[{"text_idx": "#000000", "text": "Nanotehnologio: sufice da spaco je la profundo"}, {"text_idx": "#000001", "text": "Per sia prelego \u201dPlenty of room at the bottom\u201d (Sufic\u0302e da spaco je la profundo), la Usona fizikisto Richard Feynman enkondukis la tute novan studkampon de nanoteh\u0302nologio. Li parolis pri la avantag\u0302oj kaj problemoj de la fizikaj leg\u0302oj kiam oni studas la plej etajn strukturojn kaj antau\u0306vidis novan epokon. Preskau\u0306 sesdek jarojn poste onia kompreno de nanoteh\u0302nologio multe kreskis. Oni sufic\u0302e proksimas al la antau\u0306vidoj de Feynman kaj trovis multajn aplikojn. Onia plej granda ekzemplo tamen restas la naturo, kiu jam dum miliardoj da jaroj uzas strukturojn je nanoskalo en vivantaj organismoj por plenigi la plej diversajn celojn. Kio tamen estas nanoteh\u0302nologio kaj kial g\u0302i estas utila?"}, {"text_idx": "#000002", "text": "La vorto nanoteh\u0302nologio enhavas la sufikson \u201cnano-\u201d, kiu indikas miliardonon en la internacia sistemo de mezurunuoj. Nanometro do estas miliardono de metro (1nm=10-9m). Nanoteh\u0302nologio do produktas diversajn strukturojn kiuj tiom etas ke oni mezuras ilin per nanometroj. Ekzemplo de objekto tiom eta estas la plej ofta fulereno: sfera molekulo el sesdek karbonaj atomoj, ordigitaj kiel piedpilko. G\u0302ia diametro estas c\u0302irkau\u0306 centmil fojojn tiom eta kiel vera piedpilko, kiu estas c\u0302irkau\u0306 centmil fojojn tiom eta kiel la Tero. Nanoteh\u0302nologio do temas objektoj kiuj estas tiom etaj kompare al piedpilko, kiel piedpilko kompare al la Tero. Tio estas nekredebla malgranda."}, {"text_idx": "#000003", "text": "La unua problemo kiun oni fontu kiam oni volas labori tiom precize estas la kvalitoj de lumo. Mikroskopoj funkcias pro tio ke lumo reflektig\u0302as kontrau\u0306 surfaco. Tiun lumon oni povas poste vidi au\u0306 foti. La sistemo funkcias tre bone kiam oni volas rigardi etajn objektojn kiel insektojn au\u0306 ec\u0302 c\u0302elojn, sed kiam objektoj ig\u0302as tro etaj, oni trafas muron. La objektoj kiujn oni studas neniam povas esti pli etaj ol la lumo mem kaj lumo havas mezureblan grandecon. Lumo estas elektromagneta ondo kun specifa ondolongo. Tiu ondolongo korespondas al la koloro de la lumo kaj estas mezuro de kiom da energio la lumo havas. Blua lumo havas multe da energio kaj mallongan ondolongon kaj rug\u0302a lumo havas malmulte da energio kaj longan ondolongon. Tamen ec\u0302 la plej energia videbla lumo estas purpura kun ondolongo de almenau\u0306 380nm. Oni do neniel povas uzi videblan lumon por rigardi objektojn de kelkaj nanometroj. Felic\u0302e oni elpensis solvojn por tio."}, {"text_idx": "#000004", "text": "La plej intuicia solvo estas uzi pli energian lumon ekster la videblan spektron, kiel ikso-radiojn. Tiaj radioj estas malpli tau\u0306gaj por mikroskopoj tamen, pro tio ke ili ne tiom facile fokusigeblas kiel videbla lumo kaj c\u0302ar ili dang\u0302eras. Multe pli praktikaj estas elektronoj. Tre grava parto de kvantumteorio estas la ligo inter partikloj kaj ondoj, kiu priskribas kiel elektronoj povas agi kiel ondo. Tiukaze la ondolongo dependas de la rapideco de la elektrono, kiu facile s\u0302ang\u0302eblas. Tio igas la rezolucion, kiom etajn aferojn oni povas distingi, sufic\u0302e alta por nanoteh\u0302nologio. Tria metodo uzas tre akran najlon kiu movig\u0302as tre proksime super la materialo. La atomoj de la materialo kaj la najlo interagas, kio kau\u0306zas tre etajn elektrajn fluojn en la najlo. Tiujn fluojn oni povas mezuri kaj interpreti kiel diferencojn de alteco sur la materialo. Tio donas al oni sufic\u0302e da iloj por vidi kion oni faras."}, {"text_idx": "#000005", "text": "SPM-bildo de heksagona karbonstrukturo kie la bluaj punktoj indikas individuajn atomojn"}, {"text_idx": "#000006", "text": "La naturo c\u0302esas esti intuicia"}, {"text_idx": "#000007", "text": "Alia granda diferenco, kiu povas esti kaj avantag\u0302a kaj malavantag\u0302a, estas ke fiziko funkcias malsame je malsamaj skaloj. La leg\u0302oj estas samaj, sed kelkaj efikoj ig\u0302as pli etaj kaj aliaj pli grandaj. Ekzemplo de tio estas ke planedoj kaj celoj estas regataj de gravito, sed atomoj de nukleaj kaj elektraj fortoj. Unue indas rigardi kiel grandecoj s\u0302ang\u0302ig\u0302as. Kiam oni malkreskigas kubon, ne c\u0302iuj kvalitoj malkreskas same rapide. Kubo de 2m havas longon de 2m, surfacon de 24m2 kaj enhavon de 8m3, sed kubo de 1m havas longon de 1m, surfacon de 6m2 kaj enhavon de 1m3. Ig\u0302as klara ke surfaco pli rapide malkreskas ol longo kaj ke volumo malkreskas plej rapide. Oni povas vidi tion en la naturo. Eta muso produktas relative pli da varmo ol baleno, pro tio ke g\u0302i perdas relative pli da varmo pro g\u0302ia surfaco. Grandeco estas do pli efika, c\u0302ar oni bezonas malpli da energio. Bestoj surtere ne ig\u0302as tiom grandaj kiel balenoj, pro tio ke ankau\u0306 pezo dependas de volumo, do la diametro de la ostoj kreskas multe malpli rapide ol la pezo, kiu rompas ilin. Tial la ostoj de dinosau\u0306roj ne estis tute plenaj, kiel tiuj de mamuloj, sed enhavis aeron. Pro la sama kialo aviadiloj bezonas relative pli da flugila surfaco por krei sufic\u0302e da forto supren kiam ili estas pli grandaj, c\u0302ar la surfaco de la flugiloj kreskas malpli rapide ol la volumo kaj pezo. Ankau\u0306 la kvalitoj de la medio s\u0302ang\u0302ig\u0302as. Akvo agas multe pli \u201dsiropeca\u201d al etaj objektoj, do oni ne povas nag\u0302i same kiel fis\u0302o. Tial multe da bakterioj movig\u0302as per flageloj: etaj vostoj kiuj rondiras kiel korktirilo. Inverse, flageloj tute ne estus efikaj por fis\u0302oj. Al insektoj el la familio Mymaridae, aero estas tiom siropeca ke ili nag\u0302as per haraj antenoj anstatau\u0306 flugi."}, {"text_idx": "#000008", "text": "Insektoj el la familio Mymaridae havas tre specialajn flugilojn"}, {"text_idx": "#000009", "text": "Tiuj s\u0302ang\u0302oj povas esti defio, sed ankau\u0306 avantag\u0302o. Se oni povus tranc\u0302i kubon de unu metro g\u0302is oni havus kubetojn de unu nanometro, ili kombine havus surfacon de 6000km2. Tio estas tre bona por h\u0302emiistoj, pro tio ke la surfaco de oniaj h\u0302emiaj\u0302oj plirapidigas la reagon. Ekzemplo de tio estas ke ligna pulvoro multe pli facile brulas ol arbo."}, {"text_idx": "#000010", "text": "Elpensi materialojn kaj havi tau\u0306gajn mikroskopojn certe estas grava pas\u0302o, sed ili ne kreas nanomaterialojn. Por tio oni bezonas aliajn ilojn. Ekzistas du g\u0302eneralaj strategioj, nome de supre suben kaj de sube supren. La unua signifas ke oni komencas per pli grandaj materialoj kaj kreas ion etan. Ekzemplo de tio estas integraj cirkvitoj kiujn oni kreas per kovri silicion per travolo, kiu reagas kun lumo. Kiam oni tre precize igas lumon brili sur la travolon, parto de g\u0302i ig\u0302as solvebla kaj parto ne. Oni poste povas forigi la solveblan parton kaj forigi la silicion sub tiu travolo per akvaforto. Tiel oni povas krei cirkvitojn kun precizeco de c\u0302irkau\u0306 500nm. Pro tio ke la grandeco de transistoroj en integraj cirkvitoj influas la kapablojn kaj kostojn de komputilo, oni eksperimentas per radio kun malpli altra ondolongo. Tiel oni povus igi la detalojn ec\u0302 pli etajn. La dua strategio estas ke oni kreas kompleksajn strukturojn el bazaj eroj kiel atomoj au\u0306 molekuloj. Feynman s\u0302ercis ke iam oni eble ne plu bezonos h\u0302emiistojn, pro tio ke oni povos krei c\u0302ian ajn molekulon per kunmeti individuajn atomojn anstatau\u0306 per h\u0302emiaj reagoj. Restas ankorau\u0306 multe por fari por atingi tiun celon, tamen, sed tio ne signifas ke tio kion oni kreis ne estas mirinda. Oni kreis movig\u0302antajn molekulojn kaj ec\u0302 nano-au\u0306tojn, kiuj povas veturi trans surfacoj, kaj multe pli utilajn aferojn kiel kristaletoj kiuj povas elsendi lumon depende de iliaj diametroj, kaj esti uzataj en televidoj. La plej bona ekzemplo de nanoteh\u0302nologio de sube supren estas DNA. Per tiu molekulo, la korpo povas krei la plej diversajn proteinojn kun unikaj strukturoj kaj funkcioj. Ec\u0302 la strukturo de la tuta korpo konservig\u0302as en DNA. Homoj ne povas krei molekulon kun tiom da kapabloj kiel DNA, sed oni ja povas adapti g\u0302in. Oni igas bakteriojn krei kiajn ajn proteinojn oni bezonas kaj oni ec\u0302 eksperimentas per DNA kiel konservilo de datumoj. Malpli utile, sed tamen mirinde estas \u201dDNA-origamio\u201d, kiun sciencistoj kreis per s\u0302ang\u0302i la DNA-kodon tiel, ke g\u0302i faldig\u0302is ekzakte je la g\u0302usta loko."}, {"text_idx": "#000011", "text": "Modelo de nano-au\u0306to, farita el movig\u0302antaj molekuloj"}, {"text_idx": "#000012", "text": "Ekzemplo de triangula DNA-origamio. Aliaj kreaj\u0302oj estas ridantaj vizag\u0302etoj, steletoj kaj koretoj"}, {"text_idx": "#000013", "text": "Nanoteh\u0302nologio povas plibonigi la kvalitojn de ekzistantajn materialojn kaj krei tute novajn formojn de materialoj. Jam dum jarcentoj karbono estis konata lau\u0306 du fiksaj strukturoj: diamanto kaj grafito. La du specoj de karbono agas tute malsame c\u0302ar la atomoj estas malsame ordigitaj. En grafito, la atomoj estas konektitaj en travoloj. Tiuj travoloj estas sufic\u0302e fortaj, sed la ligoj inter la travoloj ne estas. Oni uzas grafiton en krajonoj, pro tio ke la materialo perdas travolon post travolo kaj tiel estas sia propra inko. Diamanto havas multajn ligojn en tri dimensioj. Tial g\u0302i estas tiom malmola kaj ne facile rompig\u0302as. Ankau\u0306 la interagoj de diamantoj kun lumo estas rezulto de la strukturo. Tiuj du formoj de karbono ja estas tre utilaj, sed nanoteh\u0302nologio malfermis novan mondon por la elemento. S\u0302ajnis ke s\u0302ang\u0302i la strukturon je nano-nivelo povas krei molekulojn kun tute novaj kvalitoj. Grafeno estas kiel grafito, sed nur konsistas el unu travolo. Kvankam grafito estas tre mola, grafeno estas la plej forta materialo kiun oni iam testis. G\u0302i bone kondukas varmon kaj havas interesajn elektrajn kvalitojn. La molekulo estas relative simple kreebla per forigi travolojn de grafito. Ankau\u0306 fulerenoj estas novaj specoj de karbono kiujn oni kreis per nanoteh\u0302nologio. Fulerenoj estas pilkaj au\u0306 tubaj strukturoj, faritaj el heksagona strukturo de karbono. La pilkoj havas plurajn eblajn uzojn. Oni povus ekzemple uzi ilin por kapti kaj transporti aliajn molekulojn. La tuboj estas tre fortaj kaj iliaj elektraj kvalitoj dependas de la orientig\u0302o. Ili havas multe da potenco en la fabrikado de pli fortaj, malpezaj materialoj kaj elektroteh\u0302niko. Ke homaro nur per kreemo kaj lerto sukcesis fabriki tute novajn strukturojn de molekulo kiun oni tiom bone konis estas mirinda."}, {"text_idx": "#000014", "text": "Malsamaj specoj de karbonaj strukturoj kun diamanto (a), grafito (b) kaj malsamaj artefaritaj formoj (d, e, f kaj h)"}, {"text_idx": "#000015", "text": "Por praktiki nanoteh\u0302nologion, oni rigardu kaj estontecen kaj pasintecen. Oni rigardu antau\u0306en kun kreemo por vidi mondon kiu povus iam realig\u0302i, sed por atingi tiun mondon, oni rigardas retroen al tiuj kiuj venis antau\u0306en. Nanoteh\u0302nologio estas rakonto de plibonig\u0302o de teh\u0302nologio, kio komencis en la s\u0302tona epoko, sed g\u0302i ankau\u0306 estas rakonto de la kreemeco de miloj da homoj. Nun la teh\u0302nologio estas c\u0302ie. G\u0302i funkciigas aparatojn, kreas kontrau\u0306akvajn travolojn kaj ec\u0302 povas krei sunc\u0302elojn el plasto. Ec\u0302 onia propra korpo kaj tiuj de organismoj kaj plantoj c\u0302irkau\u0306 oni estas plenaj je nanoteh\u0302nologio, kiu kreas oniajn proteinojn kaj helpas la kameleonon s\u0302ang\u0302i siajn kolorojn au\u0306 foliojn forpus\u0302i akvon. La eblecoj estas senfinaj. Oni dau\u0306re laboru tamen, por igi tion kion oni havas ec\u0302 pli efika, por krei novajn ideojn kaj testi la riskojn de produktoj kiujn oni kreas. Se oni laboras respondece tamen, la teh\u0302niko ne nur havos lokon en onia estonteco, sed g\u0302i estos kio igos onian estonteco tiom bela."}, {"text_idx": "#000016", "text": "Unu el la plej amuzaj aplikoj de nanoteh\u0302nologio estas filmeto kreita per movi individuajn atomojn. G\u0302i temas pri knabo kaj atomo kaj videblas per la sekva ligilo:"}]