V tomto blogovém příspěvku se budeme zabývat konceptem nanotechnologie, jejím vznikem, různými aplikacemi a jejím budoucím potenciálem a omezeními.

Co je to nanotechnologie?

„Nano“ je předpona s významem jedna miliardtina, odvozená ze starořeckého slova „nanos“, které znamená „trpaslík“. Jeden nanometr (1 nm) je jedna miliardtina metru (10⁻⁹ m) – extrémně malá velikost odpovídající zhruba stotisícině tloušťky lidského vlasu a srovnatelné s velikostí několika atomů. Technologie, která manipuluje s hmotou na atomové a molekulární úrovni v této ultramalé sféře, se nazývá nanotechnologie.
Práce s materiály v nanoměřítku umožňuje nejen výrobu produktů s vyšší úrovní přesnosti, ale také realizaci různých funkcí, kterých bylo obtížné dosáhnout se stávajícími technologiemi. Z tohoto důvodu se nanotechnologie prolíná s oblastmi, jako jsou biologické vědy (BT), informační technologie (IT) a environmentální technologie (ET), a etabluje se jako základní technologie pro různá high-tech odvětví, včetně polovodičů, biotechnologií, energetiky a zdravotnictví.

Jak se vyrábějí nanomateriály?

V nanotechnologiích existují dvě hlavní metody pro vytváření nanoměřítkových materiálů: přístup shora dolů a přístup zdola nahoru.
Přístup shora dolů zahrnuje vytváření nanostruktur odstraněním nepotřebných částí z větších materiálů. Reprezentativním příkladem je fotolitografie. Při této metodě se na povrch cílového materiálu nanese světlocitlivý polymer, který je poté vystaven světlu; vývojka se používá k odstranění pouze exponovaných oblastí, čímž se vytvoří mikroskopické obvody.
Přístup zdola nahoru zahrnuje sestavování nanomateriálů umisťováním atomů nebo molekul jeden po druhém. Nejrozšířenějšími metodami jsou fyzikální depozice z plynné fáze a chemická depozice z plynné fáze. Obě metody zahrnují dodávání materiálu na atomární nebo molekulární úrovni za vzniku vrstev ve formě tenkých filmů. Pokud jsou dodávány čisté, nereaktivní atomy, nazývá se to fyzikální depozice z plynné fáze; pokud jsou dodávány reaktivní látky a specifické atomy nebo molekuly se hromadí chemickými reakcemi, nazývá se to chemická depozice z plynné fáze.

Kde se nanotechnologie používá?

Nanotechnologie se již využívá v různých produktech a průmyslových odvětvích kolem nás. Mezi reprezentativní příklady patří pevné disky a flash paměti. Nejnovější paměťová zařízení využívají přesné nanoskopické struktury k dosažení vysokého výkonu a hustoty integrace.
Nanotechnologie se aktivně uplatňuje i v lékařství. Biočipy, které rychle analyzují nemoci pomocí krve nebo slin, jsou toho ukázkovým příkladem a v současnosti se používají v různých diagnostických zařízeních a lékařských technologiích.
Kromě toho se nanotechnologie uplatňuje i v každodenních spotřebních výrobcích, jako je kosmetika, zubní pasta, mýdlo a šampon. Dále je známá „nanosůl“ jako příklad, který využívá vědecký princip, že povrch se zvětšuje s menšími částicemi, a to i při stejné hmotnosti. Byl proveden výzkum s cílem vytvořit extrémně jemné částice, aby bylo možné dosáhnout dostatečně slané chuti i s malým množstvím, a při aplikaci nanotechnologie v potravinách se neustále ověřuje její bezpečnost a účinky na lidský organismus.
Doposud jsme se zabývali definicí pojmu „nano“, metodami pro tvorbu nanomateriálů a různými příklady aplikací nanotechnologií. Očekává se, že nanotechnologie budou do budoucna využívány jako klíčová technologie v ještě širší škále oblastí, včetně polovodičů, umělé inteligence, biotechnologií, baterií nové generace, kvantové technologie a pokročilých materiálů.
Nanotechnologie samozřejmě nemá jen pozitivní stránky.
Vzhledem k tomu, že účinky extrémně malých nanočástic na lidské tělo a životní prostředí nebyly dosud plně objasněny, probíhá průběžný výzkum a hodnocení bezpečnosti. Proto je zásadní plně pochopit potenciální rizika nanotechnologií a zavést vhodné bezpečnostní normy a systémy řízení. Pokud se toto úsilí vyvine společně, nanotechnologie se vyvine v klíčovou technologii, která obohatí budoucí průmyslová odvětví a lidský život.