Varför Nanoteknik är mer än bara ett Buzzword

Varför Nanoteknik är mer än bara ett Buzzword Färgen på guld nanopartiklar i suspension varierar beroende på storleken på nanopartiklarna. Valeg96, CC BY

Vad uttrycker ordet "nanoteknik" för dig?

Jag har tillbringat den bästa delen av en vecka talar om termen "nanoteknik" och om det är ett riktigt fält, en riktig term eller inte.

I sin enklaste mening innebär nanoteknologi att man arbetar med material på en miljard miljarder meter. Prefixet "nano" avser en miljard: det är en del av den vetenskapliga måttskalan.

Jag använder termen nanoteknologi som en praktisk fångst-all term för att beskriva mitt forskningsområde. Min forskning handlar om att göra nanopartiklar som kan användas som små kapslar för att leverera droger till celler. Jag jobbar med proteiner och en rad guld nanopartiklar för att försöka uppnå detta mål.

Försäljning av nanoteknik

Liksom många vetenskapliga och akademiska termer är nanoteknologi (även känd som "nano") en överanvänd, överhypad term i massmedia.

Kosmetiska företag marknadsför produkter med "nanoteknik" - kanske hoppas kunna förmedla att små robotar reparerar din hud. Men dessa produkter är mer benägna att bara inkludera liposomer - små dubbellagda bubblor av lipid. De är nanopartiklar, inte riktigt nano robotar vi skulle föreställa oss från science fiction.

De Tata Nano bil i Indien och Apples iPod Nano musikspelare använder också prefixet "nano". Det har blivit ett bekvämt prefix, på samma sätt som "mikro" och "smart" är överutnyttjade och effektivt meningslösa marknadsföringsvillkor.

För att komplicera saker ytterligare, är nanoteknik och nanovetenskap nu populärt synonymt med "miniatyrrobotar som gör världen till grå goo"Eller minsta osynliga hot till vår hälsa och miljö.

Det är sant att det finns några oro kring potentiella miljöeffekter av felaktigt avsedda nanomaterial. Toxikologin hos nanomaterial och regleringsfrågor kring användningen och bortskaffandet är en pågående diskussion.

Men det är frustrerande som en vetenskapskommunikator och forskare att se termen "nano" som används på några av dessa sätt - inte för brist på humor men på grund av den mängd ansträngning som krävs för att motverka dessa missuppfattningar är ofta oproportionerlig till det lätthet med vilket de missbrukas.

Betyder "nano" ingenting?

På så sätt gäller termen nanoteknologi allting och betyder därför ingenting? Medan nano är ett buzzword i reklam och media, finns det en mer specifik förståelse för vad det innebär i vetenskapen - eller snarare, teknik.

Nanoteknologi är ett brett område som täcker forskning och uppfinningar som utnyttjar de kvanteffekter som inträffar vid nanoskalan, det vill säga på nanometer eller miljarder meter.

På grund av storleken på material och partiklar på denna nivå, kvanteffekterna blir mer uttalade vid nanoskalan och kan användas för att generera helt nya, tunnare material.

Termen "kvanteffekter"Här avser materialets egenskaper som formar smältpunkt, fluorescens, elektrisk ledningsförmåga och kemisk reaktivitet.

Till exempel vid nanoskala finns det nya optiska egenskaper - det vill säga reaktioner mellan ljus och material - som kan användas för applikationer som nanobarcoding.

Nanoteknik använder dessa egenskaper för att tillverka nya material och apparater - allt från mjuk elektronik, plasmoniska superlattices (ultratunna nanomaterial som interagerar med ljus), guld, silver och polymer nanopartiklar, nanotrådar och så vidare.

I själva verket är biomolekyler och virus den ursprungliga, alla naturliga nanotekniken. Biomolekyler som DNA kan lagra livets genetiska kod, men DNA-strukturen kan användas för att generera nanotrådar och DNA kan användas som en bro mellan partiklar till anslut dem tillsammans.

Proteiner kan användas som byggnadsställningar för att göra metallstrukturer kända som metallo-organiska ramar som kan användas som filter eller för att leverera terapier, för att bara nämna två applikationer.

Vi kan också göra material från oorganiska material som guld och silver - det finns nu pennor tillgängliga som gör att du kan rita nanotrådar.

Solskyddsmedel har nanopartiklar och silver nanopartiklar används som antibakteriella medel i många vardagliga föremål. Litiumbatterier använder nanotech för bättre lagring: i själva verket är nanotech kritisk för att förbättra batteri prestanda och kapacitet.

Och nanotech är användbart i miniatyriseringsenheter och förbättrar deras prestanda. Vi har nu handhållna DNA-sekvenser som kan användas i fältet. Vi behöver inte längre skicka prover tillbaka till labbet och vänta på resultaten - vi kan sekvensera DNA på plats tack vare den intelligenta användningen av proteiner i miniatyriserade enheter.

Den flesta nanoteknikforskningen är tvärvetenskaplig (kombinerar olika kunskaper), även tvärvetenskaplig (fungerar inom många vetenskapsområden). Det kräver att du gräver i kemi (oorganisk och organisk), elektronik, analytisk kemi, ytkemi, proteinkemi och struktur, nukleinsyrakemi (både DNA och RNA), lipider (fetter) och många fler tekniker.

Så det är ofta lättare att använda "catch-all term" nanoteknik "när man beskriver denna typ av forskning som involverar många discipliner.

Vi använder nanoskala egenskaper av material, kreativitet och uppfinningsrikedom för att skapa ny teknik, nya material, nya strukturer, och kanske i framtiden nya sätt att vara.

Tänk på det här sättet: Om du vill minska enheterna gör du komponenterna i dessa enheter mindre. Nanoteknik använder bara nanometerstorlekskomponenter för att bygga dessa enheter, med hjälp av kvanteffekterna framträdande i denna skala.

Nanoteknik samlar alla dessa funktioner för användbara tillämpningar.

Nano är inte alla "BS"

På kolytan är forskning mestadels intressanta idéer som kräver tråkig optimering. försöker att tillverka små föremål från en bottenprocess (det vill säga byggnad vid nanoskalan) i stället för överst (raffinering av befintliga material).

I nanoteknik behöver vi inte bryta stora material upp i små bitar, vi försöker generera dem från botten upp med kemi. Denna typ av arbete kan vara tråkigt, men när det fungerar för den första tiden, är det som magi.

Så nanotech kan, ibland, som Elon Musk underförstådd, vara en "BS" catch-all term.

Men det är också ett fält som många forskare och ingenjörer arbetar i varje dag, och som många universitet erkänner. Det är ett växande, växande fält fullt av spännande och intelligenta nya uppfinningar.

På många sätt är det ett verkligt allvarligt försök att korsa både organiska och oorganiska tillsammans i enheter som efterliknar de utsökta förädlingarna av naturen. Det är svårt - och spännande.Avlyssningen

Om författaren

Upulie Divisekera, doktorand, Monash University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{AmazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = nanoteknologi; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}