Die kleur van goue nanopartikels in suspensie wissel volgens die grootte van die nanopartikels. Valeg96, CC BY

Wat spreek die woord "nanotegnologie" vir jou op?

Ek het die beste deel van 'n week spandeer praat van die term "nanotegnologie" en of dit 'n regte veld is, 'n regte term of nie.

In sy eenvoudigste sin beteken nanotegnologie om met materiaal te werk op die skaal van een miljardste van 'n meter. Die voorvoegsel "nano" verwys na een miljardste: dit is deel van die wetenskaplike skaal van meting.

Ek gebruik die term nanotegnologie as 'n gerieflike catch-all term om my navorsingsveld te beskryf. My navorsing is om nanopartikels te maak wat as klein kapsules gebruik kan word om dwelms aan selle te lewer. Ek werk met proteïene en 'n reeks goue nanopartikels om hierdie doel te bereik.

Verkoop van nanotegnologie

Soos baie wetenskaplike en akademiese terme, is nanotegnologie (ook bekend as "nano") 'n oorbenutte, oorverhitte term in die massamedia.

Kosmetiese maatskappye adverteer produkte met "nanotegnologie" - miskien hoop om te oordra dat klein robots jou vel herstel. Hierdie produkte is egter meer geneig om net liposome in te sluit - klein, dubbellaagige borrels lipied. Hulle is nanopartikels, nie heeltemal die nano-robotte wat ons van wetenskapfiksie sou sien nie.

Die Tata Nano motor in Indië, en Apple se iPod Nano Muziekspeler gebruik ook die voorvoegsel "nano". Dit het 'n maklike voorvoegsel geword, op dieselfde manier dat "mikro" en "slim" oorbenut en effektief betekenislose bemarkings terme is.

Om dinge verder te kompliseer, is nanotech en nanowetenskap nou populêr sinoniem met "miniatuur robots wat die wêreld in grys goo sal verander"of minuscule onsigbare bedreigings ons gesondheid en omgewing.

Dit is waar daar is 'n paar kommer Om die potensiële omgewingseffekte van onbehoorlik beskikbare nanomateriale. Die toksikologie van nanomateriale en regulatoriese kwessies rondom hul gebruik en beskikking is 'n deurlopende bespreking.

Maar dit is frustrerend as 'n wetenskapskommunikasie en wetenskaplike om die term "nano" op sommige van hierdie maniere te sien - nie vir 'n gebrek aan humor nie, maar as gevolg van die hoeveelheid moeite wat nodig is om hierdie wanopvattings te voorkom, is dit dikwels buite verhouding tot die gemak waarmee hulle word misbruik.

Beteken 'nano' niks?

Is die term nanotegnologie dus van toepassing op alles, en beteken dit dus niks? Terwyl nano 'n modewoord in advertensies en media is, is daar 'n meer spesifieke begrip van wat dit in wetenskap behels, ?of eerder, ingenieurswese.

Nanotegnologie is 'n wye veld wat navorsing en uitvindings dek wat gebruik maak van die kwantum-effekte wat by die nanoskaal plaasvind - dit wil sê op die nanometer of miljardste van 'n metervlak.

As gevolg van die grootte van die materiaal en deeltjies op hierdie vlak, word die kwantum-effekte meer uitgespreek by die nanoskaal, en kan dit gebruik word om heeltemal nuwe, dunner materiale te genereer.

Die term "kwantum effekte"Verwys hier na die eienskappe van die materiaal wat vorm smeltpunt, fluorescensie, elektriese geleidingsvermoë en chemiese reaktiwiteit.

Byvoorbeeld, by die nanoskaal is daar nuwe optiese eienskappe - dit is reaksies tussen lig en die materiaal - wat gebruik kan word vir toepassings soos nanobarcoding.

Nanotegnologie gebruik hierdie eienskappe om nuwe materiale en toestelle te maak ?- ?enigiets van sagte elektronika, plasmoniese superlattices (ultraharde nanomateriale wat met lig reageer), goud, silwer en polimeer nanopartikels, nanowires, ensovoorts.

In werklikheid is biomolekules en virusse die oorspronklike, natuurlike nanotek. Biomolekules soos DNA mag die genetiese kode van die lewe stoor, maar die struktuur van DNA kan gebruik word om nanowires te genereer, en DNA kan as 'n brug tussen deeltjies gebruik word om verbind hulle saam.

Proteïene kan as steiers gebruik word om metaalstrukture bekend te maak metallo-organiese raamwerke Dit kan as filters gebruik word of terapieë, om net twee toepassings te noem.

Ons kan ook materiaal maak van anorganiese materiale soos goud en silwer - daar is nou penne beskikbaar wat u toelaat om nanowire stroombane te teken.

Sunscreen het nanopartikels, en silwer nanopartikels word in baie alledaagse artikels as anti-bakteriese middels gebruik. Lithium batterye gebruik nanotech vir beter berging: in werklikheid is nanotech noodsaaklik vir die verbetering battery prestasie en kapasiteit.

En nanotech is nuttig in miniaturiserende toestelle en verbeter hul prestasie. Ons het nou hand-held-DNA-sequencers wat in die veld gebruik kan word. Ons hoef nie meer monsters terug te stuur na die laboratorium nie en wag vir die uitslae - ons kan DNA op die webwerf orden, danksy die intelligente gebruik van proteïene in miniaturiseerde toestelle.

Die meeste nanotechnavorsing is interdissiplinêr (kombineer verskillende kundigheid), selfs transdissiplinêr (werk in baie wetenskappe). Dit vereis dat jy in chemie (anorganiese en organiese), elektronika, analitiese chemie, oppervlakchemie, proteïenchemie en struktuur, nukleïensuurchemie (beide DNA en RNA), lipiede (vette), en vele ander tegnieke dig.

Dus, dit is dikwels makliker om die vang-alle terme "nanotegnologie" te gebruik wanneer hierdie soort navorsing oor baie dissiplines beskryf word.

Ons gebruik nanoskale eienskappe van materiale, kreatiwiteit en vindingrykheid om nuwe tegnologie, nuwe materiale, nuwe strukture, en miskien in die toekoms, nuwe maniere te skep.

Dink hieraan: as jy toestelle wil krimp, maak jy die komponente van hierdie toestelle kleiner. Nanotegnologie gebruik net nanometer grootte komponente om hierdie toestelle te bou, met behulp van die kwantum effekte wat op hierdie skaal prominent is.

Nanotegnologie trek al hierdie eienskappe saam vir nuttige toepassings.

Nano is nie al 'BS' nie

By die steenkool gesig is navorsing meestal interessante idees wat vervelige optimalisering vereis. probeer om klein items te vervaardig van 'n onderproses (dit is die bou van die nanoskaal) eerder as bo-af (verfyn bestaande materiale).

In die nanotegnologie hoef ons nie groot materiaal in klein stukkies te breek nie, ons probeer om dit van onder af te maak met behulp van chemie. Hierdie soort werk kan vervelig wees, maar as dit vir die eerste keer werk, is dit soos magie.

So nanotech kan soms, soos Elon Musk geïmpliseerde, wees 'n "BS" catch-all term.

Maar dit is ook 'n veld wat baie wetenskaplikes en ingenieurs werk in elke dag, en dat baie universiteite erken. Dit is 'n groeiende, ontluikende veld vol opwindende en intelligente nuwe uitvindings.

Op baie maniere is dit 'n baie ernstige poging om beide organies en anorganies saam te voeg in toestelle wat die pragtige verfynings van die natuur naboots. Dit is moeilik - en opwindend.

Oor Die Skrywer

Upulie Divisekera, PhD-kandidaat, Monash Universiteit

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon