Super-pienet nanomateriaalit ovat valmiita mullistamaan teknologiamme. Mitä muuta he voisivat tehdä meille: kukaan ei oikeastaan tiedä.
Jokaisella iällä on ihmeelliset materiaalit. Victorianille se oli kumia. 1800-luvulla se oli muovia. Ja digitoidulle 20illest vuosisadalla, se saattaa osoittautua grafeeniksi.
Oletko kuullut grafeenista? Jos ei, niin pian. Se on yksi uusimmista nano-skaalatuista materiaaleista, jotka ovat syntyneet laboratorioistamme - ja niin ikään New York Times äskettäin ilmoitti, että sen odotetaan muuttavan lähes jokaisen elämän osan.
Joka päivä tutkijat oppivat uusia asioita tästä hämmästyttävästä nanomateriaalista. Mutta kaikki, mitä he oppivat siitä, on syy hallitsemattomaan optimismiin. Kuten muutkin menneisyyden ihme-aineet, grafeeni ei voi olla aivan niin ihana.
Mikä on Graphene?
Grafeeni on peräisin grafiitista, joka on sama hiilipohjainen aine, jonka laitamme lyijykyniin. Mutta grafeenista ei ole mitään yhteistä. Sen atomit on yhdistetty ohuimpaan kuviteltavissa olevaan kerrokseen: hunajakenno, joka on vain yksi atomi paksu.
Grafeenilevy on niin ohut, että American Chemical Society: n mukaan yksi unssista voisi kattaa 28-jalkapallokentät; pieni runko on niin kevyt, että voit tasapainottaa sen päivänkakkoon taivuttamatta terälehtiä. Se on myös (ei muuten) vahvempi kuin teräs, kovempi kuin timantit ja johtavampi kuin kupari tai pii - sen lisäksi, että se on vedenpitävä, läpinäkyvä ja uskomattoman joustava.
Toisin sanoen, olisit vaikeasti etsiä toista materiaalia, joka on täynnä niin paljon hyödyllisiä ominaisuuksia. Ei ihme, että tutkijat monilla eri toimialoilla ovat sekoittamassa tuomaan grafeenin laboratorioistamme ja elämäämme. 9: n alle $ 2012 miljoonan dollarin liikevaihdon odotetaan hyökkäävän 14-kokoon 126: iin 2020: n mukaan, joka analysoi kehittyviä teknologioita.
Syyt olla varovaisia, kun otetaan huomioon menneisyyden oppitunnit
Tekniset asiantuntijat ennustavat, että grafeeni voisi muuttaa laajan valikoiman kulutustuotteita kondomeista tietokoneisiin kemiallisiksi antureiksi. ”5 Syyt Graphene muuttaa gadgetit ikuisesti, ”NBC News blared, jossa oli luettelo, joka ehdotti tulevaisuuden täynnä paperi-ohuita älypuhelimia, joustavia tietokoneen näyttöjä, lääketieteellisiä laitteita, jotka voivat puhua ihmisten soluihin, ja erittäin pitkäkestoisia paristoja.
Graphenen kiihkeät mestarit väittävät, että sitä voitaisiin käyttää vahvempien ja kevyempien autojen, huomattavasti tehokkaampien aurinkokennojen, jopa synteettisen veren valmistukseen.
Puuttumattomalla hypeellä on tuttu rengas siihen - ja se kutsuu meitä olemaan varovaisia, kun otetaan huomioon menneisyyden opetukset. Asbestia kutsuttiin kerran ”maagiseksi mineraaliksi” sen kyvystä kestää liekkejä; vasta myöhemmin huomasimme, että se on itse asiassa tappaja pöly.
Sama tarina DDT: n kanssa, joka osoittautui voimakkaasti haitalliseksi paitsi taudin kuljettaville hyttyille, joita oli tarkoitus tappaa, myös villieläimet (erityisesti linnut) ja ihmiset; vinyyli, joka osoittautui lopulta merkittävä hormonihäiriö; tai ei-biohajoavan polyeteenikalvon kanssa, joka on syttynyt lukemattomia ban-the-bag-asemia. Kukin oli innokkaasti omaksunut ja yleisesti käytetty ennen kuin huomasimme sen olevan tumma, vaarallinen puoli.
Collingridge Dilemma
Tähän ilmiöön on tosiasiallisesti käytetty termiä. Collingridge Dilemma. Nimetty David Collingridge, muuten hämärä brittiläinen professori, joka postuloi sen ensimmäisen kerran 1980-kirjassa, tunnustaa, että uuden teknologian kielteisiä vaikutuksia on vaikea ennustaa siihen saakka, kunnes kyseinen tekniikka on tullut laajalti käyttöön. on vaikeampi käsitellä näitä negatiivisia tekijöitä ja määrätä asianmukaisia korjaustoimenpiteitä. Tai, kuten Collingridge itse asetti sen Teknologian sosiaalinen valvonta,
”Kun muutos on helppoa, sen tarvetta ei voida ennakoida; muutoksen tarve muuttuu kalliiksi, vaikeaksi ja aikaa vieväksi.
Mikä voi selittää, miksi nanomateriaalien osalta tutkijat yrittävät saada käyrän eteen. Nanoteknologian aiheuttamien ongelmien tutkimiseen on koottu useita tutkimusohjelmia. Esimerkiksi 2008in jälkeen sekä ympäristönsuojeluvirasto että kansallinen tiedesäätiö ovat kaadaneet kymmeniä miljoonia dollareita Kalifornian yliopiston Los Angelesin ja Duke Universityn yhteiseen ohjelmaan. Nanoteknologian ympäristövaikutusten keskus (CEIN).
Tutkijat harjoittavat sellaisia kysymyksiä, joita aikaisemmin ei usein kysytty, ennen kuin olisi ollut liian myöhäistä käsitellä vastauksista aiheutuneita vakavia kysymyksiä. Voivatko nämä uudet materiaalit päästä ympäristöön? Mitä tapahtuu, jos he tekevät? Miten ne ovat vuorovaikutuksessa eri kasvien ja organismien kanssa? Onko niillä myrkyllisiä vaikutuksia?
Nämä tutkijat ovat muun muassa testanneet erilaisia nanomateriaaleja ihmisen ja eläimen soluissa, tarkkailemalla niiden vaikutuksia laboratorioeläimissä, tutkimalla, miten ne käyttäytyvät maaperässä ja vedessä, ja analysoidaan olemassa olevien lakien riittävyyttä niiden valvonnan ja sääntelyn suhteen. Tällaisten ponnistelujen ansiosta "olemme tuottaneet paljon enemmän tietoja kuin mitä olisin koskaan ajatellut seitsemän vuotta sitten", sanoo Michiganin yliopiston riskitutkimuskeskuksen johtaja Andrew Maynard, joka on jo pitkään varoittanut tarpeesta valvoa paremmin nanoteknologia. Hänen mukaansa on vielä monia tärkeitä vastaamattomia kysymyksiä, mutta "olemme alkaneet saada todellista käsitystä siitä, mikä on todella huolestuttava ja mikä ei ole aivan niin huolestuttava."
Vaarallisuus voi ottaa monia lomakkeita
Aloittelijoille tulee yhä selvemmäksi, että jotkin nanomateriaalit aiheuttavat vähän ympäristö- tai kansanterveydellisiä riskejä, jotkut aiheuttavat enemmän, ja jotkut - varsinkin uudemmat - ovat edelleen pohjimmiltaan kysymysmerkkejä. Heistä vaarallisimmat näyttävät olevan tietyt hopeaa, kuparia tai sinkkiä sisältävät nanomateriaalit, jotka kaikki liukenevat helposti veteen sekä soluihin ja vapauttavat myrkyllisiä metalleja. Vaarallisuus voi kuitenkin olla monenlaisia.
Nanomateriaalin erityinen morfologia on suuri ero. Joillakin (mukaan lukien grafeeni) on teräviä reunoja, jotka voivat leikata soluseinien läpi. Neulamaiset hiilinanoputket voivat toimia hyvin samankaltaisesti kuin asbestia hengitettynä, suuresti vahingoittamalla keuhkokudosta.
Kuten uusin nano-ihme, joka osui näyttämöön, grafeeni on vasta alkanut vetää tutkijoiden huomiota. Ensimmäiset havainnot ovat jo herättäneet joitakin huolestuttavia merkkejä, jotka korostavat, kuinka tärkeitä nämä varhaiset tutkimukset voivat olla. Yhdessä 2013 tutkimusesimerkiksi Brownin yliopiston insinöörit havaitsivat, että grafeenilevyt, joissa on terävät reunat, voivat puhkaista ja mahdollisesti tunkeutua ihmisen ihoon, keuhkoihin ja immuunisoluihin.
Voimmeko käynnistää Graphene-vallankumouksen vaarantamatta terveyttä tai ympäristöä?
In toinen tuore tutkimusKalifornian ja Riversidin yliopiston CEIN-sidoksissa olevat tutkijat totesivat, että grafeenioksidin nanohiukkasten ympäristövaikutukset olivat tiettyjä vesistöissä. Vesikerroksen simuloinnissa ne näyttivät uppoavan sedimenttiin, jossa ne todennäköisesti hajoavat. Mutta pintavesien, kuten järven tai virtauksen, simuloinnissa hiukkaset pyrkivät hohtamaan kuolleita lehtiä ja muita orgaanisia aineita. Kelluvat vesipatsaassa, ja ne olivat paljon todennäköisempiä, että vesi-mikro-critters imeytyivät - tai pääsevät vesihuoltoomme.
Mutta on luonnollisesti erotettava mahdolliset riskit ja todelliset vaarat. Kuten Sharon Walker, yksi UC – Riverside-tutkimuksen tekijöistä, kertoi minulle,
"... emme halua nostaa punaisia lippuja niin paljon, että ne ilmoittavat ihmisille, niin että punaiset liput eivät omistaa korotetaan. ”
Tällaiset tutkimukset esittävät valmistajille ja päätöksentekijöille varhaisen ja erittäin arvokkaan mahdollisuuden selvittää tapoja käynnistää grafeenin vallankumous vaarantamatta terveyttä tai ympäristöä.
Kuvittelen, että David Collingridge olisi tyytyväinen.
Tämä artikkeli ilmestyi alunperin Maan päällä
kirjailijasta
Susan Freinkel on kirjoittanut Muovi: myrkyllinen rakkaustarina ja Amerikkalainen kastanja: Täydellisen puun elämä, kuolema ja uudestisyntyminen. Hän on myös kirjoittanut New York Times, Discover, Smithsonian, Mindful ja muut julkaisut. Hänen kiinnostuksensa ovat leveät: hän on katsonut tarinoita hullun lehmän taudin ja kaksisuuntaisen mielialahäiriön vitamiinihoidon välillä. Tarina Kalifornian tammipuista kärsivästä taudista johti hänen ensimmäiseen kirjaansa Amerikkalainen kastanja: Täydellisen puun elämä, kuolema ja uudestisyntyminen. Se voitti 2008 National Outdoor Book -palkinnon. Kun hän oli upottanut tämän kirjan luonnolliseen maailmaan, hän käänsi huomionsa luonnottomaan maailmaan seuraavaa kirjaansa varten. Muovi: myrkyllinen rakkaustarina.
Suositeltava kirja:
Muovi: myrkyllinen rakkaustarina
Susan Freinkel.
Muovi rakensi modernin maailman. Missä olisimme ilman pyöräilykyryjä, laukkuja, hammasharjoja ja sydämentahdistimia? Mutta vuosisadan meidän rakkaussuhteemme muoviin, olemme alkaneet ymmärtää, että se ei ole niin terve suhde. Muovit hyödyntävät fossiilisia polttoaineita, hajottavat haitallisia kemikaaleja, tuhoavat maisemia ja tuhoavat meren elämää. Kuten toimittaja Susan Freinkel huomauttaa tässä mielenkiintoisessa ja silmiinpistävässä kirjassa, lähestymme kriisipistettä. Me hukutamme tavaraa, ja meidän on aloitettava vaikeita valintoja. Kirjoittaja antaa meille tarvittavat työkalut sekoittamalla eläviä anekdootteja ja analyysejä. Muovi osoittaa tietä kohti uutta luovaa kumppanuutta materiaalin kanssa, jota haluamme vihata, mutta ei näytä elävän ilman.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ja / tai tilata tämän kirjan Amazonista.
