Wet nanotechnology
ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பம் (ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) என்பது சிறியவற்றிலிருந்து பெரிய வெகுஜனங்கள் வரை வேலை செய்வதை உள்ளடக்கியது. ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பத்திற்கு நீர் தேவைப்படுகிறது, இதில் செயல்முறை நிகழ்கிறது. இந்த செயல்முறையில் வேதியியலாளர்கள் மற்றும் உயிரியலாளர்கள் தனிப்பட்ட மூலக்கூறுகளை ஒன்றாக இணைப்பதன் மூலம் பெரிய அளவுகளை அடைய முயற்சிக்கின்றனர். எரிக் டிரெக்ஸ்லர் நானோ-அசெம்பிளர்கள் உலர்ந்த நிலையில் வேலை செய்யும் யோசனையை முன்வைத்தபோது, ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பம் ஒரு நானோ-அசெம்பிளர் போன்ற ஒன்று பொருளாதார முடிவுகளை அடையக்கூடிய முதல் பகுதியாகத் தெரிகிறது. பெரும்பாலான நானோ தொழில்நுட்ப தொடக்கங்களின் மைய அம்சங்கள் மருந்துகள் மற்றும் உயிர் அறிவியல் ஆகும். ரிச்சர்ட் ஏ. எல். இயற்கையான நானோ தொழில்நுட்பத்தின் துண்டுகளைத் திருடும் நானோ தொழில்நுட்பத்தை ஜோன்ஸ் அழைக்கிறார், மேலும் அவற்றை ஒரு செயற்கை கட்டமைப்பான பயோக்ளெப்டிக் நானோ தொழில்நுட்பத்தில் வைக்கிறார். இயற்கையின் வடிவமைப்புக் கொள்கைகளின்படி செயற்கை பொருட்களுடன் கட்டிடம் கட்டுவதை பயோமிமெடிக் நானோ தொழில்நுட்பம் என்று அவர் அழைக்கிறார். இந்த வழிகாட்டும் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்துவது டிரில்லியன் கணக்கான நானோடெக் ரோபோக்களுக்கு வழிவகுக்கும், அவை கட்டமைப்பு பண்புகளில் பாக்டீரியாவை ஒத்திருக்கின்றன, மருத்துவ சிகிச்சைகள் செய்ய ஒரு நபரின் இரத்த ஓட்டத்திற்குள் நுழைகின்றன. பின்னணி ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பம் என்பது நானோ தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்பார்க்கப்பட்ட புதிய துணைப்பிரிவாகும், இது பெரும்பாலும் ஈரமான பொறியியலின் பல்வேறு வடிவங்களால் ஆதிக்கம் செலுத்தப் போகிறது. பயன்படுத்தப்படும் செயல்முறைகள் நீரிய கரைசல்களில் நடைபெற உள்ளன மற்றும் புரதங்கள் மற்றும் டிஎன்ஏ/ஆர்என்ஏ போன்ற உயிரி மூலக்கூறுகளின் உற்பத்தியில் பெரும்பாலும் அக்கறை கொண்ட உயிரி தொழில்நுட்ப உற்பத்தி/உயிர் மூலக்கூறு உற்பத்திக்கு மிக நெருக்கமாக உள்ளன. உயிரி தொழில்நுட்பம் மற்றும் ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பத்தில் சில ஒன்றுடன் ஒன்று உள்ளன, ஏனெனில் உயிரினங்கள் இயல்பாகவே கீழ்-மேல் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் உயிரி தொழில்நுட்ப வல்லுநர்களால் இதைப் பயன்படுத்துவது என்பது அவை கீழ்-மேல் பொறியியலில் ஈடுபடுவதாகும் (பெரும்பாலும் புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்கள் போன்ற பெரிய மூலக்கூறுகளை உற்பத்தி செய்யும் மட்டத்தில் இருந்தாலும் மோனோமர் அலகுகளிலிருந்து. எவ்வாறாயினும், ஈரமான நானோ தொழில்நுட்பம் உயிரினங்களையும் அவற்றின் கூறுகளையும் பொறியியல் அமைப்புகளாக பகுப்பாய்வு செய்ய முற்படுகிறது, மேலும் அமைப்பின் நடத்தையை முழுமையாகக் கட்டுப்படுத்துவதற்கும், உற்பத்தியின் அடிப்பகுதிக்கு மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய கொள்கைகள் மற்றும் முறைகளைப் பெறுவதற்கும், அணு மற்றும் மூலக்கூறு அளவுகளில் பொருளைக் கையாளுவதற்கும், நானோமீட்டர் மற்றும் நுண்ணோக்கி அளவுகளில் இயந்திரங்கள் அல்லது சாதனங்களை உருவாக்குவதற்கும் அவற்றை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. பயோடெக் பெரும்பாலும் வாழ்க்கை முறைகளை எந்த வகையிலும் பயன்படுத்துவதைப் பற்றியது. மூலக்கூறு உயிரியல் மற்றும் தொடர்புடைய துறைகள் புரதங்களின் செயல்பாட்டின் பொறிமுறையை குறிப்பாக-மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்களை குறைந்த அளவிற்கு-"மூலக்கூறு இயந்திரங்கள்" போல ஒப்பிடுகின்றன. பொறியாளர்கள் இந்த நானோ அளவிலான இயந்திரங்களை சில செயல்திறனுடன் உற்பத்தி செய்யக்கூடிய வகையில் பிரதிபலிக்க, அவர்கள் கீழ்-மேல் உற்பத்தியைப் பார்க்க வேண்டும். பாட்டம்-அப் உற்பத்தி என்பது உற்பத்திச் செயல்பாட்டின் போது தனிப்பட்ட அணுக்களைக் கையாள்வதைக் கையாள்கிறது, இதனால் அவற்றின் இடம் மற்றும் தொடர்புகளில் முழுமையான கட்டுப்பாடு உள்ளது. பின்னர் அணு அளவிலிருந்து, நானோ இயந்திரங்களை உருவாக்க முடியும், மேலும் அவை ஏராளமான தேவையான பொருட்களுடன் ஒரு சூழலில் வடிவமைக்கப்பட்டிருக்கும் வரை தங்களைத் தாங்களே பிரதிபலிக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்படலாம். இந்த செயல்பாட்டில் தனிப்பட்ட அணுக்கள் கையாளப்படுவதால், பாட்டம்-அப் உற்பத்தி பெரும்பாலும் "அணு மூலம் அணு" உற்பத்தி என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. நானோ இயந்திரங்களின் உற்பத்தியை மேம்பட்ட நுட்பங்கள் மூலம் எளிதில் கிடைக்கச் செய்தால், ஒரு பெரிய பொருளாதார மற்றும் சமூக தாக்கத்தை ஏற்படுத்த முடியும். இது மைக்ரோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் அமைப்புகளை உருவாக்குவதில் முன்னேற்றங்களுடன் தொடங்கும், பின்னர் நானோ அளவிலான உயிரியல் சென்சார்களை உருவாக்க அனுமதிக்கும், அதோடு இன்னும் சிந்திக்கப்படாத விஷயங்களும் இருக்கும். ஏனென்றால் "ஈரமான" நானோடெக் அதன் வாழ்க்கையின் தொடக்கத்தில் மட்டுமே உள்ளது. நானோ அளவிலான இயந்திரங்களை உருவாக்கத் தொடங்குவதற்கு பயோமைமெட்டிக்ஸ் ஒரு சிறந்த வழியாகும் என்று விஞ்ஞானிகளும் பொறியியலாளர்களும் கருதுகின்றனர். மிகச் சிறிய அளவுகளில் விஷயங்களின் இயக்கவியலைப் பற்றி அறிய முயற்சிக்க மனிதர்களுக்கு சில ஆயிரம் ஆண்டுகள் மட்டுமே உள்ளன. இருப்பினும், நானோ இயந்திரங்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டை முழுமையாக்குவதில் இயற்கை மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக பணியாற்றி வருகிறது. இதனால்தான் ஏடிபி சின்தேஸ் போன்ற நானோ இயந்திரங்கள் ஏற்கனவே நம் உடலில் 95 சதவீதம் செயல்திறனுடன் செயல்படுகின்றன. "வெட்" வெர்சஸ் "ட்ரை" வெட் நானோ தொழில்நுட்பம் என்பது உலர் பொறியியலுக்கு மாறாக ஈரமான பொறியியலின் ஒரு வடிவமாகும். அந்த இரண்டு வகையான பொறியியலைக் கையாளும் வெவ்வேறு துறைகள் உள்ளன. உயிரியலாளர்கள், நானோ தொழில்நுட்பத்தின் கண்ணோட்டத்தில், ஈரமான பொறியியலைக் கையாள்கின்றனர். அவர்கள் வாழ்க்கையில் நிகழும் செயல்முறைகளைப் படிக்கிறார்கள், மேலும் பெரும்பாலும் அந்த செயல்முறைகள் நீர் சூழல்களில் நடைபெறுகின்றன. நமது உடல்கள் பெரும்பாலும் நீரால் ஆனவை. உலர் பொறியியலில் மின் மற்றும் இயந்திர பொறியாளர்கள் வரிசையின் மறுபுறத்தில் உள்ளனர். அவை நீர் சூழல்களில் நிகழாத செயல்முறைகள் மற்றும் உற்பத்தியில் ஈடுபட்டுள்ளன. பெரும்பாலும், ஈரமான பொறியியல் "மென்மையான" பொருட்களைக் கையாள்கிறது, இது நெகிழ்வுத்தன்மையை அனுமதிக்கிறது, இது உயிரியல் உற்பத்தியில் நானோ அளவில் முக்கியமானது. உலர் பொறியாளர்கள் பெரும்பாலும் கடினமான கட்டமைப்புகள் மற்றும் பாகங்களுடன் விஷயங்களைக் கையாளுகிறார்கள். இரண்டு வகையான பொறியாளர்கள் கையாள வேண்டிய சக்திகள் மிகவும் வேறுபட்டவை என்பதற்கு இந்த வேறுபாடுகள் காரணமாகின்றன. பெரிய அளவில், பெரும்பாலான விஷயங்கள் நியூட்டனின் இயற்பியலால் ஆதிக்கம் செலுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், நானோ அளவைப் பார்க்கும்போது, குறிப்பாக உயிரியல் விஷயங்களில், பிரவுனியன் இயக்கம் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. புதிய யுகத்தில் நானோ தொழில்நுட்பம் பெரும்பாலும் உலர் மற்றும் ஈரமான இரண்டையும் ஒருவருக்கொருவர் இணைந்து கையாளப் போகிறது என்பதால், பொறியியல் மற்றும் உற்பத்தியை சமூகம் பார்க்கும் விதத்தில் மாற்றம் ஏற்பட வேண்டும். மக்கள் பொறியியலில் மட்டுமல்லாமல் உயிரியலிலும் நன்கு படித்திருக்க வேண்டும், ஏனெனில் இரண்டின் ஒருங்கிணைப்பு நானோ தொழில்நுட்பத்தில் மிகப்பெரிய முன்னேற்றங்கள் இருக்கும். இயற்கையான நானோ இயந்திரங்கள் இருப்பதால், ஏடிபி சின்தேஸ் மற்றும் டி 4 பாக்டீரியோபேஜ் போன்ற "ஒரு இயந்திரத்தின் நிலையான வரையறைக்கு பொருந்தக்கூடிய ஒரு சிக்கலான துல்லியமான நுண்ணோக்கி அளவிலான இயந்திரம்" இருப்பதால், விஞ்ஞானிகள் மற்றும் உயிரியலாளர்கள் ஒரே அளவிலான அதே வகையான இயந்திரங்களை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவர்கள் என்பதை அறிவார்கள். இருப்பினும், இந்த நானோ இயந்திரங்களை கட்டமைப்பதற்கும் உருவாக்குவதற்கும் இயற்கைக்கு நீண்ட காலம் உள்ளது, மனிதகுலம் அவற்றை அதிக ஆர்வத்துடன் பார்க்கத் தொடங்கியுள்ளது. ஏடிபி சின்தேஸ் (அடினோசின் ட்ரைபாஸ்பேட்) போன்ற நானோ இயந்திரங்கள் இருப்பதால் இந்த ஆர்வம் தூண்டப்பட்டிருக்கலாம், இது "டிஎன்ஏவுக்கு மட்டுமே இரண்டாவது முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது". ஏடிபி என்பது நம் உடலில் உள்ள முக்கிய ஆற்றல் மாற்றியாகும், அது இல்லாமல், நமக்குத் தெரிந்த வாழ்க்கை செழிக்கவோ உயிர்வாழவோ முடியாது. பிரவுனியன் இயக்கத்திற்கும் சிக்கலான நானோ இயந்திரங்களுக்கும் என்ன தொடர்பு? பிரவுனியன் இயக்கம் என்பது ஒரு மைக்ரோஸ்கேலில் உள்ள சூழலில் ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் ஒரு சீரற்ற, தொடர்ந்து ஏற்ற இறக்கமான விசையாகும். இயந்திரப் பொறியாளர்களும் இயற்பியலாளர்களும் கையாளப் பழக்கமில்லை, ஏனென்றால் மனிதகுலம் பெரிய அளவில் விஷயங்களைப் பற்றி சிந்திக்க முனைகிறது, இந்த சக்தியை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டியதில்லை. மக்கள் எல்லா நேரத்திலும் நம் மீது செயல்படும் ஈர்ப்பு விசை, மந்தநிலை மற்றும் பிற இயற்பியல் அடிப்படையிலான சக்திகளைப் பற்றி சிந்திக்கிறார்கள், இருப்பினும் நானோ அளவுகோலில் அந்த சக்திகள் பெரும்பாலும் "மிகக் குறைவு". நானோ இயந்திரங்கள் மனிதர்களால் மீண்டும் உருவாக்கப்படுவதற்கு, ஒன்று இயற்கையைப் போலவே பிரவுனியன் இயக்கத்தை எவ்வாறு "சுரண்டுவது" என்பதைப் புரிந்துகொள்ள உதவும் கண்டுபிடிப்புகள் இருக்க வேண்டும் அல்லது இந்த சக்திகளை எதிர்கொள்ளும் அளவுக்கு கடினமான பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அதைச் சுற்றி வேலை செய்ய ஒரு வழியைக் கண்டறிய வேண்டும். இயற்கையால் பிரவுனியன் இயக்கத்தைப் பயன்படுத்த முடிந்த விதம் சுய-அசெம்பிளி மூலம் ஆகும். இந்த விசை நம் உடலில் உள்ள அனைத்து புரதங்கள் மற்றும் அமினோ அமிலங்களையும் தள்ளுகிறது மற்றும் இழுக்கிறது மற்றும் அவற்றை அனைத்து வகையான சேர்க்கைகளிலும் ஒன்றாக இணைக்கிறது. தனித்தனியாக வேலை செய்யாத மற்றும் அவற்றின் சீரற்ற இணைப்புடன் தொடரும் சேர்க்கைகள் இருப்பினும், வேலை செய்யும் சேர்க்கைகள் ஏடிபி சின்தேஸ் போன்ற விஷயங்களை உருவாக்குகின்றன. இந்த செயல்முறையின் மூலம் இயற்கையால் 95 சதவீதம் திறமையான நானோ இயந்திரத்தை உருவாக்க முடிந்தது, இது மனிதர்களால் இன்னும் சாதிக்க முடியாத ஒரு சாதனையாகும். ஏனென்றால், இயற்கை சக்திகளைச் சுற்றி வேலை செய்ய முயற்சிக்கவில்லை; அது அதன் நன்மைக்காக அவற்றைப் பயன்படுத்துகிறது. வளர்ப்பில் வளரும் செல்கள் அவற்றின் உள் இரசாயன தொகுப்பு இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்திக் கொள்வதை நானோ தொழில்நுட்பத்தின் ஒரு வடிவமாகக் கருதலாம், ஆனால் இந்த இயந்திரம் உயிருள்ள செல்களுக்கு வெளியே கையாளப்பட்டுள்ளது. குறிப்புகள் நானோ தொழில்நுட்பம்