Warum Nanotechnologie mehr als nur ein Schlagwort ist

Warum Nanotechnologie mehr als nur ein Schlagwort ist Die Farbe der suspendierten Goldnanopartikel variiert je nach Größe der Nanopartikel. Valeg96, CC BY

Was bringt Ihnen das Wort „Nanotechnologie“?

Ich habe den größten Teil einer Woche verbracht reden der Begriff „Nanotechnologie“ und ob es sich um ein reales Feld handelt, ein realer Begriff oder nicht.

Nanotechnologie bedeutet im einfachsten Sinne, mit Materialien im Maßstab von einem Milliardstel Meter zu arbeiten. Das Präfix „Nano“ bezieht sich auf ein Milliardstel: Es ist Teil der wissenschaftlichen Messskala.

Ich benutze den Begriff Nanotechnologie als einen bequemen Sammelbegriff, um mein Forschungsgebiet zu beschreiben. Meine Forschung beschäftigt sich mit der Herstellung von Nanopartikeln, die als winzige Kapseln verwendet werden können, um Medikamente an Zellen abzugeben. Ich arbeite mit Proteinen und einer Reihe von Goldnanopartikeln, um dieses Ziel zu erreichen.

Nanotechnologie verkaufen

Wie viele wissenschaftliche und akademische Begriffe ist Nanotechnologie (auch als „Nano“ bekannt) ein überstrapazierter Begriff in den Massenmedien.

Kosmetikunternehmen werben für Produkte mit „Nanotechnologie“ - vielleicht in der Hoffnung zu vermitteln, dass winzige Roboter Ihre Haut reparieren. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass diese Produkte nur Liposomen enthalten - winzige, doppelschichtige Lipidblasen. Es sind Nanopartikel, nicht ganz die Nano-Roboter, die wir uns aus der Science-Fiction vorstellen würden.

Die Tata Nano Auto in Indien und Apples iPod Nano Musik-Player verwenden auch das Präfix "Nano". Es ist ein praktisches Präfix geworden, genauso wie "micro" und "smart" überstrapaziert und effektiv bedeutungslose Marketingbegriffe sind.

Um die Sache noch weiter zu komplizieren, sind Nanotechnologie und Nanowissenschaft heute ein Synonym fürMiniaturroboter, die die Welt in graue Gänsehaut verwandeln" oder winzige unsichtbare Bedrohungen zu unserer Gesundheit und Umwelt.

Es ist wahr, es gibt einige Sorge um die möglichen Umweltauswirkungen unsachgemäß entsorgter Nanomaterialien. Die Toxikologie von Nanomaterialien und regulatorische Fragen im Zusammenhang mit ihrer Verwendung und Entsorgung werden derzeit diskutiert.

Als Wissenschaftskommunikator und Wissenschaftler ist es jedoch frustrierend zu sehen, dass der Begriff „Nano“ auf einige dieser Arten verwendet wird - nicht aus Mangel an Humor, sondern aufgrund des Aufwands, der erforderlich ist, um diesen Missverständnissen entgegenzuwirken, ist dies oftmals unverhältnismäßig einfach Sie werden missbraucht.

Bedeutet "Nano" nichts?

Gilt der Begriff Nanotechnologie also für alles und bedeutet daher nichts? Während Nano in Werbung und Medien ein Modewort ist, gibt es ein spezifischeres Verständnis dessen, was es in der Wissenschaft - oder besser gesagt in der Technik - bedeutet.

Die Nanotechnologie ist ein weites Feld, das Forschung und Erfindungen abdeckt, die die Quanteneffekte nutzen, die im Nanometer- oder Milliardstel-Bereich auftreten.

Aufgrund der Größe der Materialien und Partikel auf diesem LevelDie Quanteneffekte werden im Nanobereich stärker und können zur Erzeugung völlig neuer, dünnerer Materialien verwendet werden.

Der Begriff "Quanteneffekte”Bezieht sich hier auf die Eigenschaften des Materials, die Schmelzpunkt, Fluoreszenz, elektrische Leitfähigkeit und chemische Reaktivität formen.

Im Nanobereich gibt es beispielsweise neuartige optische Eigenschaften - also Reaktionen zwischen Licht und Material -, die für Anwendungen wie z Nanobarkodierung.

Die Nanotechnologie nutzt diese Eigenschaften, um neue Materialien und Geräte herzustellen - alles von weicher Elektronik, plasmonische Übergitter (ultradünne Nanomaterialien, die mit Licht interagieren), Gold-, Silber- und Polymernanopartikel, Nanodrähte usw.

In Wahrheit sind Biomoleküle und Viren die ursprünglichen, natürlichen Nanotechnologien. Biomoleküle wie DNA können den genetischen Code des Lebens speichern, aber die Struktur der DNA kann zur Erzeugung von Nanodrähten verwendet werden, und DNA kann als Brücke zwischen Partikeln verwendet werden verbinden sie miteinander.

Proteine ​​können als Gerüste verwendet werden, um metallische Strukturen bekannt zu machen als metallorganische Gerüste Das kann als Filter oder zur Abgabe von Therapien verwendet werden, um nur zwei Anwendungen zu nennen.

Wir können auch Materialien aus anorganischen Materialien wie Gold und Silber herstellen - es gibt jetzt Stifte, mit denen Sie Nanodraht-Schaltkreise zeichnen können.

Sonnenschutz hat Nanopartikel und Silbernanopartikel werden als antibakterielle Wirkstoffe in vielen Alltagsgegenständen eingesetzt. Lithiumbatterien verwenden Nanotechnologie für eine bessere Lagerung: In der Tat ist Nanotechnologie entscheidend für die Verbesserung Batterieleistung und -kapazität.

Und Nanotechnologie ist nützlich, um Geräte zu miniaturisieren und ihre Leistung zu verbessern. Wir haben jetzt handgehaltene DNA-Sequenzierer, die im Feld eingesetzt werden können. Wir müssen keine Proben mehr ins Labor zurückschicken und auf die Ergebnisse warten - dank des intelligenten Einsatzes von können wir DNA vor Ort sequenzieren Proteine ​​in miniaturisierten Geräten.

Die meiste Nanotech-Forschung ist interdisziplinär (kombiniert unterschiedliche Fachkenntnisse), sogar transdisziplinär (arbeitet in vielen Bereichen der Wissenschaft). Sie müssen sich mit Chemie (anorganisch und organisch), Elektronik, analytischer Chemie, Oberflächenchemie, Proteinchemie und -struktur, Nukleinsäurechemie (sowohl DNA als auch RNA), Lipiden (Fetten) und vielen weiteren Techniken beschäftigen.

Daher ist es oft einfacher, den Sammelbegriff „Nanotechnologie“ zu verwenden, wenn diese Art von Forschung mit vielen Disziplinen beschrieben wird.

Wir nutzen nanoskalige Eigenschaften von Materialien, Kreativität und Erfindungsreichtum, um neue Technologien, neue Materialien, neue Strukturen und möglicherweise in Zukunft neue Seinsarten zu schaffen.

Stellen Sie sich das so vor: Wenn Sie Geräte verkleinern möchten, verkleinern Sie die Komponenten dieser Geräte. Die Nanotechnologie baut diese Geräte nur mit Bauteilen im Nanometerbereich und nutzt dabei die in dieser Größenordnung herausragenden Quanteneffekte.

Die Nanotechnologie vereint all diese Eigenschaften für nützliche Anwendungen.

Nano ist nicht alles ‚BS‘

An der Streb ist die Forschung vor allem interessante Ideen, die mühsame Optimierung erfordern; versuchen, winzige Gegenstände von unten nach oben herzustellen (dh im Nanobereich zu bauen), anstatt von oben nach unten (vorhandene Materialien zu verfeinern).

In der Nanotechnologie müssen wir große Materialien nicht in winzige Stücke zerkleinern, sondern versuchen, sie mithilfe der Chemie von Grund auf zu erzeugen. Diese Art der Arbeit kann langweilig sein, aber wenn es zum ersten Mal funktioniert, ist es wie Magie.

So kann Nanotechnologie manchmal wie Elon Musk impliziert, sei ein "BS" Sammelbegriff.

Aber es ist auch ein Bereich, auf dem viele Wissenschaftler und Ingenieure jeden Tag arbeiten und den viele Universitäten anerkennen. Es ist ein wachsendes, aufstrebendes Feld voller aufregender und intelligenter neuer Erfindungen.

In vielerlei Hinsicht ist es ein ernst zu nehmender Versuch, sowohl organische als auch anorganische Stoffe zu Geräten zusammenzuführen, die die exquisiten Verfeinerungen der Natur imitieren. Es ist schwierig - und aufregend.Das Gespräch

Über den Autor

Upulie Divisekera, Doktorandin, Monash Universität

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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