De kleur van gouden nanodeeltjes in suspensie varieert afhankelijk van de grootte van de nanodeeltjes. Valeg96, CC BY

Wat roept het woord 'nanotechnologie' voor je op?

Ik heb het beste deel van een week doorgebracht praten over de term "nanotechnologie" en of het een echt veld is, een echte term of niet.

In de eenvoudigste zin betekent nanotechnologie werken met materialen op de schaal van een miljardste van een meter. Het voorvoegsel "nano" verwijst naar een miljardste: het maakt deel uit van de wetenschappelijke meetschaal.

Ik gebruik de term nanotechnologie als een handige verzamelnaam om mijn onderzoeksgebied te beschrijven. Mijn onderzoek is naar het maken van nanodeeltjes die kunnen worden gebruikt als kleine capsules om medicijnen aan cellen af ​​te leveren. Ik werk met eiwitten en een reeks gouden nanodeeltjes om dit doel te bereiken.

De verkoop van nanotechnologie

Zoals veel wetenschappelijke en academische termen, is nanotechnologie (ook bekend als "nano") een veel gebruikte, overhyped term in de massamedia.

Cosmetische bedrijven adverteren producten met "nanotechnologie" - misschien in de hoop dat de kleine robots uw huid herstellen. Het is echter waarschijnlijker dat deze producten alleen liposomen bevatten - kleine, dubbelgelaagde bubbels van lipiden. Het zijn nanodeeltjes, niet echt de nanorobots die we uit science fiction zouden zien.

De Tata Nano auto in India en die van Apple iPod Nano muziekspeler ook het voorvoegsel "nano" gebruiken. Het is een handig voorvoegsel geworden, op dezelfde manier dat 'micro' en 'slim' te veel worden gebruikt en effectief zinloze marketingvoorwaarden zijn.

Om de zaken nog ingewikkelder te maken, zijn nanotech en nanoscience tegenwoordig in de volksmond synoniem met "miniatuurrobots die de wereld in grijze goo veranderen"Of minuscule onzichtbare bedreigingen naar onze volksgezondheid en Milieu.

Het is waar dat er een paar zijn bezorgdheid rond de mogelijke milieu-effecten van verkeerd geplaatste nanomaterialen. De toxicologie van nanomaterialen en regelgevingskwesties rond hun gebruik en verwijdering is een voortdurende discussie.

Maar het is frustrerend als een wetenschapscommunicator en wetenschapper om de term "nano" op een aantal van deze manieren te gebruiken - niet vanwege een gebrek aan humor, maar vanwege de hoeveelheid inspanning die nodig is om deze misvattingen tegen te gaan is vaak onevenredig aan het gemak waarmee ze worden misbruikt.

Betekent 'nano' niets?

Geldt de term nanotechnologie dus voor alles en betekent het dus niets? Hoewel nano een modewoord is in de reclame en de media, bestaat er een specifieker begrip van wat het inhoudt in de wetenschap – of beter gezegd, in de techniek.

Nanotechnologie is een breed veld dat onderzoek en uitvindingen bestrijkt die gebruik maken van de kwantumeffecten die plaatsvinden op nanoschaal - dat wil zeggen op nanometer- of miljardste van een meter niveau.

Vanwege de grootte van de materialen en deeltjes op dit niveau, de kwantumeffecten worden meer uitgesproken op nanoschaal en kunnen worden gebruikt om geheel nieuwe, dunnere materialen te genereren.

De term "kwantumeffecten"Hier verwijst naar de eigenschappen van het materiaal dat smeltpunt, fluorescentie, elektrische geleidbaarheid en chemische reactiviteit vormt.

Op nanoschaal zijn er bijvoorbeeld nieuwe optische eigenschappen - dat wil zeggen reacties tussen licht en het materiaal - die kunnen worden gebruikt voor toepassingen zoals nanobarcoding.

Nanotechnologie gebruikt deze eigenschappen om nieuwe materialen en apparaten te maken – alles van zachte elektronica, plasmonische superroosters (ultradunne nanomaterialen die een interactie aangaan met licht), goud, zilver en polymeer nanodeeltjes, nanodraden, enzovoort.

In werkelijkheid zijn biomoleculen en virussen de originele, volledig natuurlijke nanotech. Biomoleculen zoals DNA kunnen de genetische code van het leven opslaan, maar de structuur van DNA kan worden gebruikt om nanodraden te genereren en DNA kan worden gebruikt als een brug tussen deeltjes om verbind ze samen.

Eiwitten kunnen worden gebruikt als steigers om metalen structuren bekend te maken metallo-organische kaders die kunnen worden gebruikt als filters of voor het afleveren van therapieën, om maar twee toepassingen te noemen.

We kunnen ook materialen maken van anorganische materialen zoals goud en zilver - er zijn nu pennen beschikbaar waarmee je nanodradencircuits kunt tekenen.

Sunscreen heeft nanodeeltjes, en zilveren nanodeeltjes worden gebruikt als antibacteriële middelen in veel alledaagse voorwerpen. Lithiumbatterijen gebruiken nanotech voor betere opslag: nanotech is zelfs essentieel voor verbetering batterijprestaties en capaciteit.

En nanotech is handig bij het verkleinen van apparaten en het verbeteren van hun prestaties. We hebben nu in de hand gehouden DNA-sequencers die in het veld kunnen worden gebruikt. We hoeven niet langer monsters terug te sturen naar het laboratorium en wachten op de resultaten - we kunnen DNA ter plaatse plaatsen, dankzij het intelligente gebruik van eiwitten in geminiaturiseerde apparaten.

Het meeste nanotech-onderzoek is interdisciplinair (combineert verschillende expertise), zelfs transdisciplinair (werkt op vele wetenschapsdomeinen). Het vereist dat je je verdiept in chemie (anorganisch en organisch), elektronica, analytische chemie, oppervlaktechemie, eiwitchemie en -structuur, nucleïnezuurchemie (zowel DNA als RNA), lipiden (vetten) en nog veel meer technieken.

Het is dus vaak gemakkelijker om de verzamelnaam 'nanotechnologie' te gebruiken bij het beschrijven van dit soort onderzoek waarbij vele disciplines betrokken zijn.

We gebruiken eigenschappen op nanoschaal van materialen, creativiteit en inventiviteit om nieuwe technologie, nieuwe materialen, nieuwe structuren en misschien in de toekomst nieuwe manieren van zijn te creëren.

Zie het op deze manier: als u apparaten wilt verkleinen, maakt u de componenten van deze apparaten kleiner. Nanotechnologie gebruikt alleen componenten van nanometerformaat om deze apparaten te bouwen, waarbij de kwantumeffecten op deze schaal prominent worden gebruikt.

Nanotechnologie verzamelt al deze functies voor nuttige toepassingen.

Nano is niet alles 'BS'

Op het gebied van kolen zijn onderzoek meestal intrigerende ideeën die vervelend moeten worden geoptimaliseerd; proberen minuscule items te maken van een bottom up-proces (dat wil zeggen, bouwen op nanoschaal) in plaats van top-down (verfijnen van bestaande materialen).

In nanotechnologie hoeven we grote materialen niet in kleine stukjes te breken, we proberen ze van onderop te genereren met behulp van chemie. Dit soort werk kan saai zijn, maar als het voor die eerste keer werkt, is het als magie.

Dus nanotech kan soms, zoals Elon Musk impliciete, een "BS" verzamelnaam zijn.

Maar het is ook een vakgebied waar veel wetenschappers en ingenieurs dagelijks werken, en dat erkennen veel universiteiten. Het is een groeiend, snelgroeiend gebied vol spannende en intelligente nieuwe uitvindingen.

In veel opzichten is het een echt serieuze poging om zowel organisch als anorganisch samen te brengen in apparaten die de verfijnde verfijningen van de natuur nabootsen. Het is moeilijk - en opwindend.

Over de auteur

Upulie Divisekera, promovendus, Monash University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon