U ovom blog postu istražit ćemo kako nevidljiva nanotehnologija može revolucionirati naš svakodnevni život, a istovremeno predstavljati prijetnju okolišu i našem zdravlju.
Danas postoji veliko zanimanje za nanotehnologiju. Možda se ne čini kao velika stvar, ali samo spominjanje riječi "nano" često povećava cijenu proizvoda. Na primjer, perilica rublja s funkcijom "srebrne nano tehnologije dezinfekcije" postaje puno skuplja od obične perilice rublja. Dakle, što je nanotehnologija?
Prije svega, riječ nano dolazi od grčke riječi „nanos“, što znači „patuljak“. Nanometar (nm) je milijardasti dio metra, otprilike sto tisućina debljine ljudske dlake i otprilike veličine tri do četiri atoma. Postoje mnoge definicije nanotehnologije, ali se mogu sažeti na tri glavna načina. Prvo, to je umijeće izrade mikroskopskih materijala ili strojeva sastavljenih od nanomaterijala; drugo, to je umijeće poboljšanja performansi opreme iskorištavanjem novih fizičkih svojstava koja se pojavljuju samo u nanoskalnoj domeni; i treće, to je umijeće mjerenja i predviđanja prirodnih pojava u mikroskopskoj domeni koje se ne mogu promatrati golim okom.
Kao što vidite, nanotehnologija obuhvaća širok raspon područja. Američka Nacionalna inicijativa za nanotehnologiju (NNI) identificira tri ključna uvjeta za nanotehnologiju. Prvo, istraživanje i tehnološki razvoj moraju se odvijati na atomskoj i molekularnoj razini, u rasponu od oko 1 do 100 nanometara; drugo, uređaji ili sustavi moraju se stvoriti s novim svojstvima i funkcijama koje proizlaze iz ove mikroskopske veličine; i treće, moraju se manipulirati i kontrolirati na atomskoj razini.
Američki fizičar Richard Feynman prvi je prepoznao potencijal nanotehnologije. Naglasio je mogućnost manipulacije na atomskoj razini kada je rekao: „Mogli biste cijelu Enciklopediju Britannicu staviti na glavu čavla.“ Razvojem kvantne mehanike i razvojem skenirajućeg tunelskog mikroskopa (STM) u IBM-u 1981. godine, koji je ostvario rezoluciju na atomskoj skali, nanotehnologija je bila na svom putu. STM je omogućio promatranje nanoskalnih područja koja nisu bila vidljiva konvencionalnim optičkim mikroskopima, a 1986. godine AT&T Bell Labs uspješno je koristio STM za izolaciju i modificiranje atoma. Naknadni razvoji poput skenirajućeg sondnog mikroskopa (SPM) i transmisijskog elektronskog mikroskopa (TEM) otvorili su pristup nanosvijetu.
Ono što razlikuje nanotehnologiju od drugih tehnologija su jedinstvena svojstva koja se pojavljuju samo na nanoskali. Prvo, površinska svojstva postaju primarna odrednica svojstava materijala. Kako se smanjujete na nanoskalu, omjer površine i volumena raste eksponencijalno, što je važno za razne primjene, uključujući katalizu, isporuku lijekova i pohranu energije. Drugo, njihova elektronička, magnetska i optička svojstva kontroliraju kvantni fenomeni. Treće, mikroskopski fizički fenomeni poput Brownovog gibanja igraju dominantnu ulogu, što je usko povezano s nano-zupčanicima, efektima tuneliranja i fenomenima pojedinačnih elektrona.
Zahvaljujući tim karakteristikama, nanomaterijali imaju širok raspon fizičkih svojstava. Na primjer, u optičkim svojstvima, boja se mijenja s veličinom nanočestica. U slučaju metala, one su zlatne pri makro veličinama, ali kada postanu manje od 10 nanometara, izgledaju crveno. Što se tiče kemijskih svojstava, veća površina povećava reaktivnost, poput sterilizacije, koja ima komercijalnu primjenu. Što se tiče mehaničkih svojstava, zabilježen je nagli porast čvrstoće pri određenim veličinama zrna, a što se tiče elektromagnetskih svojstava, magnetska svojstva su maksimalna pri određenim veličinama.
Nanotehnologija je kreativna tehnologija s beskrajnim mogućnostima. Njena primjena pokriva gotovo svaku industriju, uključujući telekomunikacije, zrakoplovstvo i medicinu. U bliskoj budućnosti možemo očekivati proboje u pohrani informacija velikog kapaciteta, ultra jakim materijalima, nanokatalizatorima, preciznim sustavima za dostavu lijekova, genetskoj manipulaciji, ultrafinim uređajima za uklanjanje onečišćujućih tvari i još mnogo toga. Nanotehnologija također ima primjenu u svakodnevnom životu. Na primjer, površine koje se same dekontaminiraju, sustavi za pročišćavanje zraka i personalizirani sustavi za proizvodnju hrane postaju stvarnost.
Zasloni visoke rezolucije, impresivni 3D televizori i realistična umjetnička iskustva također bi mogli biti pokretani nanotehnologijom. No, iza ove svijetle budućnosti kriju se rizici nanotehnologije. Postoji zabrinutost da se ultrafini nanomaterijali mogu nakupljati u ljudskom tijelu ili onečistiti okoliš, a istraživanja su u tijeku.
Glavni primjer je kontroverzna štetnost ugljikovih nanocjevčica. Studije su pokazale da mogu uzrokovati dugoročnu štetu zdravlju ako se nakupljaju u tijelu. Postoje i izvješća da fuleren (C60) može proizvesti slobodne radikale te da titanijev dioksid, čestice dizela itd. postaju toksičniji kako se smanjuju na nanoskalu. Također je bilo izvješća o nanočesticama koje kontaminiraju elektroniku i smanjuju produktivnost, a vladine agencije su počele procjenjivati utjecaj nanomaterijala na okoliš.
To je dovelo do pojave novog područja istraživanja nazvanog nanotoksikologija. Cilj mu je procijeniti toksičnost nanomaterijala i opseg njihovog utjecaja. Na toksičnost utječu mnoge varijable, uključujući kemijski sastav, funkcionalne skupine, površinsku strukturu, topljivost i topljivost, ne samo veličinu čestica, što zahtijeva individualiziranu i preciznu procjenu svakog nanomaterijala.
Zaključno, nanotehnologija ima potencijal dramatično promijeniti ljudski život, ali mora biti popraćena temeljitim istraživanjem i pripremom za svoje rizike. Uravnotežen pogled i znanstveni pristup ključni su kako bi se osiguralo da tehnološki napredak bude koristan za ljude i okoliš.
