Nanotechnologia

Z wielu powodów! Na poziomie nano-rozmiarów materiały, które znamy z codziennego życia, wykazują całkiem nowe właściwości chemiczne, elektryczne i magnetyczne. Inżynierowie manipulują tu pojedynczymi atomami i potrafią z nich zrobić np. nanosilniczki.

Nanocząstki to maleńkie fragmenty materiałów. Im cząstki są mniejsze, tym ich powierzchnia staje się proporcjonalnie większa. Właśnie dlatego cukier puder rozpuszcza się wodzie znacznie szybciej, niż cukier w kryształkach.

Nanocząstki są w stanie przenikać przez ludzką skórę lub do wnętrza pojedynczych komórek organizmu. Podobnie jak w przypadku innych nowych technologii (swego czasu np. elektryczność) właściwości te mogą wiązać się z korzyściami, jak i zagrożeniami.

Substancje zachowują się w bardzo nietypowy sposób, np:
• Złoto (normalnie chemicznie niereaktywne) staje się bardziej reaktywne i topi się przy niższej temperaturze
• Miedź przestaje być dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego

Nanotechnologia to termin-worek, w którym mieszczą się wszelkie technologie bazujące na wykorzystaniu obiektów o rozmiarze od 1 do 100 nanometrów (czyli od jednej stutysięcznej do jednej tysięcznej milimetra)

Nanocząstki złota i srebra można znaleźć w niektórych skałach osadowych. Nanocząstki powstają też w trakcie erupcji wulkanu; zawierają je także niektóre związki soli morskich.

Nanorurki to jakby arkusz węgla zwinięty w maleńką tubę. Nanorurki mają zwykle średnice kilku nanometrów, czyli są 10 tys. razy cieńsze niż ludzki włos.

“Fabryki i laboratoria badawcze powinny obchodzić się z wytwarzanymi nanorurkami tak, jak z innymi ryzykownymi materiałami i zadbać o ich całkowite lub chociaż częściowe usunięcie z wyprowadzanych ścieków”

Nanocząstki i nanorurki z danej substancji mają inne właściwości, niż ta sama substancja chemiczna występująca w tradycyjnej postaci. Ze względu na małe rozmiary, mogą one wnikać do żywych komórek, a przez to okazać się bardziej toksyczne.

Brytyjskie Towarzystwo Królewskie (The Royal Society, niezależna instytucja naukowa), zaleca by unikać powietrza zanieczyszczonego nanorurkami, przynajmniej do czasu przeprowadzenia dokładniejszych badań.

Naukowiec Eric Drexler sugerował, że nano-urządzenia mogłyby się samodzielnie powielać, a przy okazji zużyć na to wszystkie substancje na ziemi. Scenariusz Drexlera szybko uznano za nieprawdopodobny, a i sam autor odżegnuje się obecnie od podobnych pomysłów

Cechuje je niesamowita wytrzymałość (są 100 razy silniejsze i 6 razy lżejsze od stali) oraz nietypowe właściwości elektryczne. Dzięki temu nanorurki można by wykorzystywać do miejscowego dostarczania leków oraz w złożonych urządzeniach elektronicz-nych czy mechanicznych.

W roku 2010 USA i Japonia zainwestują najwięcej pieniędzy. Unia Europejska oraz inne kraje Europy wydadzą ponad 4 biliony euro w trakcie następnych czterech lat. Dużymi inwestorami są również zamożniejsze kraje rozwijające się.

Nanocząstki srebra są wykorzystywane przy produkcji skarpetek i bielizny - zapobiega to powstawaniu przykrego zapachu. Antybakteryjne właściwości srebra są w tym przypadku znacznie silniejsze dzięki proporcjonalnie większej łącznej powierzchnii nanocząstek.

Amerykańska Marynarka Wojenna zdecydowała się pokrywać swoje statki powłoką z ceramicznymi nanocząsteczkami. Zapobie-ga to przywieraniu morskich organizmów do metalowych elementów i pozwala zaoszczędzić ok. miliona dolarów rocznie na kosztach utrzymania jednostek.

Magnetyczne nanocząstki mogłyby doprowadzać cząstki leku do ogniska choroby. Wypełnione lekiem nanocząstki można by sterować z zewnątrz tak, by trafiły we właściwe miejsce organizmu.

Nanocząstki złota przyczepione do fragmentów nici DNA można by wykorzystywać do wykrywania chorobotwórczych mikroorganizmów, np. wirusów i bakterii znajdujących się we krwi.

Porcje szczepionek można by opakowywać w specjalne nano-kapsułki, dzięki czemu ich przechowywanie nie wymagałoby lodówek i niskiej temperatury. Obecnie trwają badania nad tym, co stałoby się ze szczepionką w przypadku uszkodzenia takich specjalnych kapsułek.

Nanocząstki żelaza można by zmusić do połączenia z komórkami nowotworowymi. Po podgrzaniu za pomocą pola elektromagnetycznego można by zniszczyć tkankę nowotworową.

Stosowane dziś metalowe protezy stawu biodrowego wytrzymują ok. 10 lat. Gdyby pokrywać je ceramiczną powłoką, ich żywotność wzrosła by do ok. 40 lat dzieje się tak, gdyż materiały ceramiczne zyskują w nanoskali niespotykaną wytrzymałość.

Nowe świetlówki oparte na węglowych nanorurkach pozwoliłyby na oszczędności energii elektrycznej rzędu 50%

Zastosowanie nowych materiałów pozwoliłoby na znaczne obniżenie kosztów produkcji baterii słonecznych. Dzięki temu kolektory słoneczne zyskałyby znacznie na popularności jako ekonomiczne i ekologiczne źródło energii.

Specjalne nanocząstki można by wykorzystywać do uzdatniania wody, skażonej ziemi czy nawet powietrza. Już dzisiaj potrafimy robić filtry o nano-otworkach, dzięki którym możemy skutecznie oczyszczać wodę z chorobotwórczych wirusów.

Nanomateriały emitujące światło mogłyby posłużyć do budowy telewizorów o grubości kartki papieru, które moglibyśmy zwijać jak gazetę. Urządzenia te korzystałyby z prądu o niskim napięciu, przez co byłyby niezwykle energooszczędne.