Super-klein nanomateriale is gereed om ons tegnologie te revolusioneer. Wat hulle anders kan doen: niemand weet regtig nie.
Elke ouderdom het sy wondermateriale. Vir die Victoriaanse was dit rubber. In die 20e eeu was dit plastiek. En vir die gedigitaliseerde 21st eeu, mag dit wel grafen wees.
Het jy al van grafene gehoor? Indien nie, sal jy gou. Dit is een van die nuutste nano-skale materiaal wat uit ons laboratoriums na vore gekom het - en as die New York Times onlangs aangekondig, "dit sal na verwagting amper elke aspek van die lewe verander."
Elke dag leer wetenskaplikes nuwe dinge oor hierdie wonderlike nanomateriaal. Maar nie alles wat hulle hieroor leer nie, is 'n rede vir ongebreidelde optimisme. Soos ander wondermateriale van die verlede, mag grafeen nie heeltemal so wonderlik wees nie.
Wat is Graphene?
Grafene is afgelei van grafiet, dieselfde koolstof-gebaseerde stof wat ons in potlode sit. Maar daar is niks algemeen oor grafene nie. Die atome is verbind in die dunste denkbare laag: 'n heuningkoek rooster wat net een atoom dik is.
'N Laken grafene is so dun, eintlik, volgens die American Chemical Society, kan een gram daarvan 28 sokkervelde dek; 'n klein stukkie is so liggewig dat jy dit op 'n madeliefie kan balanseer sonder om die blare te buig. Dit is ook (nie toevallig) sterker as staal, harder as diamante, en meer geleidend as koper of silikon nie- benewens waterdigte, deursigtige en ongelooflik buigbare.
Jy sal moeilik gedruk word, met ander woorde, om 'n ander materiaal met soveel nuttige eienskappe te vind. Geen wonder dat navorsers oor 'n wye verskeidenheid nywerhede verkrummel om grafen uit ons laboratoriums en in ons lewens te bring nie. Verkope, wat net onder $ 9 miljoen in 2012 was, sal na verwagting 14-vou na $ 126 miljoen deur 2020 spring, volgens Lux Research, 'n firma wat ontluikende tegnologie ontleed.
Redes om versigtig te wees gegewe die lesse van die verlede
Tegniese kenners voorspel dat grafene 'n wye verskeidenheid verbruikersprodukte kan verander, van kondome tot rekenaars na chemiese sensors. "5 Redes Graphene sal jou gadgets vir ewig verander, "Het die NBC-nuus geblaas, met 'n lys wat voorgestel het dat 'n toekoms gevul is met dun slimfone, buigsame rekenaarskerms, mediese toestelle wat kan praat met menslike selle en super-langdurige batterye.
Graphene se vurige kampioene beweer dat dit gebruik kan word om sterker en ligter motors te maak, baie meer doeltreffende sonselle, selfs sintetiese bloed.
Die onbenullige hype het 'n bekende ring daaraan, en ons beywer ons om versigtig te wees, gegewe die lesse van die verlede. Asbes is een keer aangewys as "die magiese mineraal" vir sy vermoë om vlamme te weerstaan; eers later het ons ontdek dat dit eintlik is, 'n moordenaarstof.
Dieselfde verhaal met DDT, wat uiters skadelik was, was dit nie net die muskiete wat die siekte dra nie, maar ook om te vermoor. wildlewe (veral voëls) en mense; met vinyl, wat uiteindelik blyk te wees 'n beduidende hormoon ontwrigter; of met die nie-bioafbreekbare poliëtileen film wat ontbrand het ontelbare verbod-die-sak dryf. Elkeen was ywerig omhels en word wyd gebruik voordat ons ontdek het dit het 'n donker, gevaarlike kant gehad.
Die Collingridge Dilemma
Daar is eintlik 'n term vir hierdie verskynsel, het ek onlangs geleer: die Collingridge Dilemma. Aangewys as David Collingridge, die andersins duister Britse professor wat dit eers in 'n 1980-boek geposuleer het, erken dit die moeilikheid om die negatiewe impak van 'n nuwe tegnologie te voorspel tot tyd en wyl daardie tegnologie wyd gebruik word - dit word soveel moeiliker om die negatiewe aan te spreek en toepaslike middels op te lê. Of, soos Collingridge self dit ingeskryf het Die Sosiale Beheer van Tegnologie,
"Wanneer verandering maklik is, kan die behoefte daaraan nie voorsien word nie; wanneer die behoefte aan verandering blyk, het verandering duur geword, moeilik en tydrowend. "
Wat kan verduidelik waarom, wanneer dit kom by nanomateriale, navorsers probeer om voor die kromme te kom. 'N Aantal navorsingsprogramme is opgerig om die kwessies van nanotegnologie te bestudeer. Byvoorbeeld, sedert 2008 het beide die Omgewingsbeskermingsagentskap en die Nasionale Wetenskapstigting tien miljoene dollars in 'n gesamentlike program aan die Universiteit van Kalifornië, Los Angeles en Duke-universiteit, bekend as die Sentrum vir die Omgewingsimpak van Nanotegnologie (CEIN).
Navorsers volg die soorte vrae wat in die verlede dikwels nie gevra is voordat dit te laat sou wees om enige ernstige probleme wat uit die antwoorde voortspruit, aan te spreek nie. Kan hierdie nuwe materiaal in ons omgewing kom? Wat gebeur as hulle dit doen? Hoe interaksie dit met verskillende plante en organismes? Het hulle toksiese effekte?
Onder andere het hierdie navorsers verskillende nanomateriale in mens- en diereselle getoets, hulle effekte in laboratoriumdiere nagegaan, bestudeer hoe hulle in grond en water optree en die toereikendheid van bestaande wette rakende hul beheer en regulering ontleed. Danksy sulke pogings, "het ons baie meer data opgewek as wat ek ooit gedink het ons sou sewe jaar gelede," sê Andrew Maynard, direkteur van die Universiteit van Michigan se risikovetenskapsentrum, wat al lank gewaarsku het oor die behoefte aan beter toesig oor nanotegnologie. Daar is nog baie belangrike onbeantwoorde vrae, sê hy, maar "ons begin 'n werklike hanteer kry oor wat regtig kommerwekkend is en wat nie regtig so kommerwekkend is nie."
Gevaarlikheid kan baie vorms inneem
Om mee te begin, word dit al hoe meer duidelik dat sommige soorte nanomateriale min of meer omgewings- of openbare gesondheidsrisiko's inhou, sommige stel meer en sommige, veral die nuweres, is steeds basies vraagtekens. Die mees gevaarlike van hulle lyk na sekere nanomateriale wat van silwer, koper of sink afkomstig is, wat maklik in water sowel as selle oplos, wat giftige metale vrystel soos hulle dit doen. Maar gevaarlikheid kan baie vorme aanneem.
Die spesifieke morfologie van 'n nanomateriaal maak 'n groot verskil. Sommige (insluitende grafene) het skerp rande wat deur selwande kan sny. Naaldagtige koolstofnanobuise kan baie soos asbes optree wanneer hulle ingeasem word, wat skadelike longweefsel veroorsaak.
As die nuutste nano-wonder om die toneel te slaan, het grafene net nou net begin om navorsers se aandag te trek. En die eerste bevindinge het reeds 'n paar besorglike tekens opgeduik, onderstreep hoe belangrik hierdie vroeë ondersoeke kan wees. In een 2013 studie, byvoorbeeld, Brown Universiteit ingenieurs het bevind dat grafene velle met skerp kante kan penetreer-en moontlik penetreer-menslike vel-, long- en immuun selle.
Kan ons die Graphene-rewolusie begin sonder om ons gesondheid of die omgewing te benadeel?
In Nog 'n onlangse studie, CEIN-geaffilieerde wetenskaplikes aan die Universiteit van Kalifornië-Riverside het bevind dat grafenoksied-nanopartikels 'n ontstellende omgewingsduur in sekere akwatiese instellings toon. In 'n simulasie van 'n waterdraer het hulle in die sediment sink, waar hulle waarskynlik biodegradeer. Maar in die simulasie van oppervlakwater, soos 'n meer of 'n stroom, het die deeltjies geneig om op dooie blare en ander organiese materiaal te blaas. Swaai in die waterkolom, hulle was soveel meer geneig om geabsorbeer te word deur watermikrobeker-of om in ons watervoorsiening te kom.
Maar daar is natuurlik 'n onderskeid tussen potensiële risiko's en werklike gevare. Soos Sharon Walker, een van die skrywers van die UC-Riverside-studie, my vertel het,
"... ons wil nie rooi vlae soveel insamel om mense in te lig sodat rooi vlae dit nie doen nie het opgewek word. "
Sulke studies bied vervaardigers en beleidmakers 'n vroeë en uiters waardevolle geleentheid om maniere te ontdek om die grafene omwenteling te begin sonder om ons gesondheid of die omgewing in gevaar te stel.
Ek dink David Collingridge sal bly wees.
Hierdie artikel het oorspronklik verskyn Op die aarde
Oor die skrywer
Susan Freinkel is die skrywer van Plastiek: 'n Giftige Liefdeverhaal en Amerikaanse Kastanje: Die Lewe, Dood en Wedergeboorte van 'n Volmaakte Boom. Sy het ook geskryf vir die New York Times, Discover, Smithsonian, Mindful en ander publikasies. Haar belange loop breed: sy is bedek stories wat wissel van gekke koeien siekte tot 'n vitamien behandeling vir bipolêre versteuring, van aanneming tot die geval vir dieretuine tot die strewe om 'n blou roos te ontwikkel. 'N Storie oor 'n siekte wat Kalifornië eikebome pla, het tot haar eerste boek gelei, Amerikaanse Kastanje: Die Lewe, Dood en Wedergeboorte van 'n Volmaakte Boom. Dit het 'n 2008 Nasionale Outdoor Book Award gewen. Nadat sy haarself in die natuurlike wêreld vir die boek gedompel het, het sy haar aandag aan die onnatuurlike wêreld vir haar volgende boek, Plastiek: 'n Giftige Liefdeverhaal.
Aanbevole boek:
Plastiek: 'n Giftige Liefdeverhaal
deur Susan Freinkel.
Plastiek het die moderne wêreld gebou. Waar sal ons wees sonder fietshelms, baggies, tandeborsels en pacemakers? Maar 'n eeu in ons liefdesverhouding met plastiek, ons begin besef dit is nie so 'n gesonde verhouding nie. Plastiek trek op fossiele brandstowwe, verminder skadelike chemikalieë, rommellandskappe en vernietig seelewe. Soos joernalis Susan Freinkel uitwys in hierdie innemende en oogopeningboek, is ons besig om 'n krisispunt te bereik. Ons verdrink in die dinge, en ons moet begin om moeilike keuses te maak. Die skrywer gee ons die gereedskap wat ons nodig het met 'n mengsel van lewendige anekdotes en analise. Plastic wys in die rigting van 'n nuwe kreatiewe vennootskap met die materiaal wat ons is lief vir om te haat, maar kan nie die indruk te leef sonder.
Klik hier vir meer inligting en / of om hierdie boek op Amazon bestel.
