Приставка «нано» в системі виміру довжини визначає одну мільярдну частину метра (нм). Для порівняння: розмір відомих молекул цукру та ацетилсаліцилової кислоти становить 1 нм, а товщина людської волосини більша у 60000 разів.
Нанонауки, які зародилися на стику фізики, хімії та біології, включають сукупність технологічних прийомів і дослідницьких методик, що дають змогу створювати об’єкти з розмірами від 0,1 нм (розмір ізольованого атома) до 100 нм (розмір великої молекули) та цілеспрямовано маніпулювати ними.
— Наноструктури — це матеріали XXІ століття. Справжній бум в їхніх дослідженнях, — каже завідувач науково-дослідної лабораторії фізичного факультету Київського національного університету імені Т. Шевченка професор Юрій Прилуцький, — спричинило відкриття наприкінці XX століття нових форм нановуглецю — молекул фулеренів (Нобелівська премія з хімії 1996 року) та нанотрубок, яким притаманні унікальні фізико-хімічні властивості. Так, вуглецеві нанотрубки у 10—12 разів міцніші і в 6 разів легші за сталь. Їх додавання до полімеру в незначній концентрації (наприклад, 0,1 відсотка) призводить до зростання електропровідності такого матеріалу в десятки, сотні разів. У пристроях електроніки вони здатні підводити й витримувати, не нагріваючись, струми величезної щільності — на 3—4 порядки більші, ніж у звичайних провідниках.
— На кафедрі фізики функціональних матеріалів КНУ протягом останніх 10 років проводять інтенсивні дослідження зі створення та вивчення фундаментальних фізичних властивостей наноструктур, — продовжує розмову її завідувач, член-кореспондент НАН України, професор Микола Куліш. — Нами була запропонована технологія радіаційної модифікації нановуглецевих матеріалів з метою поліпшення їх електричних та оптичних характеристик, що важливо для енергозберігаючих технологій. Із застосуванням сучасних методів комп’ютерного моделювання передбачена їхня електронна структура та вивчено магнітотранспортні властивості. А нещодавно у співробітництві з науковцями Інституту фізики та Інституту напівпровідників НАН України була створена унікальна експериментальна установка для дослідження особливостей фотопровідності в полімерних матеріалах, допованих вуглецевими наночастинками, і на базі одержаних результатів синтезовано комплекс «біомолекула—фулерен—полімер» як високоефективний елемент сонячних батарей з високим коефіцієнтом корисної дії та керованим спектром чутливості, який у декілька разів перевищує традиційні аналоги.
— Інший аспект наших досліджень лежить у площині створення нових наноструктур біомедичного призначення, — зазначає далі професор Ю. Прилуцький. — У рамках тісної колаборації з хіміками та біохіміками університету, Інституту експериментальної онкології, патології та радіобіології НАН України, а також німецькими партнерами з Технічного університету Ілменау була вперше запропонована і запатентована технологія використання нановуглецевих матеріалів для фотодинамічної терапії злоякісних пухлин. Її суть полягає в тому, що біосумісні, нетоксичні, водорозчинні фулеренвмісні нанокомпозити здатні, з одного боку, проникати крізь мембрану пухлинних клітин, накопичуватися всередині й у такий спосіб бути носіями лікарських препаратів, а з другого боку, під дією нешкідливого для організму короткотривалого опромінення у видимій ділянці світла здатні генерувати активні форми кисню, що призводить до загибелі пухлинних клітин.
Надзвичайно важливими для застосування в галузі «зеленої нанохімії» є також наноструктури на основі діоксиду титану із включенням наночастинок благородних металів, — додає професор М. Куліш. Дослідження їхньої радіаційної модифікації, які виконуються у плідній співпраці з ученими Інституту хімії поверхні НАН України, вказують на можливість істотно впливати на фотокаталітичну активність цих наноматеріалів і в такий спосіб підвищувати їхню ефективність із знезараження токсичних сполук, що накопичуються в навколишньому середовищі.
Підсумовуючи, можна з упевненістю сказати, що нанотехнології обіцяють значний якісний прорив у багатьох сферах людської діяльності — від електроніки до медицини, а нанометр — саме той масштаб, який відкриває перед нами надмалий світ для реалізації надвеликих сподівань суспільства.
На знімку: професори Юрій Прилуцький (ліворуч) та Микола Куліш за обговоренням результатів біля електронного мікроскопа.