Kultaisten nanohiukkasten väri suspensiossa vaihtelee nanohiukkasten koon mukaan. Valeg96, CC BY

Mitä sanaa "nanoteknologia" tuo sinulle?

Olen viettänyt viikon parhaan osan puhumme termi "nanoteknologia" ja onko kyseessä todellinen kenttä, todellinen termi vai ei.

Yksinkertaisimmassa merkityksessään nanoteknologia tarkoittaa materiaalien käsittelyä miljardin metrin mittakaavassa. Etuliite "nano" viittaa miljardiin: se on osa tieteellistä mittakaavaa.

Käytän termiä nanoteknologia kätevä saalis-termi kuvaamaan tutkimusalaa. Tutkimukseni on tehdä nanopartikkeleita, joita voidaan käyttää pieninä kapseleina lääkkeiden toimittamiseksi soluihin. Työskentelen proteiinien ja erilaisten kulta-nanohiukkasten kanssa tämän tavoitteen saavuttamiseksi.

Nanoteknologian myynti

Kuten monet tieteelliset ja akateemiset termit, nanoteknologia (joka tunnetaan myös nimellä "nano") on ylikäyttöinen, ylikuormitettu termi tiedotusvälineissä.

Kosmetiikkayritykset mainostavat tuotteita "nanoteknologialla" - ehkä toivovansa välittää, että pienet robotit korjaavat ihoa. Nämä tuotteet ovat kuitenkin todennäköisemmin vain liposomeja - pieniä, kaksikerroksisia lipidikuplia. Ne ovat nanohiukkasia, ei aivan nano-robotteja, joita me kuvittaisimme tieteestä.

- Tata Nano auton Intiassa ja Applen iPod Nano musiikkisoitin käyttää myös etuliitettä ”nano”. Siitä on tullut kätevä etuliite samalla tavalla kuin "mikro" ja "älykäs" ovat liikaa ja tehokkaasti merkityksettömiä markkinointiehtoja.

Monitahoisten asioiden nanoteknologia ja nanotiede ovat nyt kansan synonyymejä ”miniatyyri-robotit, jotka muuttavat maailman harmaaksi”Tai näkymätön uhka meidän terveys ympäristöön.

On totta, että on joitakin huolenaihe nanomateriaalien mahdollisia ympäristövaikutuksia. Nanomateriaalien toksikologia ja niiden käyttöä ja hävittämistä koskevat sääntelykysymykset ovat jatkuva keskustelu.

Mutta tieteen kommunikaattorina ja tiedemiehenä on turhauttavaa nähdä termi "nano", jota käytetään joissakin näistä tavoista - ei huumorin puutteen vuoksi, vaan siksi, että näiden väärinkäsitysten torjumiseksi tarvitaan paljon työtä, joka on usein suhteeton siihen, miten helposti niitä käytetään väärin.

Tarkoittaako nano mitään?

Koskeeko termi nanoteknologia kaikkea, eikä tarkoita siksi mitään? Vaikka nano on muotisana mainonnassa ja tiedotusvälineissä, on olemassa tarkempi käsitys siitä, mitä se sisältää tieteessä – tai pikemminkin tekniikassa.

Nanoteknologia on laaja ala, joka kattaa tutkimukset ja keksinnöt, joissa hyödynnetään nanomittakaavassa tapahtuvia kvanttivaikutuksia eli nanometriä tai metrin tasoa.

Materiaalien ja hiukkasten koon vuoksi tällä tasolla, kvanttivaikutukset ovat voimakkaampia nanomittakaavassa, ja niitä voidaan käyttää muodostamaan täysin uusia, ohuempia materiaaleja.

Termi "kvanttivaikutuksetTässä viitataan materiaalin ominaisuuksiin, jotka muodostavat sulamispisteen, fluoresenssin, sähköjohtavuuden ja kemiallisen reaktiivisuuden.

Esimerkiksi nanoskaalassa on uusia optisia ominaisuuksia eli valon ja materiaalin välisiä reaktioita, joita voidaan käyttää sellaisissa sovelluksissa kuin nanobarcoding.

Nanoteknologia käyttää näitä ominaisuuksia uusien materiaalien ja laitteiden valmistukseen – ?kaiken pehmeästä elektroniikasta, plasmoniset superlattit (ultrathin nanomateriaalit, jotka ovat vuorovaikutuksessa valon kanssa), kulta, hopea ja polymeeri nanohiukkaset, nanoputket jne.

Todellisuudessa biomolekyylit ja virukset ovat alkuperäinen, kaikki luonnollinen nanoteknologia. Biomolekyylit, kuten DNA, voivat tallentaa elämän geneettisen koodin, mutta DNA: n rakennetta voidaan käyttää nanoputkien tuottamiseen, ja DNA: ta voidaan käyttää sillana hiukkasten välillä yhdistää ne yhteen.

Proteiineja voidaan käyttää telineinä metallirakenteiden valmistamiseksi metallo-orgaaniset kehykset joita voidaan käyttää suodattimina tai hoitojen toimittamiseen, vain kahden sovelluksen nimeämiseksi.

Voimme myös valmistaa materiaaleja epäorgaanisista materiaaleista, kuten kullasta ja hopeasta - nyt on saatavilla kynät, joiden avulla voit piirtää nanoputken piirejä.

Aurinkosuojatuotteet on nanohiukkasia ja hopea nanopartikkelit käytetään anti-bakteerilääkkeinä monissa arjen kohteissa. Litiumparistot käyttävät nanoteknologiaa parempaan säilytykseen: itse asiassa nanoteknologia on ratkaisevan tärkeää parantamisen kannalta akun suorituskyky ja kapasiteetti.

Ja nanoteknologia on hyödyllinen laitteiden pienentämisessä ja suorituskyvyn parantamisessa. Meillä on nyt käsin pidettäviä DNA-sekvenssejä, joita voidaan käyttää alalla. Emme enää tarvitse lähettää näytteitä takaisin laboratorioon ja odottaa tuloksia - voimme järjestää DNA: n paikan päällä sen älykkään käytön ansiosta. proteiineja pienoistetuissa laitteissa.

Useimmat nanoteknologian tutkimukset ovat monitieteisiä (yhdistävät eri osaamisen), jopa monialaiset (toimivat monilla tieteenaloilla). Se edellyttää, että kaivaa kemian (epäorgaaniset ja orgaaniset), elektroniikan, analyyttisen kemian, pintakemian, proteiinikemian ja rakenteen, nukleiinihappokemian (sekä DNA: n että RNA: n), lipidien (rasvat) ja monia muita tekniikoita.

Niinpä on usein helpompaa käyttää "all-all" termiä "nanoteknologia", kun kuvataan tällaista tutkimusta, johon liittyy monia tieteenaloja.

Käytämme materiaalien nanoskooppisia ominaisuuksia, luovuutta ja kekseliäisyyttä uusien teknologioiden, uusien materiaalien, uusien rakenteiden ja ehkä myös tulevaisuuden uusien tapojen luomiseksi.

Ajattele näin: jos haluat pienentää laitteita, teet näiden laitteiden osat pienemmiksi. Nanoteknologia käyttää vain nanometrin kokoisia komponentteja näiden laitteiden rakentamiseen käyttäen tässä mittakaavassa näkyviä kvanttivaikutuksia.

Nanoteknologia vetää kaikki nämä ominaisuudet hyödyllisiin sovelluksiin.

Nano ei ole kaikki "BS"

Kivihiilellä tutkimus on enimmäkseen kiehtovia ideoita, jotka vaativat tylsiä optimointia; yrittää valmistaa pieniä kohteita alhaalta ylöspäin tapahtuvasta prosessista (eli nanomittakaavan rakentamisesta) eikä ylhäältä alas (nykyisten materiaalien jalostaminen).

Nanoteknologiassa meidän ei tarvitse murtaa suuria materiaaleja pieniksi paloiksi, yritämme tuottaa niitä alhaalta ylöspäin kemian avulla. Tällainen työ voi olla tylsää, mutta kun se toimii ensimmäistä kertaa, se on kuin taikuutta.

Niinpä nanoteknologia voi joskus olla kuin Elon Musk epäsuora, olkaa “BS” catch-all termi.

Mutta se on myös kenttä, jossa monet tiedemiehet ja insinöörit työskentelevät joka päivä, ja että monet yliopistot tunnustavat. Se on kasvava, kasvava kenttä, joka on täynnä jännittäviä ja älykkäitä uusia keksintöjä.

Monilla tavoilla se on todella vakava yritys ylittää sekä orgaaniset että epäorgaaniset yhdisteet laitteiksi, jotka jäljittelevät luonnon hienoja hienostumia. Se on vaikeaa ja innostavaa.

Author

Upulie Divisekera, PhD-kandidaatti, Monashin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon