Углеродная нейтральность (Защищая планету вместе) – термин, который означает, что компания сократила до нуля выбросы углекислого газа и его аналогов в процессе своей производственной деятельности или компенсировала эти выбросы за счет углеродно-отрицательных проектов.

         Для достижения углеродной нейтральности странам необходимо провести структурные реформы в экономике и отдельных секторах. Уже сейчас многие страны предпринимают шаги по внедрению новых инструментов регулирования, оказывающих прямое влияние на работу бизнес-корпораций, поэтапный отказ от загрязняющей деятельности; реформа субсидирования ископаемого топлива; налоговые меры; новые стандарты продукции и топлива; обязательное раскрытие информации о ESG и климатических рисках. Аббревиатуру ESG можно расшифровать как «экология, социальная политика и корпоративное управление». В широком смысле это устойчивое развитие коммерческой деятельности, которое строится на следующих принципах:

- ответственное отношение к окружающей среде (англ., E — environment);

- высокая социальная ответственность (англ., S — social);

- высокое качество корпоративного управления (англ., G — governance).

В современном виде ESG-принципы впервые сформулировал бывший генеральный секретарь ООН Кофи Аннан. Он предложил управленцам крупных мировых компаний включить эти принципы в свои стратегии, в первую очередь для борьбы с парниковым эффектом (4.1 Изменение климата).

Ученые разделяют выбросы компаний на три сферы охвата.

Сфера охвата 1 (Scope 1) — прямые выбросы парниковых газов (4.1 Изменение климата) предприятия при производстве, которые выбрасываются из источников, принадлежащих предприятию или контролируемых им.

Сфера охвата 2 (Scope 2) — косвенные выбросы парниковых газов (4.1 Изменение климата), связанные с производством электроэнергии, тепла или пapa, закупаемых предприятием. Важно понимать, из каких источников компания получает энергию: угольные станции, АЭС, ГЭС и другие.

Сфера охвата 3 (Scope 3) включает всю цепочку жизненного цикла товара, то есть показывает все, даже напрямую не относящиеся к производителю косвенные выбросы, связанные с добычей и производством закупаемых материалов, горючего и услуг, включая перевозку на транспортных средствах, не принадлежащих отчитывающемуся предприятию или неконтролируемых им, деятельность внешних подрядчиков, удаление отходов и т.д.

Существует три основных способа добиться углеродной нейтральности:

1) сокращение прямых выбросов и переход на возобновляемые источники энергии (4.3 Возобновляемые источники энергии) — гидрогенерация, солнечная энергия, энергия ветра (Scope 1 и 2);

2) прямой захват CO₂ из воздуха (4.7 Технологии захвата СО₂);

3) компенсация через инвестирование в проекты, основанные на перспективных технологиях сокращения выбросов CO₂ (4.6 Технологии сокращения выбросов CO₂).

       Восполняемыми, или возобновляемыми источниками энергии (Углеродная нейтральность) называются источники, потоки энергии которых постоянно существуют или периодически возникают в окружающей среде и не являются следствием целенаправленной деятельности человека. К восполняемым энергоресурсам относят энергию: Солнца; мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн; рек; ветра; морских течений; вырабатываемую из биомассы (Технологии захвата СО2), микроводорослей (Технологии захвата СО2); водостоков; твердых бытовых отходов (Технологии захвата СО2); геотермальных источников. Альтернативные источники энергии могут заменить традиционные, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта (Изменение климата) и глобальному потеплению (Изменение климата). Причина поиска альтернативных источников энергии – потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание берется их экологичность и экономичность.

       Большинство стран начали работать совместно, чтобы замедлить процесс изменения климата. Основной пример такого сотрудничества – Киотский протокол 1997 года и Парижское соглашение 2015 года.

       Если первый документ включает в себя в основном развитые страны и фокусируется исключительно на сокращении выбросов парниковых газов (Изменение климата) в атмосферу, то второй документ объединяет как развитые, так и развивающиеся страны.

       Парижское соглашение (Технологии захвата СО2) направлено на ограничение глобального потепления (Изменение климата) до уровня ниже двух градусов по Цельсию. Соглашение призывает постепенно сокращать выбросы углекислого газа, метана и оксида азота, чтобы в конечном итоге достичь углеродной нейтральности ко второй половине 21 века. Так, страны Европейского союза поставили цель снизить выбросы парниковых газов на 40 % от уровня 1990 года к 2030 году, а к 2050 году сократить выбросы не менее чем на 80 %. Сегодня углеродная нейтральность (Углеродная нейтральность) — это показатель, которого стремятся добиться компании по всему миру. Он означает, что корпорации будут удалять из атмосферы больше углекислого газа, чем производят.

       Технологии сокращения выбросов СО2 (Углеродная нейтральность) – комплексный процесс, включающий в себя ряд технологий по улавливанию, транспорту и захоронению C02 с целью снижения общего объема выбросов. По отдельности данные технологии давно применяются в различных отраслях промышленности на протяжении как минимум 50 лет.

       1. Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) (Технологии захвата СО2) – технология, позволяющая улавливать CO2, образующийся при сжигании ископаемого топлива при производстве энергии или промышленности, для последующего преобразования или захоронения. Данный технологический процесс состоит из трех основных стадий: 1) улавливание выделяющегося при горении CO2; 2) его транспортировка; 3) захоронение CO2 или его дальнейшее промышленное использование.

        2. Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS) (Технологии захвата СО2) – технология выращивания биомассы с целью ее использования в качестве топлива для производства электроэнергии с последующим улавливанием и захоронением CO2.

        3. Direct air capture (DACCS) (Технологии захвата СО2) – технология улавливания CO2 непосредственно из атмосферы, его очистки и компримирования (сжатия газа с помощью компрессора) для дальнейшего промышленного использования или захоронения.

       Типология проектов Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) (Технологии сокращения выбросов CO2): 1. Сarbon capture and storage (CCS) – комплекс технологий по улавливанию и последующему бессрочному захоронению CO2 в глубоких геологических формациях. Схема проекта CCS:

       Проекты улавливания и захоронения имеют достаточно широкую географию распространения. Лидирующую роль по количеству проектов занимают США, при этом интерес к проблеме также растёт в таких странах, как Австралия, Норвегия, Великобритания, Китай, Япония, Канада, Нидерланды.

       2. Сarbon capture and utilization (CCU) – комплекс технологий по улавливанию и последующему полезному использованию захваченного CO2 для получения продуктов с экономической ценностью. Использование СО2 имеет «коммерческий» потенциал в сталелитейном, цементном, строительном и других секторах. СО2 может быть сырьём для производства бетона, метанола (Метанол), этанола, мочевины (Азотные), поликарбонатов (Эпоксиды), пластмасс и т.д.

       Существует широкий ряд технологий переработки СО2 в полезные продукты, имеющих различные уровни разработки – промышленные процессы, пилотные проекты и лабораторные разработки:

       Первая современная промышленная переработка СО2 в метанол осуществляется с 2012 года компанией Carbon Recycling International (CRI) в Исландии. Мощность завода составляет 4000 т метанола/год. При этом объем вовлечение C02 в данный процесс оценивается в 6000 т/год. Необходимый для технологии водород производится электролизом воды с использованием недорогой и экологически чистой энергии гидротермальных источников. Компанией CRI разработан проект интегрированного завода по производству возобновляемого метанола производительностью 100000 т / год.

       Трехмерная визуализация концепции интегрированного завода по переработке СО2 в метанол производительностью 100000 т метанола/ год.

       3. Сarbon capture, utilization and storage (CCUS) – комбинация предыдущих групп; предполагает улавливание CO2, его последующее полезное использование и захоронение.

       На сегодняшний день суммарная мощность проектов CCUS в мире составляет 30 млн. т С02/г., а для выполнения целей Парижского соглашения (4.4 Защищая планету вместе) данные мощности должны быть увеличены в 100 раз, количество проектов доведено до 2 тыс.

       Технология CCUS довольно распространена в мире. При этом большинство реализуемых проектов связаны с методами увеличения нефтеотдачи.

Технология Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS)

       Биотехнология с улавливанием и хранением углерода Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS) (4.6 Технологии сокращения выбросов CO2) – это процесс извлечения биоэнергии из биомассы, улавливания и хранения углерода, тем самым удаляя его из атмосферы. Углерод в биомассе поступает из парникового газа двуокиси углерода (CO2), который извлекается из атмосферы, когда биомасса растет. Энергия извлекается в полезных формах (электричество, тепло, биотопливо и т. д.). Поскольку биомасса используется путем сжигания, ферментации, пиролиза или других методов преобразования. Некоторая часть углерода в биомассе преобразуется в CO2, который затем может храниться посредством геологического связывания или внесения в почву, что позволяет удалять углекислый газ и превращает BECCS в технологию с отрицательными выбросами.

       Источники биомассы (Возобновляемые источники энергии), используемые в BECCS, включают сельскохозяйственные остатки и отходы, лесные отходы, промышленные и муниципальные отходы, а также энергетические культуры, специально выращенные для использования в качестве топлива. Текущие проекты BECCS улавливают CO2 с заводов по переработке этанола и центров утилизации твердых бытовых отходов (ТБО). На сегодняшний день в мире реализовано 23 проекта BECCS, большинство из которых находится в Северной Америке и Европе. На сегодняшний день в эксплуатации находится всего 6 проектов по улавливанию CO2 на заводах по переработке этанола и центрах переработки ТБО.

       Промышленное улавливание и хранение углерода в Иллинойсе является одной из вех, поскольку это первый промышленный проект BECCS в начале 21 века. Улавливание CO2 происходит от завода по производству этанола. Уловленный CO2 затем закачивается под глубокий солевой пласт на песчанике Маунт-Саймон. Помимо улавливания CO2 на заводах по производству этанола, в настоящее время в Европе есть 2 модели, предназначенные для улавливания CO2 от переработки твердых бытовых отходов (Возобновляемые источники энергии). Завод Клеметсруд в Осло, Норвегия, использует биогенные твердые бытовые отходы для выработки 175 ГВтч и улавливания 315 тыс. тонн CO2 ежегодно. Новый проект позволит ежегодно удалять из атмосферы столько же загрязнений, сколько производят 60000 автомобилей.

       Завод «Энергия из отходов» г.Осло, Норвегия

       В последние годы возрастает интерес к использованию микроводорослей (Возобновляемые источники энергии) вместо деревьев, чтобы снижать концентрацию углекислого газа в нашей атмосфере. Благодаря своему размеру и составу микроводоросли способны применять биоэнергетику с использованием технологии хранения и улавливания углерода (BECCS). Как и любое другое растение, микроводоросли используют фотосинтез, чтобы поглощать CO₂, воду и солнечный свет для производства энергии. Но в отличие от многих растений, большая часть этой энергии уходит на деление клеток. Поскольку микроводорослям не нужна энергия для стеблей или корней, как у наземных растений, они могут размножаться намного быстрее. Это делает их довольно простыми в выращивании.

       Далее микроводоросли можно использовать в качестве сырья, пищи и энергии в различных отраслях, например, в качестве биотоплива для транспорта, строительных материалов, косметики и парфюмерии, лекарств, еды, корма для животных, и даже одежды. Исследователи из Технического университета Мюнхена в настоящее время превращают микроводоросли в углеродное волокно , которое можно использовать для строительства зданий и сооружений. Голландские дизайнеры Эрик Кларенбек и Маартье Дрос используют микроводоросли для создания пластика с помощью 3D-печати. Коммерческие компании, такие как Pond Technologies, создают новые продукты на основе микроводорослей, такие как корм для животных, ингредиенты для косметики и пищевые добавки.

       Один из методов масштабного выращивания микроводорослей – использовать открытые океаны. Исследования показали, что добавление железа в океан приводит к тому, что микроводоросли разрастаются и начинают выводить CO₂ из атмосферы. Но, когда они начинают умирать, то опускаются на дно океана вместе с углеродом, который только что поглотили, таким образом, он может оставаться там веками. Есть также варианты выращивания микроводорослей в контролируемой среде. В ходе исследовательского эксперимента, опубликованного в Американском институте биологических наук, тестировалось выращивание водорослей в искусственном пруду. Исследователи стратегически разместили этот пруд рядом с электростанцией, работающей на ископаемом топливе, чтобы проверить его максимальный потенциал улавливания углерода. Они обнаружили, что в дополнение к водорослям, поглощающим CO₂, закачка дымовых газов от электростанции фактически ускоряет рост водорослей, увеличивая продуктивность биомассы до 30 %.

       В 2019 году компания Hypergiant Industries, занимающаяся искусственным интеллектом, представила проекты прототипа биореактора для микроводорослей. Они утверждают, что, выращивая внутри биореактора особенно эффективный штамм микроводорослей под названием chlorella vulgaris, устройство может поглощать в 400 раз больше CO₂, чем обычные деревья.

       Использование биореакторов в промышленном производстве

       Преимущества биореакторов заключается в способности регулировать окружающую среду. Биореактор постоянно анализирует условия среды выращивания микроводорослей, чтобы найти идеальный баланс света, температуры и pH, при котором водоросли будут иметь наибольшую продуктивность. Это сводит к минимуму необходимость вмешательства человека и максимизирует уровень CO₂, который может быть поглощён.

Технология прямого захвата углерода из воздуха Direct air capture (DACCS)

       Еще более интригующий метод извлечения углерода – через прямой захват СО2 из воздуха (Углеродная нейтральность) (Direct air capture, DACCS (Технологии сокращения выбросов CO2) – это процесс улавливания диоксида углерода непосредственно из окружающего воздуха и генерирование концентрированного потока CO2 для захоронения или использования. Удаление диоксида углерода достигается при контакте окружающего воздуха с химическими средами, обычно с водным щелочным растворителем или специальными сорбентами. Эти химические среды впоследствии отделяются от CO2 при нагревании, в результате чего образуется поток CO2, который может подвергаться сушке и сжатию, одновременно регенерируя химическую среду для повторного использования.

       DACCS все еще находится на ранней стадии разработки, хотя несколько коммерческих заводов уже работают или планируются в Европе и США. DACCS не является альтернативой традиционным точечным улавливанию и хранению углерода (CCS), но может использоваться для управления выбросами из распределенных источников, таких как выхлопные газы автомобилей. Процесс захвата углерода из воздуха технически гораздо сложнее, чем CCUS. Посредством вентиляторов нагнетаются огромные объемы воздуха, затем из них «процеживается» углерод. Для этого применяется специальный сорбент, которым покрыты стенки улавливающих емкостей. Машины поглощают углекислый газ из окружающего воздуха, затем углекислый газ закачивается в подземные резервуары. Установки для прямого улавливания углерода можно разместить прямо на месте подземной закачки. Проблема в том, что пока это очень дорого: оценки варьируются от 100 до 600 долларов за тонну удаляемого углерода в зависимости от используемого источника энергии.

       В 2017 году швейцарская компания Climeworks запустила первую коммерческую станцию по захвату углерода на геотермальной ТЭС в Исландии. Установка работает следующим образом: вентиляторы всасывают окружающий воздух, а фильтры с химическим покрытием внутри поглощают CO2. Они насыщаются за несколько часов, поэтому, используя отработанное тепло от установки для переработки, фильтры нагреваются до 100 °C, а затем собирается очень чистый газообразный диоксид углерода. Установка может улавливать около 900 тонн CO2 в год. Затем углекислый газ перекачивается в большую теплицу в нескольких сотнях метров, где он стимулирует рост благородных культур.

Установка по извлечению углерода, построенная Climeworks

       Одновременно с этим, другая компания – Carbon Engineering – построила объект по улавливанию углерода в канадской провинции Британская Колумбия.

       Разработчики, подобно компании Climeworks, взяли за основу технологию DACCS. В настоящее время компания производит около одного барреля синтетического жидкого топлива в день, комбинируя чистый CO2 с водородом, полученным из воды. Система состоит из двух частей. В первой части Carbon Engineering улавливает углекислый газ, используя конструкцию с гигантскими вентиляторами, смоделированную как промышленная градирня. Конструкция притягивает воздух и проводит его через поверхности, покрытые раствором гидроксида калия (Производство хлора и щелочи). Это химическое соединение с углекислым газом из воздуха приводит к образованию карбонатной соли. Диоксид углерода и соль разделяются в результате ряда химических реакций, а затем выделяется чистый CO2 в виде газа. Carbon Engineering утверждает, что для этой цели использует возобновляемую электроэнергию, поэтому она не содержит углерод. Водород, отделенный от воды, затем объединяется с диоксидом углерода для получения синтетической сырой нефти. В результате углерод очищен и переработан в бензин (Переработка нефти), дизельное топливо (Переработка нефти) или даже топливо для реактивных двигателей. Компания утверждает, что топливо работает на транспортных средствах без каких-либо модификаций и имеет более высокий уровень цетана (Переработка нефти), чем обычное рафинированное ископаемое топливо, что должно помочь ему сгореть чище.

 Нанотехнологии — это направление науки, специализирующееся на разработке и применении объектов – наночастиц, размер которых составляет от единиц до нескольких сотен нанометров (1 нанометр — это одна миллиардная доля метра). В таких масштабах вещества могут приобретать свойства, отличные от характеристик на других уровнях (например, на атомном, молекулярном или микромасштабе).

 Происхождение термина: приставка «нано» пришла из греческого языка («нанос» по гречески — гном). В свою очередь, термин «нанотехнология» (nanotechnology) ввёл в 1974 году профессор материаловед из Токийского университета Норио Танигучи.

 В начале 2000-х годов мир пережил «нанотехнологический бум»: ведущие экономики мира увеличили бюджеты для развития этого направления. В определённый момент в США нанотехнологии стали самым финансируемым научным проектом в истории после космической программы 1960-х годов. В России же пик пришёлся на 2010–2011 годы. Для продвижения нанотехнологий государство создало корпорацию «Роснано». Россия входит в пятёрку мировых лидеров по объему инвестиций в них после США, Европы (по 2,1 млрд долларов) и Японии (1,3 млрд долларов). К началу 2020-х годов мировой рынок наноиндустрии составляет около $6 трлн и прирастает на 15 % ежегодно.

 Наноматериалы – это материалы, геометрические размеры которых не превышают 100 нм хотя бы в одном измерении, обладающие качественно новыми свойствами вследствие наномасштабных размеров. Современные наноматериалы позволяют создавать сложные электронные устройства нового поколения, которые могут применяться при производстве мощных компьютеров, медицинской диагностике, высокоскоростной передаче данных и др.

Вот лишь некоторые области применения нанотехнологий:

 - полупроводниковые транзисторы и лазеры, фотодетекторы, солнечные элементы, сенсоры;

 - наноэлектроника – телекоммуникационные, информационные и вычислительные технологии; видеотехника — плоские экраны, мониторы, видеопроекторы;

 - топливные элементы и устройства хранения энергии;

 - устройства контроля состояния окружающей среды;

 - робототехника (нанороботы — роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой);

 - фармацевтика; заживление биологических тканей, клиническая и медицинская диагностика, создание искусственных мускулов, костей, имплантация живых органов; выявление канцерогенных тканей, патогенов и биологически вредных агентов;

 - авиационная, космическая и оборонная промышленность;

 - судоремонтная, нефтегазовая, строительная, текстильная, ювелирная (нанесение покрытий) и другие отрасли;

 - безопасность в сельском хозяйстве и при производстве пищевых продуктов.

 XXI в. Будет веком нанохимии и нанотехнологии, которые и определят его лицо. Воздействие нанотехнологии на жизнь обещает иметь всеобщий характер, изменить экономику и затронуть все стороны быта, работы, социальных отношений. С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни.

 Нанохимия – область науки, связанная с получением и изучением физико-химических свойств частиц, имеющих размеры в несколько нанометров. Подобные частицы могут обладать высокой реакционной способностью в широком интервале температур.

 В качестве самостоятельной дисциплины выделилась только в последние 7-10 лет. Исследование наноструктур является общим направлением для многих классических научных дисциплин. Нанохимия среди них занимает одно из ведущих мест, так как открывает практически неограниченные возможности для разработки, получения и исследования. В первой половине ХХ века наибольший вклад в нанохимию внесли специалисты, изучавшие коллоиды, а во второй половине – полимеры, белки, природные соединения, фуллерены и нанотрубки.

 К наночастицам можно отнести следующие наноразмерные объекты: молекулы полимеров и дендримеров; фуллерены, нанотрубки, наносферы, наноцилиндры, нановолокна, нанопроволоки, нанодиски, нанолуковицы и т.п.; недавно открытый графен, лежащий в основе строения углеродных наночастиц; всевозможные комбинации из нанотрубок, фуллеренов и других наночастиц; ансамбли из наночастиц.

 Дендримеры – высокомелекулярные соединения нетрадиционного типа. Дендример по внешнему виду напоминает крону дерева, вырастающего из одного корня (англ. dendritic – древовидный). В молекуле дендримера присутствует реакционный центр (корень), от которого отходят всё более разветвляющиеся молекулярные цепочки (ветви или дендроны). Синтез дендримера осуществляют постадийно. Синтез осуществляется из одного реакционного центра путём ступенчатого наращивания разветвлённых цепочек с концевыми функциональными группами. В итоге, через ряд стадий роста, может быть получена молекула дендримера с любой степенью разветвлённости. Если разветвлённость достаточно большая, то такая частица становится похожей на ворсистый шарик или клубок. Именно так построены очень сложные молекулы многих белков и белковых микроорганизмов.

 Большим достижением нанохимии стало открытие фуллерена, который является ещё одним аллотропным видоизменением углерода (после алмаза, графита и карбина). Своё название фуллерен получил по фамилии американского архитектора Ричарда Фуллера (1895- 1983). Он сконструировал купол павильона США на выставке в Монреале в 1967 году в виде сочленённых пяти- и шестиугольников. Молекула фуллерена С60 напоминает по форме футбольный мяч, откуда и происходит второе название – «футболлен». К настоящему времени химики открыли не только «футболлен». Получены и другие фуллерены, более сложной структуры. Фуллерен С70 имеет форму объёмного эллипсоида. Фуллерен С540, имеет форму икосаэдра. Фуллерены находят широкое применение: в создании новых смазок и антифрикционных покрытий, новых типов топлива, алмазоподобных соединений сверхвысокой твердости, датчиков и красок.

 Углеродные нанотрубки — это полые внутри молекулы, состоящие примерно из 1.000.000 атомов углерода и представляющие собой однослойные трубки диаметром около нанометра и длиной в несколько десятков микрон. На поверхности нанотрубки атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников. Нанотрубки обладают рядом уникальнейших свойств, благодаря которым находят широкое применение преимущественно в создании новых материалов, электронике и сканирующей микроскопии.

 Уникальные свойства нанотрубок — высокая удельная поверхность, электропроводность, прочность — позволяют создавать на их основе:

 - эффективные носители катализаторов для различных процессов;

 - новые источники энергии — топливные ячейки, способные работать в З раза дольше, чем простые батарейки аналогичного размера.

 Нанотрубки с наночастицами палладия могут компактно хранить водород в тысячи раз больше своего объема, а значит, сделают автомобили более мощными, дешевыми и экологичными, дальнейшее развитие технологии топливных ячеек позволит хранить в них в сотни и тысячи раз больше энергии, чем в современных батарейках.

 В металлических кластерах из нескольких атомов может присутствовать как ковалентный, так и металлический тип связи. Металлические наночастицы обычно принимают правильную форму – октаэдра, тетрадекаэдра, икосаэдра.

Уникальные свойства некоторых наночастиц:

 1. Серебро. Свойства у наночастиц серебра на самом деле уникальные. Во-первых, это феноменальная бактерицидная и антивирусная активность. Установлено, что наночастицы серебра в тысячи раз эффективнее борются с бактериями и вирусами, чем серебряные ионы. Таким образом, крошечные, незаметные, экологически чистые серебряные наночастицы могут применяться везде, где необходимо обеспечить чистоту и гигиену: от косметических средств до обеззараживания хирургических инструментов или помещений. Они обладают высокой реакционной способностью и часто используются в качестве катализаторов.

 2. Оксид цинка. Способен поглощать широкий спектр электромагнитного излучения, включая ультрафиолетовое, инфракрасное, микроволновое и радиочастотное. Такие частицы могут служить, например, для защиты против УФ-лучей, придавая новые функции стеклам, пластмассам, краскам, синтетическим волокнам и т.д. Эти частицы также можно использовать для приготовления солнцезащитных кремов, мазей и других препаратов, так как они безопасны и не раздражают кожу.

 3. Диоксид кремния. Наночастицы диоксида кремния обладают удивительным свойством: если их нанести на какой-либо материал, то они присоединяются к его молекулам и позволяют поверхности отторгать грязь и воду. Самоочищающиеся нанопокрытия на основе этих частиц защищают стекла, плитку, дерево, камень и т.д. Частицы грязи не могут прилипнуть или проникнуть в защишаемую поверхность, а вода легко стекает с нее, унося любые загрязнения.

 Новое развитие получает и химия наноразмерных «алмазоподобных» молекул наподобие адамантана. Алмаз нанометровых размеров при нагревании при определенных условиях перестраивает свою структуру, образует вложенные друг в друга углеродные сферы – наноматрешку – углеродную луковку. И эта луковка под действием электронного луча может снова перестроиться в наноалмаз, (т.е. в структуру с решеткой алмаза). А ведь полая углеродная наносфера – это не так давно открытая и такая популярная теперь молекула фуллерена. Схема алмазоподобного кластера:

 Совершенно новые и очень интересные возможности для развития нанотехнологий создает новый наноматериал – графен. Честь открытия графена принадлежит русским ученым Гейму и Новоселову. За это открытие они в 2010 году были удостоены Нобелевской премии по физике. Графен является двумерным кристаллом, состоящим из одиночного слоя атомов углерода, собранных в гексагональную решетку. Наиболее интересными применениями графена являются графеновый полевой транзистор и графеновые наноленты. Ещё одна перспективная область применения графена — его использование для изготовления электродов в суперконденсаторах для использования их в качестве перезаряжаемых источников тока.

Чем же интересны наночастицы?

 Наночастицу принято рассматривать как агрегат (кластер), являющийся частью объемного материала, который демонстрирует самые разнообразные структурные элементы: одномерные, двумерные, трехмерные, фрактальные и всевозможные их комбинации. Кластеры — минимальные строительные «кирпичики» вещества, размер которых не превышает 10 нм. Именно на уровне кластеров активно проявляются всевозможные размерные квантовые эффекты. К размерным эффектам относятся: химическая активность, потенциал ионизации, энергия связи между атомами в частице и между частицами, кристаллографическая структура. Температуру плавления и оптические свойства также можно рассматривать как функцию размера частицы и ее геометрии.

 Влияние размерных эффектов наноматериалов проявляется в изменении оптических, каталитических, механических, магнитных, термических и электрических свойств. Как правило, размерные эффекты действуют, когда размер зерен (частиц) не превышает 100 нм, и наиболее отчетливо проявляются, когда размер зерен становится менее 10 нм. Многие известные материалы, уменьшенные до наночастиц, приобретают дополнительные свойства. Например, пластики могут проводить электрический ток, а твердые тела – самопроизвольно становиться жидкостями при комнатной температуре.

 Кластеры, обладают высокой активностью и с ними в широком интервале температур возможно осуществление реакций, которые не идут с частицами макроскопического размера. Изучением химических свойств таких частиц и занимается нанохимия, а также разработкой новых способов их получения, изучения и модификации.

 Одна из приоритетных задач нанохимии – установление связи между размером наночастицы и ее свойствами. В нанохимии чрезвычайно велика роль квантовых размерных эффектов, вызывающих изменение свойств вещества в зависимости от размера частиц и количества в них атомов или молекул.

 Для промышленного получения наночастиц существует много способов: биохимический, радиационно-химический, фотохимический, электровзрывной, микроэмульсионный, детонационный, лазерная абляция в жидкости, конденсация, вакуумное испарение, ионная имплантация и др.

 Важное значение для нанохимии имеет проблема масштабирования получаемых результатов, ибо синтез граммовых количеств наночастиц может не реализоваться при их производстве в килограммах.

 Направления исследований в нанохимии:

 - разработка методов сборки крупных молекул из атомов с помощью наноманипуляторов;

 - изучение внутримолекулярных перегруппировок атомов при механических, электрических и магнитных воздействиях;

 - синтез наноструктур в потоках сверхкритической жидкости;

 - разработка теории физико-химической эволюции ультрадисперсных веществ и наноструктур;

 - получение новых катализаторов для химической и нефтехимической промышленности;

 - изучение механизмов нанокристаллизации в пористых средах в акустических полях;

 - синтез наноструктур в биологических тканях;

 - разработка способов лечения болезней путем формирования наноструктур в тканях с патологией;

 - поиск новых способов пролонгирования стабилизации наноструктур химическими модификаторами;

 - нанолекарства для терапии и хирургии; препараты на основе гидроксиапатита для стомотологии.

 - способ лечения онкологических заболеваний путем проведения внутриопухолевой нанокристаллизации и наложения акустического поля.

 Основная проблема нанохимии – выяснить, как влияет размер участвующих в реакции частиц на их химическую активность, чтобы использовать найденные закономерности в нанотехнологии.

 Наличие размерного эффекта, связанного с качественным изменением физико-химических свойств и реакционной способности в зависимости от количества атомов или молекул в частице, определяет специфику и особенности превращений веществ в нанохимии.

 Развитие нанохимии идет быстрыми темпами. Среди возникших в последние 2-3 года направлений можно отметить:

 - уменьшение размеров частиц до 1-3 нм и синтез субнаночастиц менее 1 нм;

 - получение не только сферических частиц, но и частиц других форм: пояса, кольца, трубки, матрешки, иголки;

 - расширение работ по структурам типа "ядро - оболочка";

 - управление процессом самоорганизации наночастиц путем изменения температуры и рН среды;

 - получение гибридных частиц, включающих неорганические и органические соединения.

 Применение наночастиц открывает возможность получения новых материалов с ценными свойствами. Фуллерены и нанотрубки пригодны для использования в качестве наполнителей для композитов, адсорбентов, источников электрического тока (2.6.3. ХИТ) и т.д., которым эти наночастицы придают новые ценные свойства. Из полиметилметакрилата, наполненного ориентированными нанотрубками, получены очень прочные волокна. Но еще более перспективным является использование нанотрубок для изготовления наногетероструктурной электроники: сверхминиатюрных электронных устройств, эмиттеров электронов в источниках тока, зондов микроскопов, сенсоров.

Нанотехнологии произвели революцию в медицинской практике и оказывают значительное влияние на здоровье человека. Благодаря им ведется разработка новых лекарств, биологических и медицинских устройств, расширяется список существующих терапевтических средств. Широкое использование нанотехнологий подвело медицину к созданию ее особой отрасли – наномедицины.

Основные направления использования нанотехнологий в медицине:

1) Доставка лекарств. Является самым популярным применением нанотехнологий в медицине, на их долю приходится 78 % продаж и 58 % заявок на патенты по всему миру. Системы для автоматизации доставки лекарств способствуют повышению согласованности между системами организма. При этом обеспечивается лекарствами та система, которая в них нуждается. С помощью нанотехнологий можно программировать системы доставки для обеспечения высвобождения определенных лекарственных веществ в нужное время без человеческих ошибок

2) Генная терапия. Нанотехнологии позволяют проникать нанороботам в организм и вносить изменения в геном. Благодаря этому возможно произвести коррекцию генома и в результате вылечить различные генные болезни.

3) Нанопинцеты. Эти устройства предназначены для работы наноструктур. Они могут быть использованы для перемещения наноустройства в теле или для размещения их до установки. Нанопинцеты, как правило, построены с использованием нанотрубок.

4) Регенерация костей. Используя нанотехнологии можно ускорить регенерацию костей. Наночастицы имеют различный химический состав, который может помочь соединить кости вместе и даже может помочь в некоторых случаях устранить повреждения спинного мозга.

5) Пренатальная диагностика. Есть несколько способов использования нанотехнологий в пренатальной диагностике. Наноустройства способны проникать внутрь матки и даже внутрь плода, не вызывая повреждений. Кроме этого, они потенциально могут помочь устранить многие проблемы еще в утробе матери.

6) Индивидуальная медицина. Будучи в состоянии точно подстроиться под геном каждого человека в отдельности, нанотехнологии позволят более точно определить надлежащее лечение и настроить план лечения в соответствии с индивидуальными потребностями организма.

7) Исследования. Нанотехнологии позволяют стремительно продвигаться вперед медицинским исследованиям, предоставляя необходимые для этого инструменты, с помощью которых человек узнает новое о строении и функционировании организма человека, и, благодаря исследованиям в области физики и химии, нанотехнологии обеспечивают организм строительным материалом.

Нанотехнологии в медицине предлагают большие возможности для улучшения лечения ряда заболеваний и уже используются в глобальном масштабе. В настоящее время разработаны около 50 видов терапии наночастицами. Уже сегодня ведутся разработки новых методик по лечению опухолей и злокачественных новообразований с помощью применения нанотехнологии. Государство понимает всю важность данной отрасли медицины и активно её поддерживает. Таким образом, за нанотехнологиями стоит будущее медицины. Многие страны вкладывают огромные средства в развитие данной отрасли, ведь нанороботы способны лечить заболевания, омолаживать организм, наделять человека сверхспособностями. Уже сегодня существует ряд проектов, которые позволят спасти людей больных неизлечимыми заболеваниями, как, например, гемофилией. Пройдет несколько десятков лет и в больницах будут применять нанотехнологии.

Область электроники, занимающаяся разработкой технологических и физических основ построения интегральных электронных схем с размерами элементов менее 100 нанометров, называется наноэлектроникой. Сам термин наноэлектроника отражает переход от микроэлектроники современных полупроводников, где размеры элементов измеряются единицами микрометров, к более мелким элементам — с размерами в десятки нанометров.

С переходом к наноразмерам, в схемах начинают доминировать квантовые эффекты, открывающие множество новых свойств, и, соответственно, знаменующие собой перспективы их полезного использования. И если для микроэлектроники квантовые эффекты зачастую оставались паразитными, ведь, например, с уменьшением размера транзистора его работе начинает мешать туннельный эффект, то наноэлектроника напротив — призвана использовать подобные эффекты как основу для наногетероструктурной электроники.

Каждый из нас ежедневно пользуется электроникой, и наверняка многие люди уже замечают некоторые однозначные тенденции. Память в компьютерах увеличивается, процессоры становятся производительнее, размеры устройств уменьшается. С чем это связано?

В первую очередь — с изменением физических размеров элементов микросхем, из которых все электронные устройства по сути и строятся. Хоть физика процессов остается на сегодняшний день приблизительно такой же, размеры устройств становятся все меньше и меньше. Крупный полупроводниковый прибор работает медленнее и потребляет больше энергии, а нанотранзистор — и работает быстрее, и энергии потребляет меньше.

Известно, что все вещественные тела состоят из атомов. И почему бы электронике не достичь атомного масштаба? Эта новая область электроники позволит решать такие задачи, которые на обычной кремниевой базе просто принципиально невозможно решить.

Новые наноматериалы для микроэлектроники будут основаны на моноизотопных соединениях. Переход на моноизотопные соединения произойдет через много лет, но это направление является очень перспективным. В этом случае флуктуации кристаллической решетки будут меньше. Для моноизотопного кремния было показано, что он дает выигрыш в 30 % по теплопроводности относительно обычного кремния. Это хороший показатель, так как в подобных технологиях имеет значение каждый процент. Еще можно использовать карбид кремния, теплопроводность которого на порядки выше, а также алмаз нанометровых размеров. Алмаз — минерал, форма углерода, которая может существовать неограниченно долго.

К топовым технологиям в микроэлектронике относятся именно те решения, которые связаны с качественными изменениями характеристик материалов, с переходом от кремниевых к углеродным структурам. Углерод — источник неиссякаемый, а сам алмаз выигрышно отличается от кремния. При сохранении прежних размеров мощность вырастет на порядки, к тому же за счет качественного изменения характеристик материалов будет практически решена проблема перегрева электронных устройств.

Большой интерес вызывает сейчас графен и подобные ему монослойные материалы.

Такие материалы в один атом толщиной обладают замечательными свойствами, которые можно комбинировать для создания различных электронных схем. Например, технологии связанные с зондовой микроскопией позволяют строить на поверхности проводника в сверхвысоком вакууме разнообразные структуры из отдельных атомов, просто переставляя их.

Манипуляции веществом на молекулярном уровне уже затронули многие отрасли промышленности, не обошли они и электронику. Микропроцессоры и интегральные микросхемы строятся именно так. Ведущие страны вкладываются в дальнейшее развитие данного технологического пути — чтобы переход на наноуровень происходил быстрее, шире, и совершенствовался бы далее.

Кое-какие успехи, кстати уже достигнуты. Intel в 2007 году заявила, что процессор на базе структурного элемента размером в 45 нм разработан (представили VIA Nano) и следующим шагом будет достичь 5 нм. IBM собираются добиться 9 нм благодаря графену.

Углеродные нанотрубки, это один из наиболее перспективных наноматериалов для электроники. Они позволяют не только уменьшить размеры транзисторов, но и придать электронике поистине революционные свойства, как механические, так и оптические. Нанотрубки не задерживают свет, подвижны, сохраняют электронные свойства схем.

Особенно творческие оптимисты уже предвкушают создание портативных компьютеров, которые можно будет, словно газету достать из кармана, или носить в виде браслета на руке, и по желанию как газету развернуть, и весь компьютер будет, словно раскладной сенсорный экран высокого разрешения толщины бумаги.

Еще одна перспектива для приложения нанотехнологий и применения наноматериалов — разработка и создание жестких дисков нового поколения. Альберт Ферт и Питер Грюнберг в 2007 году получили нобелевскую премию за открытие квантовомеханического эффекта сверхвысокого магнитного сопротивления (GMR-эффекта), когда тонкие пленки металла из чередующихся проводящих и ферромагнитных слоев значительно изменяют свое магнитное сопротивление при изменении взаимного направления намагниченности. Управляя при помощи внешнего магнитного поля намагниченностью структуры, можно создавать настолько точные датчики магнитного поля, и осуществлять такую точную запись на носитель информации, что ее плотность хранения достигнет атомарного уровня.

Не обошла наноэлектроника и плазмотронику. Коллективные колебания свободных электронов внутри металла имеют характерную длину волны плазмонного резонанса порядка 400 нм (для частицы серебра размером 50 нм). Развитие наноплазмоники, можно считать, началось в 2000 году, когда ускорился прогресс в совершенствовании технологии создания наночастиц.

Оказалось, что металлические наночастицы способны передавать электромагнитную волну, возбуждая плазмонные осцилляции. Такая технология позволит внедрить в компьютерную технику логические цепочки, способные работать намного быстрее, и пропускать больше информации, чем традиционные оптические системы, причем размеры систем будут значительно меньше принятых оптических.

Лидерами в области наноэлектроники, и электроники вообще, сегодня являются Тайвань, Южная Корея, Сингапур, Китай, Германия, Англия и Франция. Самую современную электронику производят сегодня в США, а самый массовый производитель высокотехнологичной электроники — Тайвань, благодаря инвестициям японских и американских компаний.

Хороший потенциал есть и у России. База в области СВЧ, излучательных структур, фотоприемников, солнечных батарей и силовой электроники позволяет в принципе создавать наукограды наноэлектроники и развивать их.

Нанобиотехнология считается уникальным сплавом биотехнологии и нанотехнологий, с помощью которого классические микротехнологии могут быть объединены с молекулярно-биологическим подходом в реальном времени. С помощью этой методологии можно создавать машины атомного или молекулярного класса, имитируя или объединяя биологические системы, или создавая крошечные инструменты для изучения или модуляции разнообразных свойств биологической системы на молекулярной основе. В настоящее время тщательно исследуется ряд клинических применений нанобиотехнологий.

1. Доставка лекарств и вакцин. Наночастицы могут быть использованы как контейнеры для доставки лекарств и вакцин. Таким образом, с помощью инструментов наномира могут быть реализованы принципы «адресной доставки» лекарственных веществ к органам и клеткам-мишеням. Химиотерапия рака основывается на приеме пациентом противоопухолевых антибиотиков, уничтожающих раковые клетки или останавливающих их рост. Химиотерапия не всегда достаточно эффективна и может наносить ощутимый вред организму. Из-за неселективного действия антибиотиков на здоровые клетки возникают побочные эффекты. Как сделать удар по раковым клеткам точечным, не задев при этом здоровые? Начиная с 1980-х годов активно разрабатывается доставка противоопухолевых антибиотиков с помощью наночастиц. Например, если терапевтическое средство может быть химически присоединено к наночастице, его затем можно направить к месту заболевания или инфекции с помощью радио- или магнитных сигналов. Благодаря капсулированию лекарств в наноразмерные материалы (такие как органические дендримеры, полые полимерные капсулы и нанооболочки) высвобождение можно контролировать гораздо точнее, чем когда-либо прежде. Нанокапсулы должны быть химически стабильны, биоактивны, биосовместимы с организмом, защищать капсулированное вещество от нежелательного воздействия, например, растворения в жидкостях. Размеры нанокапсул обычно не выходят за пределы 100 нм, а микрокапсул — 600 мкм. Нанокапсулы обладают высокой проникающей способностью и могут проходить даже в такие «закрытые» зоны организма, как головной мозг. Вот как представляют ученые нанокапсулу:

Другим широким применением нанотехнологий является доставка антигенов для вакцинации. Недавние достижения в области инкапсуляции и разработки подходящих моделей на животных продемонстрировали, что микрочастицы и наночастицы способны усиливать иммунизацию. Исследователи из Северо-Западного университета (Northwestern University, г. Эванстон, США) сообщают, что разработанная ими вакцина на основе сферической нуклеиновой кислоты полностью защитила группу привитых мышей от ковида. Смертельная (проверено на контрольной группе животных, полностью погибшей ради науки) доза SARS-CoV-2 была побеждена иммунитетом, возникшем после введения новой вакцины. Наноструктуры, известные как SNAs, Spherical Nucleic Acids, сферические нуклеиновые кислоты, благодаря своей форме проникают в иммунные клетки особенно эффективно.

В лабораториях Северо-Западного университета экспериментально определили идеальное соотношение между плотностью оболочки и ядра сферической нуклеиновой кислоты, которое дает наиболее мощный иммунный ответ. Но задача учёных — не просто создать ещё одно антиковидное средство, а построить технологическую базу для борьбы с ещё неизвестными угрозами: очевидно, что человечество не последний раз сталкивается с новыми для себя эволюционирующими вирусами. По словам исследователей, подход может быть применён и для борьбы с трудноизлечимыми заболеваниями, такими как ВИЧ/СПИД.

Патент на новый способ создания вакцины против коронавируса, с использованием сферических наночастиц, получила дочерняя компания Института стволовых клеток человека. Речь идет о субъединичной рекомбинантной вакцине нового поколения "Бетувакс-КоВ-2". Она содержит сферические наночастицы, имитирующие вирусные частицы и содержащие поверхностный антиген (белок) коронавируса. Такой тип вакцин относится к субъединичным вакцинам. Они содержат только поверхностные антигены коронавируса, на которые организм вырабатывает антитела, что позволяет уменьшить содержание белка в препарате и, следовательно, снизить его аллергенность (способность вызывать нежелательные реакции). Результаты доклинических исследований на животных показали, что иммунитет, натренированный на таких вирусоподобных частицах, уничтожает вирус до появления каких-либо симптомов. В результате субъединичные вакцины лучше переносятся по сравнению с другими препаратами и реже дают побочные эффекты, что особенно важно для применения их в группах риска. В настоящее время компания ожидает разрешение Минздрава на проведение клинических исследований.

Современные системы генной терапии страдают от присущих им трудностей эффективной фармацевтической обработки и разработки, а также от вероятности возврата модифицированного мутанта к дикому типу. Для решения этой проблемы были протестированы нанотехнологические инструменты в генной терапии человека и описаны невирусные векторы на основе наночастиц (обычно размером 50-500 нм) для транспортировки плазмидной ДНК. Поэтому успешное внедрение менее иммуногенных носителей генов наноразмерного размера в качестве замены спорных вирусных векторов представляется полезным для восстановления или замены поврежденных генов у человека.

Возможности липосом в качестве носителей очень успешно изучались в последние годы, в результате чего некоторые препараты на их основе уже выпускаются коммерчески, а другие - проходят клинические испытания. Липосомы – это сферические пузырьки из двойного слоя липидов размером 25–100 нм, заполненные жидкостью. Липосома, состоящая из липидного бислоя, может использоваться в генной терапии благодаря своей способности проходить через липидные бислои и клеточные мембраны мишени. Липосомы эффективны, потому что состоят из нативных липидов и обладают высоким сродством к клеточным мембранам. В качестве показательного примера стоит упомянуть препарат AmBisome, представляющий собой амфотерицин-В на липидном носителе, что обеспечивает необходимый механизм его доставки и распределения в организме. Он является эффективным средством лечения ВИЧ-инфицированных пациентов, страдающих тяжелыми формами менингита. Другим известным лекарством этого типа является препарат Doxil. Он применяется при лечении рака яичника и пока остается единственным липосомным цитотоксическим веществом, разрешенным к применению при лечении некоторых форм рака.

2. Нанобиоинженерия. Нанотехнологии позволяют реализовать возможности развития нового раздела науки – нанобиоинженерии – репарация органов и тканей при помощи наноматериалов. Особые свойства наноматериалов могут быть использованы для выращивания искусственных органов и тканей. К примеру, за рубежом существует методика восстановления хрящевой ткани, которая по механическим и биохимическим свойствам оказывается близка к естественному хрящу. В России осуществляется использование биосовместимых наноматериалов для восстановления механических свойств зубной эмали.

Наноматериалы, нанополимеры, фуллерен, углеродные нанотрубки, графен и керамические нанокомпозиты могут способствовать более эффективному нанесению кальцийсодержащих минералов на имплантаты. Основываясь на этих доказательствах и наблюдениях, наноструктурные материалы представляют собой уникальную область исследований и разработок, которые могут улучшить прикрепление имплантата к окружающим костным тканям за счет усиления взаимодействия костных клеток, и это действительно поможет повысить эффективность ортопедических имплантатов при одновременном минимизации проблем с соблюдением требований пациента.

3. Нанороботы для медицины – это устройства, разыскивающие очаги поражения тканей и устраняющие их, и наноустройства, имитирующие функции различных клеток (например, эритроцитов). Возможности таких наноустройств оказываются весьма разнообразными. К примеру, механический наноробот помещается в кровяное русло, направляется в сердце, «осматривает» его, находит поврежденный клапан и с помощью микроскальпеля проводит операцию. Также наноробот может, помещаясь в организм пациента, находить и уничтожать больные клетки. Так как их размер предполагает, что они смогут переносить только очень малую часть медикаментов или инструментов, многие учёные и инженеры верят, что благодаря точности нанороботы будут более эффективны по сравнению с традиционными методами.

Учёные, врачи и инженеры полагают, что медицинское применение нанороботов будет практически неограниченно. Вот некоторые из них:

· Лечение атеросклероза: атеросклерозом называется состояние, когда на стенках артерий образуются бляшки. Нанороботы смогут лечить данный недуг путём «срезания» бляшек, которые впоследствии выйдут в кровоток.

· Ликвидация сгустков крови (тромбов): сгустки крови могут вызвать ряд неприятностей от гангрены до паралича. Нанороботы будут способны перемещаться к тромбу и разбивать его. Этот процесс один из самых опасных применений нанороботов – робот должен будет способен удалить сгусток, не теряя при этом в кровоток ни малейшей его части, который сможет попасть куда угодно в организме и вызвать большие проблемы. Наноробот также должен быть достаточно маленьким, чтобы самому не стать препятствием на пути крови.

· Борьба с раком: роботы могут либо уничтожать рак, напрямую используя лазер, микроволны или ультразвук, либо же они могут быть частью химиотерапии, доставляя медикаменты напрямую к раковым участкам. Точная доставка маленьких доз медикаментозных веществ в организм пациента способна минимизировать побочное действие без потери эффективности.

· Ускорение свёртывания крови: один из особых видов нанороботов – искусственный тромбоцит. Вещество, которое переносит нанороботтромбоцит, при контакте с плазмой крови превращается в вязкую мембрану. Таким образом, при использовании искусственных тромбоцитов сворачивание крови может происходить в 1000 раз быстрее, чем происходит натуральное сворачивание. Врачи могли бы использовать этих нанороботов для терапии гемофилии или пациентов с серьёзными открытыми ранами.

· Лечение подагры: подагра – это состояние, при котором почки теряют способность удалять отходы от расщепления жиров из кровеносной системы. Эти отходы иногда кристаллизуются в точках у суставов, таких как колени или щиколотки. Люди, страдающие от подагры, испытывают сильнейшую боль в этих местах. Наноробот смог бы разбить эти кристаллические структуры на суставах, обеспечивая облегчение симптомов, хотя это не смогло бы улучшить состояние навсегда.

· Удаление камней в почках: почечные камни могут быть необычайно болезненны. Чем больше камень, тем сложнее от него избавиться. Врачи удаляют большие камни при помощи ультразвуковых частот, но это не всегда эффективно. Наноробот смог бы удалить почечный камень, используя маленький лазер.

· Чистка ран: нанороботы будут помогать удалять мусор из раны, уменьшая вероятность инфекции. Особенно, они могут использоваться при колотых ранах, где сложно использовать обычные методы. К этому можно добавить борьбу с паразитами: нанороботы могут вести микроскопическую войну с бактериями и маленькими паразитическими организмами внутри организма пациента. Для полной ликвидации паразитов может потребоваться несколько нанороботов.

·     Нанотехнологии в стоматологии: стоматологические нанороботы могут быть использованы для селективной и точной окклюзии определенных канальцев, что будет способствовать быстрому и постоянному восстановлению и поддержанию естественного здорового состояния зубов.

Нанобиотехнологии в настоящее время развиваются стремительными темпами. Совершенствуются принципы лечения заболеваний, а также уровни рассмотрения метаболических и функциональных изменений при возникновении заболевания в организме. Помимо всего прочего, использование нанотехнологий формально позволяет стереть непреодолимую грань между живым и неживым веществом, живой и неживой природой. Нанотехнологии являются реальностью сегодняшнего дня, и их развитие – одно из ключевых направлений совершенствования всей современной науки, в том числе биологии, медицины и фармации. И уж совсем смелое утверждение: рано или поздно нанобиотехнологии помогут человеку обрести бессмертие!