Nanotehnologija - čudesno dobre ili opasne čestice

Nanotehnologija – čudesno dobre ili opasne čestice

Nanotehnologija - čudesno dobre ili opasne čestice
Nanotehnologija bi mogla promijeniti svijet, no nitko još ne zna koliko su dobri ili loši dosezi čestica koje potenciraju ili mijenjaju svojstva materijala.

 

 

 

 

 

 

 

 

Nanotehnologija je znanost koja kreira materijale od samo jedne molekule ili atoma. Jedan nanometar je milijarditi dio metra ili, recimo, 60 tisuća puta manji od jedne vlati!

Primjena nanotehnologije uključuje znanstveno – fantastične koncepte, od nanorobota – sićušnih strojeva koji bi mogli putovati kroz ljudsko tijelo i uništavati viruse ili stanice raka – do sustava pohranjivanja podataka veličine kocke šećera u koju bi moglo biti spremljeno doslovno sve što je ikad napisano!

U američkom znanstveno – fantastičnom filmu iz 1996. godine pojavljuju se minijaturni nanoroboti koji plivaju kroz ljudsko tijelo i “popravljaju” oštećene stanice i tkiva. U to je doba takva mogućnost bila samo mašta, ali danas u SAD – u, ali i u čitavom svijetu velikom brzinom razvija se nova znanost koja bi u budućnosti mogla omogućiti i takve medicinske tretmane.

Nanotehnologija, manipulacija atomima i molekulama na udaljenostima mjerljivim u nanometrima, mogla bi čovjeku dati moć kojom će prepravljati prirodu prema svojim potrebama, kao što dijete slaže lego kockice. Znanstvenici su nanotehnologiju već proglasili prvom velikom znanstvenom revolucijom u 21. stoljeću, koja bi mogla ljudskom rodu otvoriti nove čudesne svjetove.

Evolucija shvaćanja strukture materije traje od oko 400. godine prije Krista i pojave atomizma, da bi dvadesetih godina prošlog stoljeća postalo jasno da smo mi sami i sve oko nas sazdani od svega 92 različita atoma. Kroz sve to vrijeme, a i dan danas, ljudi stvaraju svoje alate i pomagala za život “grubom” obradom različitih sirovina, rezanjem, bušenjem, poliranjem, varenjem, tokarenjem, itd.

Kako je sve na koncu sastavljeno od atoma i molekula, postavilo se pitanje je li moguće naprosto uzeti odgovarajuće atome i molekule i složiti što što nam treba. Prije tridesetak godina znanstvenik Eric Drexler sa Stanforda potaknuo je razvoj molekularne nanotehnologije koja se temelji na konceptu kontrole pozicioniranja atoma i ostvarenja samoumnožavanja molekularnih spojeva. Cilj je bio stvaranje bilo koje željezne strukture u skladu sa zakonima fizike i kemije, postavljanjem svakog pojedinačnog atoma na odgovarajuće mjesto a da pritom sve bude i ekonomično.

Stvaranje nanospojeva još je daleka budućnost, no puno toga ukazuje da su tako sićušni strojevi mogući. Ako se ostvare mogli bi jednog dana imati superkompjutore džepne veličine ili, u medicini, sićušne molekularne mehanizme koji bi mogli popravljati bolesne stanice. Utjecaj te nove tehnologije već je sve prisutan pa se aplicira u područjima poput elektronike, robe široke potrošnje, medicine, naftne industrije i sigurnosne opreme.

Primjena u proizvodima

U nanotehnološku utrku danas je u svijetu uključeno blizu 2000 tvrtki, od čega je više od polovice iz SAD – a. Važnost ulaganja u istraživanje i razvoj nanotehnologije potvrđuje i podatak da od 40 tvrtki čiji uspjesi ili neuspjesi utječu na Dow Jones Industrial Average njih 63 posto već ulaže u nanotehnologiju.

“Mijenja se i razumijevanje nanotehnologije. Ne govori se više o malenim robotima koji operiraju ili uništavaju. Podrazumijeva se kako je nanotehnologija svuda oko nas”, smatra analitičar David Tansley iz Deloitta. Ističe kako je nanotehnologija prisutna u mnogim industrijskim granama i proizvodima kao što su lijekovi, računalni diskovi, kreme za sunčanje, automobilske gume.

Među zanimljivim tehnološkim otkrićima koja se temelje na nanotehnologiji su i posebne baterije za mobilne telefone koje će moći pretvarati kemijsku energiju iz vodika u ćelijama u električnu energiju koja će napajati mobilne telefone i druge uređaje. Stoga, ako vam netko u budućnosti kaže kako ide “natočiti” svoj mobilni telefon, nemojte pomisliti da je poludio. Stručnjaci tvrde kako će nove baterije, za razliku od standardnih Li ion kakve danas koristimo u mobilnim telefonima, biti moguće napraviti u najrazličitijim oblicima. Ipak, i s nanotehnologijom valja biti oprezan jer još nije utvrđen utjecaj na okoliš novih materijala.

Siva zona svijeta

Znanstvenici i udruge za zaštitu bioraznolikosti i okoliša sukobljavaju se oko novih tehnologija koje djeluju na mikroskopskim veličinama, a taj sukob mogao bi usporiti razvoj područja nanotehnologije. Primjena nanotehnologije uključuje znanstvenofantastične koncepte, od nanorobota – sićušnih strojeva koji bi mogli putovati kroz ljudsko tijelo i uništavati viruse ili stanice raka – do sustava pohranjivanja podataka veličine kocke šećera u koju bi moglo biti spremljeno doslovno sve što je ikad napisano.

No, oni koji se protive prebrzom razvoju nanotehnologije, tvrde da bi jedna od posljedica te tehnologije mogla biti i uništavanje prirodnog okoliša, uključujući i oslobađanje nanomaterijala koji bi mogao izazvati bolesti kojih nikada prije nije bilo.

Neki kritičari opisuju scenarij u kojem trilijuni samorazmnožavajućih nanorobota izmiču ljudskoj kontroli i pretvaraju svijet u “sivu zonu”. Zastrašujući scenariji mogli bi potkopati javnu potporu razvoju nanotehnologije, misle neki, pa se tako vidi sve veći jaz između znanosti i etike. Taj sukob je već uzeo maha, pa zato neke organizacije predlažu uspostavu moratorija na komercijalnu proizvodnju nanomaterijala, dok ne završi globalni proces ocjene socioekonomskih, zdravstvenih i ekoloških implikacija upotrebe te tehnologije.

Procjenjuje se da bi nanotehnologija do 2015. godine mogla pokrenuti gospodarsku “revoluciju” vrijednu milijarde dolara, doslovno u svim sektorima gospodarstva. Kad se to dogodi, postavlja se pitanje, tko će kontrolirati nanotehnologiju?

Mnogi su znanstvenici mišljenja kako se krećemo prema sličnom razvoju događaja kao i u slučaju genetski modificirane hrane. To bi bilo vrlo žalosno, jer bi potencijalne koristi od nanotehnologije mogle biti prerano odbačene.

Profiti bez granica

Neki od proizvoda koji se temelje na nanotehnologiji i hlače su Dockers koje su otporne na mrlje, te sredstva za poliranje automobila koja traju mnogo duže od uobičajenih voskova. Na nanotehnologiji se temelje i CD – ROM – ovi, prozirne kreme za zaštitu od sunca, leće za oči otporne na ogrebotine, nanokozmetika te brojna sportska oprema. Profiti koje može generirati nanotehnologija nemaju granica, procjenjuju analitičari. Ne dogodi li se neki negativni obrat, ta bi znanost po stupnju inovativnosti i profita mogla postati Internet 21. stoljeća. General Electric, BASF, Nestle, Unilever, PepsiCo, Heinz i Mars samo su neke od kompanija koje razvijaju proizvode temeljene na toj tehnologiji. Ali, osim velikih kompanija kojima je ta nova tehnologija samo jedno od područja djelovanja, nanotehnologijom se bave i male kompanije kao što su Nanosys i Nano Tex, te sveučilišta i vlade. Uz SAD, ekonomija još jedne zemlje sve je više orijentirana na nanotehnologiju. Riječ je o Japanu čija industrija sve više ulaže u njezino istraživanje.

Obzirom da je nanotehnologija znanost koja kreira materijale od samo jedne molekule ili atoma (jedan nanometar je milijarditi dio metra ili, recimo 60 tisuća puta manji od jedne vlati), ta se znanost fokusira na stvaranje materijala koji će druge proizvode učiniti manjima, bržima i jačima, a može se rabiti u procesu konverzije vode i svjetlosti u proizvodnji hidrogena ili u superjakim laganim materijalima. Diode za emitiranje svjetlosti koje proizvodi GE mogle bi zamijeniti kućnu rasvjetu i smanjiti potrošnju električne energije za 10 posto.

Ono što znanstvenici predviđaju da će se posebice razvijati u idućim godinama je nanotehnologija, poglavito u borbi protiv klimatskih promjena. Nanočestice, jedinstveni materijali, mogu biti manipulirani u izradi novih materijala s potpuno jedinstvenim svojstvima. Neki bolje provode struju, neki su lakši ili čvršći ili trajniji. Nanomaterijali bi tako mogli pomoći u smanjenju ispuštanja stakleničkih plinova, mnogo obećavaju na polju obnovljive energije, posebice sunčeve energije. Jedna od tehnologija koje se razmatraju je takozvana tehnologija Rolltoroll gdje se solarne ćelije mogu otisnuti na fleksibilne površine pa ih ne samo to čini vrlo jeftinima, nego to također znači da se te nove solarne ćelije mogu koristiti na nove, inovativne načine. One postaju dostupne i energetski mnogo učinkovitije. I tako će materijali nano veličine moći poboljšati postojeće tehnologije u cilju ublažavanja posljedica klimatskih promjena.

U godinama koje su pred nama nanotehnologija će se vjerojatno koristiti za filtriranje vode što će pridonijeti očuvanju prirode te rješenju svjetske krize vezane uz manjak pitke vode.

Najveći prodor u medicinu i telekomunikacije

Nanotehnologiju treba koristiti kao tehnologiju koja će omogućiti veliki napredak tehnologije, osobito u medicini, smatraju brojni znanstvenici. Da bi se stvorili materijali za bolji život, kao što je gorivo koje nije štetno za ozonski omotač. Također i za elektroničke uređaje, optiku, ali i u druge svrhe na vrlo precizan način. To znači da će tvornice elektroničkim putem moći mijenjati boje materijala, a jedan od načina upotrebe nanotehnologije jest i u vojsci. Naime, vojne bi uniforme mogle mijenjati boju u ultraljubičastu bez presvlačenja. No, u medicini ona bi mogla ponuditi nevjerojatne napretke.

“Nanotehnologija u medicini omogućit će raniju i bolju dijagnozu kao i bolje liječenje koje će se kombinirati s raznim i preciznim opskrbljivim lijekovima”, smatra profesor John Ryan, voditelj Bionanotehnološkog centra na sveučilištu Oxford i dodaje: “Minimalistički sustavi koji se očekuju od nanotehnologije medicini će ponuditi osjetljive alate koji će se koristiti u zahtjevnim operativnim zahvatima, a prvo će se početi koristiti u naprednim zemljama.”

Nanotehnologija će iskorijeniti žičane i optičke kablove za telekomunikaciju, te će se nastaniti u mobilnim telefonima, a mnogi su se gigantski proizvođači već uključili u razvoj nanotehnologije.

“Smatramo da će najveći ulazak nanotehnologije biti u proizvodnji novih materijala”, kaže Troy Kirkpatrick iz GE Global Research. “Materijali koje razvija nanotehnologija ponudit će čak i antikorozivne materijale za izradu hidro – električnih turbina, te nanomembrane za brže filtriranje vode.”

Tvrtka GE istražuje i mogućnosti nanokeramike s ekstremnom snagom, no vrlo lagane. Zbog molekularne strukture takvih materijala nanokeramički materijal činit će zrakoplov 10 posto učinkovitijim i koristit će manje energije od današnjih zrakoplova.

“Pogledate li svijet računalnih čipova, vidjet ćete da glavni razlog nije kako ih učinit bržima. Problem je što oni dovoljno brzo rade, ali trebaju bolji materijal kako bi se kontroliralo zagrijavanje”, kaže Kirkpatrick. Koristeći materijale s dijelovima nanotehnologije, kompanija GE planira proizvesti čipove koji mogu bolje transferirati zagrijavanje te tako učiniti procesorski sistem efektivnijim.

“To je tek početak, ali želimo pokazati kako nanotehnologija može pronaći način kako koristiti znanost”, kaže Troy Kirkpatrick.

Stručnjaci kažu da iako je nanotehnologija budućnost, to će biti evolucijski proces s dosad već nekim poznatim sustavima i uređajima, ali i strahovima. i dok će primjerice medicinski senzori koje će donijeti nanotehnologija moći pratiti naše psihičko stanje tijekom 24 sata i stvoriti podatke koji će se vrlo jednostavno prenijeti na računalo, jedna druga fantastična ideja nikad neće biti realizirana. Riječ je o replikatoru, o kojem profesor Mark Welland, glavni profesor znanstvenog laboratorija na sveučilištu Cambridge kaže:

“Kompleksan dizajn koji je potreban za molekularan stroj dovoljno je zahtjevan, ali i loš., i znamo da nećemo tako skoro raditi na replikatoru jer smo svjesni da bi se on uvelike iskorištavao. No, treba znati da se nikada ne bi mogla dizajnirati voda putem replikatora…”

Jedan od strahova znanstvenika vezan za replikator jest i da bi se putem tog uređaja mogli replicirati manji virusi koje se ne bi moglo kontrolirati. I Eric Drexler, koji se smatra ocem nanotehnologije, distancirao se od ideje replikatora molekula…