Nanotechnológie
Čo je nanotechnológia?
Nanotechnológia označuje rôznorodú oblasť zahŕňajúcu akékoľvek činnosti na úrovni atómov a molekúl (alebo presnejšie medzi 1 a 100 nanometrami), ktoré môžu mať uplatnenie v reálnom svete. Na zdôraznenie tejto rôznorodosti mnohí ľudia radšej hovoria o nanotechnológiách, než o nanotechnológii.
Spoločným znakom, ktorý využívajú mnohé nanotechnológie, sú zvláštne vlastnosti materiálov, ktoré sa prejavujú pri týchto rozmeroch. Napríklad pri rozdelení istého množstva materiálu na nanočastice sa radikálne zväčší obsah plochy povrchu. Toto má za následok, že materiál sa stáva oveľa reaktívnejší. (To je príčina, prečo sa práškový cukor rozpúšťa vo vode oveľa rýchlejšie ako kockový cukor.) Malá veľkosť – rozmer nanočastíc znamená, že tieto častice môžu vstúpiť do vnútra bunky alebo preniknúť cez kožu.
Tak ako pri každej novej technológii (napríklad parný pohon, elektrina, plasty) môžu byť nové špeciálne vlastnosti, schopnosti veľmi užitočné alebo aj nebezpečné v závislosti od situácie.
Mnohé! Materiály, ktoré poznáme, môžu mať na tejto úrovni nové elektrické, chemické a magnetické vlastnosti.
Môžeme narábať s jednotlivými atómami alebo dokonca vytvoriť maličký motor.
Nanočastice sú maličké kúsky materiálu. Ako sa častice stávajú menšími, ich povrch sa stáva relatívne väčší. To je dôvod, prečo sa práškový cukor rozpúšťa rýchlejšie ako kockový cukor.
Tak, ako pri každej novej technológii (napr. elektrina), môžu byť tieto schopnosti veľmi užitočné, ale aj škodlivé.
Veci sa správajú nezvyčajne. Napríklad:
- zlato, normálne nereaktívne, sa stáva reaktívnejšie a topí sa pri nižšej teplote,
- meď prestáva byť dobrým elektrickým vodičom.
Nanotechnológia je zastrešujúci pojem používaný na označenie každej technológie narábajúcej s objektmi, ktorých veľkosť je aspoň v jednom z rozmerov 1 až 100 nanometrov. Nanočastice sa vyskytujú aj prirodzene. V sedimentačných horninách boli pozorované nanočastice zlata a striebra. Tieto nanočastice vznikajú pri sopečných erupciách. Aj niektoré soli v morskej vode obsahujú nanočastice.
Nanotrubica je ako tenučký plát uhlíka zrolovaného do tvaru valca. Priemer takého valca je niekoľko nanometrov, asi 10 000-krát menej ako ľudský vlas. Odporúčania Kráľovskej vedeckej spoločnosti, Spojené kráľovstvo, 2004
"Podniky a výskumné laboratóriá by mali spracovávať nanočastice a nanotrubice, akoby boli nebezpečné. Mali by hľadať spôsoby, ako redukovať ich výskyt, resp. ich celkom odstrániť z odpadu.“ Toxicita
Nanočastice a nanotrubice majú iné vlastnosti v porovnaní s vlastnosťami tej istej látky vo väčšom meradle. Pretože sú tieto častice také malé, môžu prenikať do buniek a niekedy môžu pôsobiť toxicky.
Kráľovská vedecká spoločnosť (nezávislá vedecká inštitúcia) odporučila, aby sa ľudia vyhýbali vzduchom unášaným nanotrubiciam, kým sa neuskutoční ďalší výskum o ich možnom vplyve na organizmus.
Uhlíkové nanotrubice sú nezvyčajne pevné (100-krát pevnejšie a 6-krát ľahšie ako oceľ) a majú nezvyčajné elektrické vlastnosti.
To je potenciálne užitočné pre dodávanie liečiv, ako aj pre elektrické a mechanické aplikácie.
Do roku 2010 investovali do výskumu nanotechnológií najviac peňazí USA a Japonsko.
Európska únia a Európske krajiny minú na výskum nanotechnológií v rokoch 2010 – 2013 viac ako 4 miliardy eur. Medzi veľkých investorov patria aj veľké rozvinuté krajiny.
Nanočastice striebra sa používajú napríklad v ponožkách na obmedzenie zápachu. Antibakteriálny účinok striebra je podporený relatívne väčšou plochou jeho povrchu na nanoúrovni.
Námorníctvo USA začalo pokrývať trup lodí keramickou nanovrstvou. Toto zabráni morským organizmom obrastať kovové komponenty. Výsledkom je ročná úspora približne 1 milióna na loď.
Magnetické nanočastice môžu priviesť liečivo priamo na miesto, kde má účinkovať.
Liečivo možno uzavrieť do nanotrubíc, ktorých pohyb v tele pacienta môže byť kontrolovaný magnetickým polom zvonku tela pacienta.
Nepatrné častice zlata dodané do fragmentov DNA možno využiť na odhaľovanie choroboplodných organizmov v krvi – napríklad vírusov a baktérií.
Nanoštruktúry možno použiť na uloženie vakcín, ktoré potom nebude potrebné udržiavať v chladničke. Zatiaľ nevieme, čo sa stane, ak sa takéto nanoštruktúry rozdrvia, ale táto otázka už je predmetom výskumu.
Nanočastice železa možno naviazať na rakovinotvorné tkanivo. Pôsobením magnetického poľa možno potom nanočastice železa zahriať a zničiť tak rakovinové bunky.
Životnosť plastickej náhrady rebra je v súčasnosti približne 10 rokov. V prípade pokrytia tejto náhrady keramickou nanovrstvou by sa životnosť predĺžila na 40 rokov. Keramika sa na nanoúrovni vyznačuje oveľa väčšou trvanlivosťou.
Nové osvetľovacie zariadenia využívajúce uhlíkové nanotrubice by mohli znížiť spotrebu elektrickej energie na svietenie až o polovicu.
Nové materiály by mohli znížiť náklady na výrobu solárnych článkov. To by umožnilo rozšíriť výrobu elektrickej energie na ekonomicky významnú úroveň.
Špeciálne nanočastice by mohli byť použité na detoxikovanie znečistenej vody, pôdy alebo vzduchu. Už dnes dokážeme vyrábať membrány s takými malými pórmi, že dokážu z vody odfiltrovať vírusy.
Nanočastice emitujúce (vyžarujúce) svetlo by mohli byť použité na výrobu TV obrazovky tenkej ako papier, takže by ju bolo možné zrolovať podobne ako noviny. Takéto obrazovky by mali len veľmi nízku spotrebu elektrickej energie.
Zdroj:Playdecide