Šiame tinklaraščio įraše nagrinėsime nanotechnologijų koncepciją, kaip jos kuriamos, įvairias taikymo sritis, būsimą potencialą ir apribojimus.

Kas yra nanotechnologija?

„Nano“ yra priešdėlis, reiškiantis vieną milijardinę dalį, kilęs iš senovės graikų kalbos žodžio „nanos“, reiškiančio „nykštukas“. Vienas nanometras (1 nm) yra viena milijardinė metro dalis (10⁻⁹ m) – itin mažas dydis, atitinkantis maždaug šimtą tūkstantųjų žmogaus plauko storio ir palyginamas su kelių atomų dydžiu. Technologija, kuri manipuliuoja materija atominiu ir molekuliniu lygmenimis šioje itin mažoje srityje, vadinama nanotechnologija.
Darbas su medžiagomis nanoskalėje ne tik leidžia gaminti didesnio tikslumo produktus, bet ir realizuoti įvairias funkcijas, kurias buvo sunku pasiekti naudojant esamas technologijas. Dėl šios priežasties nanotechnologijos jungiasi su tokiomis sritimis kaip gyvybės mokslai (BT), informacinės technologijos (IT) ir aplinkos technologijos (ET) ir tampa pagrindine technologija įvairioms aukštųjų technologijų pramonės šakoms, įskaitant puslaidininkius, biotechnologijas, energetiką ir sveikatos apsaugą.

Kaip gaminamos nanomedžiagos?

Nanotechnologijose yra du pagrindiniai nanoskalės medžiagų kūrimo metodai: „iš viršaus į apačią“ ir „iš apačios į viršų“.
„Iš viršaus į apačią“ metodas apima nanoskalės struktūrų kūrimą pašalinant nereikalingas dalis iš didesnių medžiagų. Tipiškas pavyzdys yra fotolitografija. Taikant šį metodą, šviesai jautrus polimeras užtepamas ant tikslinės medžiagos paviršiaus, kuris vėliau apšviečiamas šviesa; ryškalas naudojamas tik apšviestoms vietoms pašalinti, taip suformuojant mikroskopines grandines.
„Iš apačios į viršų“ metodas apima nanomedžiagų surinkimą, atomus arba molekules dėliojant po vieną. Plačiausiai naudojami metodai yra fizikinis garų nusodinimas ir cheminis garų nusodinimas. Abu metodai apima medžiagos tiekimą atominiu arba molekuliniu lygmeniu, kad susidarytų sluoksniai plonų plėvelių pavidalu. Jei tiekiami gryni, nereaktyvūs atomai, tai vadinama fizikiniu garų nusodinimu; jei tiekiamos reaktyviosios medžiagos ir konkretūs atomai arba molekulės kaupiasi cheminių reakcijų metu, tai vadinama cheminiu garų nusodinimu.

Kur naudojama nanotechnologija?

Nanotechnologijos jau naudojamos įvairiuose produktuose ir pramonės šakose. Tipiški pavyzdžiai yra kietieji diskai ir „flash“ atmintis. Naujausiuose atminties įrenginiuose naudojamos tikslios nanoskalės struktūros, siekiant didelio našumo ir integravimo tankio.
Nanotechnologijos taip pat aktyviai taikomos medicinos srityje. Biolustai, kurie greitai analizuoja ligas naudodami kraują ar seiles, yra puikus pavyzdys ir šiuo metu naudojami įvairiuose diagnostikos prietaisuose ir medicinos technologijose.
Be to, nanotechnologijos taikomos kasdieniams vartojimo produktams, tokiems kaip kosmetika, dantų pasta, muilas ir šampūnas. Dar daugiau, „nano druska“ yra žinoma kaip pavyzdys, kuriame naudojamas mokslinis principas, kad paviršiaus plotas didėja, dalelėms mažėjant, net ir esant tai pačiai masei. Buvo atlikti tyrimai, siekiant sukurti itin smulkias daleles, kad net ir su nedideliu kiekiu būtų galima pasiekti pakankamai sūrų skonį, o taikant nanotechnologijas maistui, nuolat tikrinamas jų saugumas ir poveikis žmogaus organizmui.
Iki šiol nagrinėjome „nano“ apibrėžimą, nanomedžiagų kūrimo metodus ir įvairius nanotechnologijų taikymo pavyzdžius. Tikimasi, kad ateityje nanotechnologijos bus naudojamos kaip pagrindinė technologija dar platesniame sričių spektre, įskaitant puslaidininkius, dirbtinį intelektą, biotechnologijas, naujos kartos baterijas, kvantines technologijas ir pažangias medžiagas.
Žinoma, nanotechnologijos turi ne tik teigiamų aspektų.
Kadangi itin mažų nanodalelių poveikis žmogaus organizmui ir aplinkai dar nėra iki galo išaiškintas, atliekami nuolatiniai tyrimai ir saugos vertinimai. Todėl labai svarbu visapusiškai suprasti galimą nanotechnologijų riziką ir nustatyti tinkamus saugos standartus bei valdymo sistemas. Jei šios pastangos bus dedamos kartu, nanotechnologijos taps pagrindine technologija, praturtinsiančia ateities pramonės šakas ir žmonių gyvenimą.