Νανοτεχνολογία και μικρά «θαύματα»

Δευτέρα, 02 Μαρτίου 2020, 10:Μαρ
Νανοτεχνολογία και μικρά «θαύματα» Νανοτεχνολογία και μικρά «θαύματα»

Σε περίπτωση που αναρωτιέστε ακόμη, ναι, η Νανοτεχνολογία έχει μπει για τα καλά στη ζωή μας! Και αν δεν φαντάζεστε καν το πόσο πολύ, αρκεί να αναφέρουμε πως οι εφαρμογές της επεκτείνονται από το «έξυπνο» κινητό μας μέχρι την οδοντόκρεμα που χρησιμοποιούμε.

Τι είναι λοιπόν η Νανοτεχνολογία;

Ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Το «νανο» αναφέρεται στο νανόμετρο (nm), αυτή την ιδιαίτερα μικρή μονάδα μέτρησης μήκους. Συγκεκριμένα το ένα νανόμετρο είναι ένα δισεκατομμύριο φορές μικρότερο του ενός μέτρου. Για να κατανοήσουμε λίγο καλύτερα το πόσο μικρή είναι η νανοκλίμακα, αρκεί να φανταστούμε πως ένα φύλλο χαρτιού Α4 έχει πάχος περίπου 100.000 νανόμετρα και μια τρίχα από τα μαλλιά ενός ανθρώπου διάμετρο περίπου 80.000 νανόμετρα. Η Νανοεπιστήμη λοιπόν, μελετά την ύλη που έχει πάρα πολύ μικρές διαστάσεις, συνήθως από 1 έως 100 nm.

Ο Feynman και η αρχή

Η αρχή έγινε το 1959 με την διάσημη ομιλία του νομπελίστα φυσικού Richard Feynman με τίτλο «Υπάρχει πολύς Χώρος στον Πάτο» (“There’s plenty of Room at the Bottom”) η οποία άνοιξε το δρόμο για την μελέτη σε μικρότερη κλίμακα και συγκεκριμένα σε ατομικό επιπέδο. Επίσημα, ο όρος «Νανοτεχνολογία» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Norio Taniguchi το 1974. Το πεδίο της Νανοτεχνολογίας, ξεκίνησε δειλά-δειλά να αναπτύσσεται μετά την ομιλία του Feynman μέχρι που εκτοξεύτηκε τις τελευταίες δεκαετίες μετά την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων που έκαναν δυνατή την απεικόνιση των νανοσωματιδίων. Ας μην ξεχνάμε, πως η Νανοεπιστήμη λειτουργεί σε μια κλίμακα 1000 φορές μικρότερη από όσα μπορεί να «δει» ένα κλασικό οπτικό μικροσκόπιο καθώς και 2000 φορές μικρότερη από όσο μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι.

Τι κάνει την Νανοκλίμακα τόσο σημαντική;

Οι ιδιότητες των υλικών στην νανοκλίμακα, αλλάζουν ριζικά σε σχέση με αντίστοιχες δομές μεγαλύτερου μεγέθους, και σε πολλές περιπτώσεις ενισχύονται χαρακτηριστικά. Εκμεταλλευόμενοι τις βελτιστοποιημένες αυτές ιδιότητές τους, μπορούν να κατασκευαστούν υλικά με αυξημένη αντοχή, μικρότερο βάρος, ή με πολύ καλύτερη απόδοση.

Σήμερα, χρησιμοποιούμε όλοι μας την Νανοτεχνολογία πολύ περισσότερο από όσο νομίζουμε. Μας διευκολύνει ακόμη και διαβάζοντας αυτό το άρθρο, είτε στο κινητό μας είτε στον υπολογιστή μας, καθώς τα περισσότερα ηλεκτρονικά που κατασκευάζονται πλέον αποτελούνται από προηγμένα νανο-υλικά. Σημαντική είναι η συμβολή της και στην Ιατρική, καθώς συναντάται σε καινοτόμες μεθόδους διάγνωσης και φάρμακα. Ακόμη, νανο-υλικά περιέχονται στα περισσότερα προϊόντα καθημερινής χρήσης όπως ρούχα ή φαρμακευτικά και καλλυντικά προϊόντα.

Νανοτεχνολογία και Περιβάλλον

Ένας από τους σημαντικότερους κλάδους στον οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί η Νανοτεχνολογία είναι το περιβάλλον, με εφαρμογές όπως οικολογικές κυψελίδες καυσίμου αυτοκινήτων, αφαίρεση ρύπων από το νερό και την ατμόσφαιρα ή χρήση της σε Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας όπως τα φωτοβολταϊκά κελιά. Ακόμη, εκτενής είναι η χρήση της στην «πράσινη» κατάλυση, μια βιομηχανικά αναγκαία χημική διεργασία, που αποτελεί βασική αρχή της Πράσινης Χημείας. Η Πράσινη χημεία ή βιώσιμη χημεία, είναι μια νέα φιλοσοφία επιστημονικής έρευνας που ενθαρρύνει τη σχεδίαση προϊόντων και διεργασιών που ελαχιστοποιούν τη χρήση και τη δημιουργία επικίνδυνων ουσιών.

Ποιοι κίνδυνοι υπάρχουν;

Αν και τα πλεονεκτήματα της Νανοτεχνολογίας είναι αμέτρητα και η σημαντικότητά της αδιαμφισβήτητη, δυστυχώς υπάρχει και η άλλη όψη του νομίσματος. Λόγω του μικρού μεγέθους τους, τα νανοσωματίδια είναι πολύ εύκολο να διαπερνούν τις βιολογικές μεμβράνες ή να καταλήγουν στο νερό και να παρουσιάζουν τοξικότητα για τον άνθρωπο και το οικοσύστημα. Επιπλέον, σε πολλές περιπτώσεις μπορεί να οδηγήσουν στην παραγωγή ελευθέρων ριζών, που είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες καθώς σε υψηλή συγκέντρωση ευθύνονται για βλάβες των οργανισμών που σχετίζονται με την οξειδωτική καταπόνηση. Αν και τα νανο-υλικά χρησιμοποιούνται αρκετά χρόνια, δεν υπάρχει ακόμη σαφές νομικό πλαίσιο για την ανακύκλωση και διαχείριση των υλικών αυτών μετά τη χρήση τους. Οι έρευνες προς το παρόν, στρέφονται προς την βελτιστοποίησή τους, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η πιθανή τοξικότητα που εμφανίζουν ώστε να καταστεί η χρήση τους απολύτως ασφαλής στο μέλλον.

Κάτι τελευταίο! Η επιστημονική μελέτη σε τόσο μικρή κλίμακα, ήρθε ως φυσική εξέλιξη. Η έμπνευση για την ανάπτυξη όλων αυτών των εφαρμογών δεν θα μπορούσε παρά να προέρχεται από την ίδια τη φύση. Εφαρμογές όπως χρώματα επικάλυψης, για παράδειγμα, είναι εμπνευσμένες από το φαινόμενο του λωτού που απομακρύνει το νερό από την επιφάνειά του συμπαρασύροντας τις ακαθαρσίες.

Σας άρεσε; Μοιραστείτε το!

    Πηγές
    • https://nanotechnology.americanchemistry.com/Nanotechnology-Timeline/
    • Karthick, B., and Ramesh Maheshwari. "Lotus-inspired nanotechnology applications."Resonance12 (2008): 1141-1145.
    • https://www.nature.com/articles/nnano.2009.356
    • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9783527656875
    • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3425166/
    • https://books.google.gr/books?hl=el&lr=&id=8AOaDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA483&dq=nanoparticles+toxicity&ots=pJ8UHV8Ec8&sig=CQGjJeTH2Hu1smmj-qsC474YOOg&redir_esc=y#v=onepage&q=nanoparticles%20toxicity&f=false
    • https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-98482-7_1

Βαθμολογήστε αυτό το άρθρο

(7 ψήφοι)

Περισσότερα σε αυτή την κατηγορία: