Выгоды бесконечно малые: то, что руководители должны знать о нанотехнологиях

"Лучший способ описать это, если вы закроете глаза и помечтать. Вы никогда не может быть голодным, никогда не болеть, иметь всю энергию, нужно, вся вода, все продукты питания и нет болезней. Eсть ни один аспект в мировой экономики или личной жизни, что не предполагается, должны быть преобразованы в этой новой технологии, "говорит Пэт Муни. Что это за трансформационных технологий? Нанотехнология - наука и техника точного изготовления на атомном уровне. А кто-Муни? Вдали от руля розовых глаз, он идет ожесточенная активист по борьбе с нанотехнологиями. Но об этом чуть позже.

[Иллюстрация опущены]

Нанотехнология включает изображения, измерения, манипулирования и изготовления вещей в масштабе миллиардных долей метра. Нанометр равен одной миллиардной части метра. Десять атомов водорода выстроились вписываются в один нанометр. Наши молекулы ДНК 2,5 нанометров. Типичные бактерии, скажем, кишечная палочка, в тысячу раз больше, измерения между 1000 и 2000 нм, в то время как вирус меры около 20 нанометров. Ширина точки над этим письмом я примерно 1 миллион нанометров. С точки зрения nanocosm, крошечные гравюры на наших плотных микросхем огромные шоссе.

Нанотехнологии более концептуальный прорыв, чем конкретные технологии. Это вытекает из понимания того, что это возможно изготовление объектов размещения отдельных атомов и молекул в точное местоположение. Кроме того, материалы в наномасштабе выставки различными свойствами, чем они на микро-или макро-уровнях. Например, большую площадь поверхности на единицу объема наноразмерных катализаторов повышает их реакции. Использование наночастиц платины в автомобильных каталитических нейтрализаторов может повысить их эффективность на 50 процентов, при этом существенно сократив количество дорогих платины используется.

Предприятия уже в нанотех революции, но большинство до сих пор не знаю. "Так же, как приход компьютеров, изменения будут медленным и постепенным," сказал Монреальского университета инженерной профессор Жан-Кристоф Леру в Ottawa Citizen марте прошлого года. "Мы не видим воздействие на нашу жизнь, пока после долгих это произошло". Эта эволюция является продолжением непрекращающихся поисков бизнеса ", чтобы продукты меньше, быстрее и дешевле. В ближайшие 10 до 20 лет, почти каждый продукт будет включать нанотехнологии определенного типа. Внешне многие из потребителей продукции мы используем будет выглядеть так же, но их эффективность будет значительно расширенной, и они будут дешевле. Одежда будет производить энергии для снабжения наших мобильных устройств и быть самоочищения; самолеты, автомобили и здания будут сильнее, более легкие и гибкие; энергопоставок будет меньше, и более эффективным, медицинские побочные эффекты уйдет в прошлое, как смарт- лекарства предназначены только для болезнетворных организмов, и больные ткани.

В 2005 году опрос почти 600 руководство Национальным центром для производства наук нашли, что 18 процентов промышленности уже маркетинга продуктов с использованием нанотех, и около 80 процентов ожидают коммерциализации нанотехнологических изделий в 2010 году. В 2005 году нанотехнология была включена в более чем $ 30 млрд в готовые изделия. Михаил Roco, глава Национальной нанотехнологической инициативы Национального научного фонда США, отметил, что "Нанотехнологии время разработки, составляет менее половины, что мы ожидали .... Если компания не вступает нанотехнологии сейчас, через пять лет будет уже поздно - он будет из бизнеса ".

[GRAPHIC опущены]

Следующие 10 лет

В 2006 году консультации LUX Research сообщила, что правительства, корпораций и венчурных капиталистов во всем мире потратили $ 12,4 млрд. на исследование и развитие нанотехнологий - почти 30 процентов в 2005 году. К 2014 году, Lux оценки $ 2,9 триллиона промышленных товаров будут включать нанотехнологии - или около 15 процентов от общемирового показателя. "К 2015 году, половина из вновь разработанных современных материалов и производственных процессов будет построен с использованием контроля в наномасштабе", сказал Roco. В июне 2007 года проекта по развивающимся нанотехнологиям опубликовал список из более чем 500 потребительских товаров, утверждающих, что включать нанотехнологии. Более $ 50 млрд в области нанотехнологий с поддержкой продукции было продано в 2006 году.

Но надо держать эти цифры в перспективе. Консалтинговых фирм рассчитывают все продукты, чье исполнение будет расширена или там, где некоторые аспекты нанотехнологий позволит снизить издержки производства. Рынки для чисто нанотех продукция будет значительно меньше. Тем не менее, все компании придется столкнуться с тем, как нанотехнологии будут улучшать свою продукцию и у их конкурентов. В июле 2006 доклада, рынок Массачусетс исследовательской компании BCC исследований оценил мировой рынок продукции нанотехнологий составил более $ 10,5 млрд. в 2006 году и вырастет до $ 25,2 млрд. в 2011 году.

В новом докладе, "Нанотехнологии: Будущее Далее раньше, чем вы думаете", опубликованном в марте Объединенным экономическим комитетом (JEC) Конгресса выглядит 20 лет в будущее, и определены четыре стадии коммерческого нанотехнологических развития пассивных наноструктур (2000 -2005), активное наноструктур (2005-2010), системы наносистем (2010-2015) и молекулярных наносистем (2015-2020 годов). Мы хорошо в эпоху пассивных наноструктур.

Такие компании, как прикладной клинической медицине, Краун лабораторий и SkinCeuticals, например, в настоящее время предлагают весьма эффективные солнцезащитные использованием наноразмерных частиц диоксида титана и цинка. Zyvex использования углеродных нанотрубок, чтобы парусник мачты 30 процентов жесткие без добавления каких-либо вес. Текстиль с покрытием нановолокон позволить одежду сопротивляться окрашивания. Теперь потребители могут купить нано-охраняемых khakis от Эдди Бауэра и докеров, дезодорирующим ткани из Тяньцзиня Rongze текстильной и даже грязеотталкивающая нано-х годов от "Брукс Бразерс".

Следующим этапом развития активных наноструктур, это только начало. Активный наноструктур изменяют свое состояние во время работы, отвечая на предсказуемой пути к окружающей среде вокруг них. Например, Pilkington предлагает стекла, что очищает себя органического вещества в результате взаимодействия постоянно наночастицами и природных ультрафиолетовым светом. Нанопленочные продает Ясность Защитнику самоорганизации тонкие пленки, покрытия автомобильных стекол и зеркал с невидимым, водоотталкивающая nanobarrier, которые могут повысить видимость 34 процентов в дождливую ночь.

В то же время, гораздо больше исследований трансформационных происходит в производстве энергии и заряда батарей, улучшение. Массачусетс основе нанотехнологий компании Konarka Technologies разработала четвертого поколения солнечных батарей и включил их в пластиковые державы. Эти красители сенсибилизированных солнечных элементов на основе наноразмерных оксидов титана, которая может производить электроэнергию даже в пасмурные и других условиях низкой освещенности. Хотя и не так эффективно, как высокого класса на основе кремния солнечных батарей, они стоят лишь около пятой столько же.

Другим препятствием для использования возобновляемых источников энергии была аккумуляторная батарея для производства электроэнергии. Современные технологии батареи тяжелых, не держать уровень заряда, займет слишком много времени, чтобы зарядить и может быть предъявлено обвинение лишь ограниченное число раз. Нанотехнологии уже подходит к спасению. Например, в A123Systems Уотертаун, штат Массачусетс, разработали аккумулятор нанофосфатных, что был принят BAE Systems в рамках своей системы HybriDrive двигателей для автобусов "Орион DaimlerChrysler в VII транзита. Эти заряда батарей быстро и на долгие годы.

Кроме того, Phoenix Motorcars заказывает NanoSafe батареи из Рино, штат Невада основе, Altaimano, к топливу его все-электрических автомобилей. Эти литиево-ионные батареи можно заряжать в течение 10 минут на коммерческой 480 ватт на станции или в 6 часов при использовании дома власти. Грузовики могут ускоряться от 0 до 60 в течение 10 секунд с максимальной скоростью 95 миль в час и может идти 100 миль до подзарядки. Удивительно, но они могут быть пополнен 20000 раз. Типичные батареи Li-иона может быть пополнен только от 500 до 1000 раз, и свинцово-кислотные батареи менее 700 циклов. Nanosafe заменить батареи горючего графита в типичной батареи Li-иона с наноразмерными титана.

Какое значение может быть электрических машин для экономики США? В 2006 году департамент США исследования энергии вывод, что если 84 процентов всех легковых автомобилей и легких грузовиков гибридных электрических транспортных средств (PHEVs), разжигая их не потребует каких-либо дополнительных электрических мощностей. Исследование предполагает, что PHEVs поедет в среднем 33 миль в день исключительно на электроэнергии и может быть предъявлено обвинение, использующие пик мощности в ночное время. PHEVs у бензиновых двигателей, что удар в для дальних поездок.

Текущий nanobatteries еще не дешево. Они добавляют, по крайней мере $ 6000 до $ 10000 в расходы на автомобиль. Например, Phoenix Motorcars адаптируется $ 25000 корейского производства Ssangyong Actyon грузовик полностью электрические. Phoenix будет продавать свои полностью электрические версии за $ 45000. С положительной стороны, предполагается, что все сбережения-электрических транспортных средств топливо протяжении своей жизни будет оплачивать свои расходы заранее. К 2015 г. Объединенный экономический комитет доклад предусматривает появление "Системы наносистем". В докладе описывается данном этапе 1, в котором "собрания nanotools работать вместе для достижения конечной цели. Ключевой задачей является получить основные компоненты работать вместе в сети, возможно, обмена информацией в процессе".

Тем не менее, это может произойти раньше, чем предполагалось. В мае IBM объявила, что она строит компьютерные чипы помощью самосборки nanocoating процесса. IBM утверждает, что этот прорыв позволит электрических сигналов по фишкам потока 35 процентов быстрее и потребляют 15 процентов меньше энергии по сравнению с наиболее передовые чипы с использованием традиционных методов.

Медицинские чудеса?

Нанотехнологии имеют особенно сильное воздействие на медицину в ближайшие десятилетия. По LUX Research, по состоянию на середину 2006 года, 130 нанотех основе препаратов и систем доставки и 125 устройств или диагностических тестов в доклинических, клинических или коммерческой застройки. В диагностических области такие компании, как логика Жидкие Расширенный напряженно работают проектирования лабораторий на чипе, которые будут использовать капли крови или слюны пациента для выявления рака и инфекционных заболеваний. Что касается лечения, рак молочной железы Abraxis Biosciences "лекарственных препаратов Abraxane инкапсулирует таксола противораковых лекарств в частиц белка, которые измеряют 130 нанометров. В более ранних версиях таксола производства серьезных побочных эффектов альбумина nanoencapsulation резко уменьшается. Мало того, что нанотехнологии препарат менее токсичен, но и улучшение выживаемости пациентов.

В течение следующего десятилетия, нанотехнологии позволят врачам последовательность целого генома от человека к менее $ 1000 - давать информацию о заболеваний, к которым пациент может быть подверженным. Он взял $ 4 млрд и более чем 10 лет последовательности 3000000000 письма первого генома человека. К 2006 году цена упала до $ 16 миллионов. В мае Branford, Коннектикут, компания 454 Life Sciences использовать его нанотех процесс секвенирования расшифровать весь геном Джеймса Ватсона, соавтором открытия двойной спирали ДНК, структура, для 1 млн. долл. США.

В своем исследовании февраля, нанотехнологий в области здравоохранения, Кливленд основе фирмы отрасли исследований Группа Фридония предсказал, "Спрос на нанотехнологии медицинской продукции увеличится более чем в 17 процентов в год до $ 53 миллиарда в 2011 году. После увеличения притока новых nanomedicines, нанодиагностика и нанотех-медицинские принадлежности и устройства на рынке США будет стимулировать спрос на более чем $ 110 млрд в 2016 году. Более того, Национальный научный фонд США проектов, что нанотехнология будет производить половину фармацевтической отрасли линейку продуктов 2015 году.

С развитием молекулярной наносистем будет переход от эволюционной нанотехнологии революционной технологии, говорит Михаил Бергер, соучредитель ООО Nanowerk, ведущий портал для информации нанотехнологии. Он отмечает: "Истинно революционный предусматривает нанотехнологии" снизу вверх ", где функциональные устройства и всей системы производства строятся атом за атомом. Существует никоим образом не сегодня, чтобы положить рыночной стоимости этого дальновидного технологии и ее гипотетических продуктов".

Некоторые мечтатели нанотех предвидеть развитие личных nanofactories 2020 году, который, если поставки энергии, право атомов и молекул, а также право инструкции дизайн, предположительно может производить любой желаемой продукции. Такие nanoforges может привести к утопическим мир, описанный Пэт Муни в начале данной статьи.

Рельефы Nano-утопия скорости

Мощные технологии, которые предоставляют огромные выгоды могут также представляют большой риск и угрожают нарушить социально-экономических отношений. Nanofactories, которые могли бы производить суперкомпьютеры, вакцин и так далее можно было бы также выделяют токсины, новых инфекционных вирусов и, может быть даже ядерное оружие. Существует также опасение, что текущее нанотехнологии могут нанести вред.

Анти-технологии активист организации ETC Group, возглавляемый Пэт Муни, призвал к "глобальному мораторию на нанотехнологии и лабораторных исследований отзыва потребительских продуктов, содержащих наночастиц" в прошлом году. Встревоженные тем, что наночастицы в личной гигиены продукты могут быть вредными, "Друзья Земли" начал кампанию за "мораторий на дальнейшее коммерческого релиза личной гигиены продуктов, содержащих наночастиц".

Во-первых, есть ли доказательства того, что наночастицы в эти продукты опасно? В марте обзор в журнале "Критические обзоры в токсикологии европейских и австралийских ученых академических и промышленности к выводу, что" вес доказательства "является то, что текущий косметический наночастиц" не представляют опасности для кожи человека или здоровья человека ". Пока все идет хорошо. Но тот факт, что некоторые наночастицы высокой реакционной подразумевает, что они могут повредить биологических тканей. Один тревожные эксперимента подвергаются бас типа углеродных наночастиц называется Баки-бал в 1 части на миллион. Через два дня рыба 17 раз повреждения головного мозга, что нераскрытый рыба.

Кроме того, исследования на крысах показали, что вдыхание углеродных нанотрубок могут вызывать воспаление, однако при углеродных нанотрубок вводили мышам, их печень очищается в течение 24 часов и проявили никакого вредного воздействия. Важно иметь в виду, что большинство наноструктурных материалов не будет свободно плавающим. Они будут включены в макромасштабе продуктов, таких как стекло, пластик, керамика, чтобы они перестали существовать как наноматериалов.

Ученые в настоящее время анализ потенциальной опасности. Национальный федерального правительства нанотехнологической инициативы тратит около $ 39 млн в год исследования влияния различных нанотех продуктов. В феврале, DuPont и группа активистов по защите окружающей среды опубликовала проект Nano риска Рамочной изложением шесть этапов для ответственного развития наноразмерных материалов. Согласно этому предложению, отрасль будет прозрачно описать, управление жизненным циклом и контролировать любые риски, которые могут быть поставлены новых наноматериалов. В открытом письме к международному сообществу нанотехнологии в апреле, Гринпис, Друзья Земли, ETC Group и различные союзы, в том числе AFL-CIO, отклонил это предложение как "существенные недостатки".

Очевидно, что предприятия, которые хотят использовать нанотехнологии должны управлять рисками, что она станет вовлечен в поляризационный политике так же, как ядерная энергетика, пестицидов и сельскохозяйственной биотехнологии и сделал. В исследовании культурного познания проекта на юридическом факультете Йельского университета нашли ", можно было бы предположить, что представители общественности узнать больше о нанотехнологии, их оценки своих рисков и выгод, должны сходиться. Наши результаты позволяют предположить, что как раз наоборот, скорее всего." Иными словами, людей, которые уже боятся других технологий, скорее всего, также приносят свои страхи на нанотехнологии, а также.

Когда даже анти-технологии активист, как Пэт Муни признает колоссальные выгоды, предлагаемые нанотехнологического развития, нет выбора, кроме как идти вперед с определенной долей осторожности. Объединенным экономическим комитетом докладе утверждается, что мораторий на нанотехнологические исследования и разработки, это плохая идея. "Нанотехнология должна быть предоставлена возможность продолжить преобразования, как другие технологии, такие, как химия, паровой мощности и электроэнергии сделали", заявил JEC. "Правила должны быть основаны на четких затрат и расчетов подтверждена научными данными. И правила для решения конкретных выявленных рисков не должен задерживать продвижение широкого ассортимента продуктов, которые, несомненно, принесет большие социальные и экономические выгоды.

"Мир, в котором живут наши дети, безусловно, будет различным 1", завершил JEC. "Будь то лучше один во многом от них зависит решение. Продолжение технического прогресса, в том числе на наноуровне, а не автоматически сделает мир любого справедливого или безопаснее, но это будет увеличить объем ресурсов, доступных для тех, кто хочет обеспечить ее есть.

Рональд Бейли науки корреспондент журнала Разума.