개발. Foresight Institute에 따르면 나노 팩토리에는 엔지니어링 및 기술 작업을위한 기계 시스템이 포함되며,이 시스템은 현재 컴퓨터보다 수천 배나 강력하고 저렴한 컴퓨터를 제조 할 것입니다. 기계가 한 응용 프로그램이나 환경에서 다른 응용 프로그램이나 환경으로 지식을 배우고 전달함에 따라 빠른 발전이 가능해집니다. 그러나 AGI가 얼마나 빨리 달성 될 수 있는지에 대한 의문이 있습니다. 1990 년 이후, 독립된 판사들이 자유 형식의 대화에 참여하면서 인간이라고 생각하는 컴퓨터를 속일 수있는 사람이라면 누구나 10 만 달러의 상을받을 수있었습니다. 상은 아직 수여되지 않았습니다.
산업 화학 오염 제거. 유기농 식품 원료의 모든 원자가 최종 제품에 사용되거나 적절하게 포장 된 폐기물로 보내지기 때문에 오염 원자가 환경으로 방출되지 않습니다. 예를 들어, 천연 석탄은 연소시 이산화황, 질소 산화물, 공기 중의 물리적 입자 및 수은과 같은 오염 물질을 생성합니다. 부산물을 제거하거나 유해하지 않은 형태로 변환하는 인공 연료를 만드는 것이 더 건강하고 저렴합니다..

나노 기술의 위험과 위험

Burch 나 Drexler와 같은 나노 기술의 지지자들조차도 기술이 통제되지 않거나 잘못 지시 될 경우 인류를 해칠 가능성을 인식하고 있습니다. 이러한 잠재적으로 유해한 영향은 다음과 같습니다.

인구 과잉. 80 세 이상의 인간의 사망률은 1960 년대 이후 매년 약 1.5 % 감소했습니다. Robert Freitas, Jr.는 나노 기술의 발전이 모든 유전 적 질병을 제거하고 노화를 늦추어“인간 건강을 최소한 10 배로 늘릴 것”이라고 제안합니다. 장수의 증가가 출생을 감소시키지 않으면, 인류는 사회적 긴장을 악화시키고 잠재적으로 자원을 소모하는 기하 급수적으로 확장 할 것입니다.
범죄와 테러의 증가. 화학 무기와 생물 무기는 암흑 시장에서 구할 수 있거나 가정 공장에서 건설 할 수있는 경우 더욱 치명적이고 은폐하거나 추적하기가 더 쉬울 수 있습니다. 나노 요소는 이론적으로 치명적인 용량의 보툴리누스를 운반 할 수있는 곤충 크기의 지능적인 대 인종 무기를 생산할 수 있습니다. 지구상의 모든 인간을 죽일 수있는 그러한 무기의 수는 하나의 여행 가방에 포장 될 수 있습니다.
Have와 Not-Nots의 차이. 나노 기술 개발은 초기에 비용이 많이 들고 결과적으로 특허, 법률 및 경쟁 금지 장벽으로 보호 될 것입니다. 따라서, 더 낮은 비용의 이점은 기술 소유자에게 제한 될 수있다. 빈곤과 소득 불균형이 더욱 과장되어 사회 불안을 초래할 수 있음.
종교적 신념과 생활 방식에 대한 갈등. 전 세계에서 제품은 대다수가 공유하지 않아도되는 종교적 또는 도덕적 원칙에 따라 금지되거나 제한됩니다. 영국의 총기, 무슬림 사회의 주류 및 여러 국가의 레크리에이션 약 등이 그 예입니다. 개인 나노 공장에서 금지 된 제품을 생산하는 능력은 그러한 사회에서 혼란을 야기 할 수 있습니다.
"그레이 구의 모습." 일부 과학자들은 자기 복제 나노 팩터 (nanofactories)가 잘못 작동하여 자신을 무제한 복사하기 위해 열광적 인 노력으로 생물권을 섭취 할 수 있다고 우려하고있다. 존재하는 컴퓨터 바이러스의 수에 의해 입증 된 바와 같이 반사회적 행동이 특정 비율의 인구에게 저항 할 수없는 것처럼, 무책임한 사람들과 집단은 자기 복제 나노 요소를 만들어 재난의 가능성을 증가시킨다.

최종 단어

벤처 캐피털 회사 인 Draper Fisher Jurvetson의 전무 이사 인 Steve Jurvetson은 나노 기술의 미래는“만일”문제가 아니라“언제”의 문제라고 주장합니다. Lux Capital의 공동 설립자이자 Forbes / Wolfe Nanotech Report의 편집자 인 Josh Wolfe는 의류, 식품, 자동차, 주택, 의약품, 통신 기기, 우리가 호흡하는 공기 및 마시는 물 등 모든 것이 일어날 것이라고 말합니다. 심오하고 근본적인 변화. 그 결과 세계 사회와 경제 구조도 마찬가지입니다.”

나노 기술이 모든 소원을 이룰 수있는“철학자의 돌”이 될 것인가, 판도라의 상자가 열리면서 인류가 상상할 수없는 어려움과 공포를 불러 일으킬 것입니까??