Warna nanopartikel emas dalam penggantungan berbeza-beza mengikut saiz nanopartikel. Valeg96, CC BY

Apakah kata "nanoteknologi" yang dimaksudkan untuk anda?

Saya telah menghabiskan sebahagian terbaik dalam seminggu bercakap tentang istilah "nanoteknologi" dan sama ada bidang sebenar, istilah sebenar atau tidak.

Dalam erti kata yang paling mudah, nanoteknologi bererti bekerja dengan bahan pada skala satu bilion meter. Awalan "nano" merujuk kepada satu bilion: ia adalah sebahagian daripada ukuran ukuran saintifik.

Saya menggunakan istilah nanoteknologi sebagai istilah catch-all yang mudah untuk menggambarkan bidang penyelidikan saya. Kajian saya adalah untuk membuat nanopartikel yang boleh digunakan sebagai kapsul kecil untuk menyampaikan dadah ke sel. Saya bekerja dengan protein dan pelbagai nanopartikel emas untuk mencuba dan mencapai matlamat ini.

Menjual nanoteknologi

Seperti banyak istilah sains dan akademik, nanoteknologi (juga dikenali sebagai "nano") adalah istilah yang terlalu banyak digunakan dalam media massa.

Syarikat kosmetik mengiklankan produk dengan "nanotechnology" - mungkin berharap dapat menyampaikan robot kecil itu memperbaiki kulit anda. Bagaimanapun, produk ini lebih cenderung hanya termasuk liposom - lipid berganda berlapis ganda. Mereka adalah nanopartikel, bukannya nano robot yang kita akan membayangkan dari fiksyen sains.

. Tata Nano kereta di India, dan Apple iPod Nano pemain muzik juga menggunakan awalan "nano". Ia menjadi awalan yang mudah, dengan cara yang sama bahawa "mikro" dan "pintar" digunakan secara berlebihan dan istilah pemasaran yang tidak bermakna.

Untuk merumitkan perkara lebih jauh, nanotech dan nanoscience kini terkenal sinonim dengan "robot kecil yang akan menjadikan dunia menjadi goo kelabu"Atau ancaman yang tidak dapat dilihat kepada kita kesihatan dan persekitaran.

Benar ada beberapa kebimbangan sekitar potensi potensi alam sekitar terhadap nanomaterials yang tidak dijual. Toksikologi nanomaterials dan isu-isu pengawalseliaan mengenai penggunaan dan pelupusan mereka adalah perbincangan yang berterusan.

Tetapi ia mengecewakan sebagai komunikator saintifik dan saintis untuk melihat istilah "nano" yang digunakan dalam beberapa cara ini - bukan kerana kekurangan humor tetapi kerana jumlah usaha yang diperlukan untuk mengatasi kesalahpahaman ini sering tidak seimbang dengan kemudahan yang mana mereka disalahgunakan.

Adakah 'nano' tidak bermakna?

Jadi adakah istilah nanoteknologi digunakan untuk segala-galanya, dan oleh itu tidak bermakna apa-apa? Walaupun nano adalah kata kunci dalam pengiklanan dan media, terdapat pemahaman yang lebih khusus tentang apa yang diperlukan dalam sains ?— ?atau lebih tepatnya, kejuruteraan.

Nanoteknologi adalah bidang yang luas yang meliputi penyelidikan dan penemuan yang menggunakan kesan kuantum yang berlaku di nanoscale - iaitu pada nanometer atau bilion tahap meter.

Kerana saiz bahan dan zarah di peringkat ini, kesan kuantum menjadi lebih jelas di nanoscale, dan boleh digunakan untuk menghasilkan bahan-bahan yang baru dan lebih nipis.

Istilah "kesan kuantum"Di sini merujuk kepada sifat bahan yang membentuk titik lebur, pendarfluor, kekonduksian elektrik dan kereaktifan kimia.

Sebagai contoh, pada nanoscale, ada sifat optik baru - iaitu, tindak balas antara cahaya dan bahan - yang boleh digunakan untuk aplikasi seperti nanobarcoding.

Nanoteknologi menggunakan sifat ini untuk membuat bahan dan peranti baharu ?— ?apa-apa sahaja daripada elektronik lembut, superlatteks plasmonik (nanomaterial ultrathin yang berinteraksi dengan cahaya), nanopartikel emas, perak dan polimer, nanowires, dan sebagainya.

Sebenarnya, biomolekul dan virus adalah nanotech asli, asli. Biomolekul seperti DNA boleh menyimpan kod hidup genetik, tetapi struktur DNA boleh digunakan untuk menghasilkan nanowires, dan DNA boleh digunakan sebagai jambatan antara zarah hingga sambungkannya bersama-sama.

Protein boleh digunakan sebagai perancah untuk membuat struktur metalik dikenali sebagai rangka logam organik yang boleh digunakan sebagai penapis atau untuk menyampaikan terapi, untuk menamakan dua aplikasi sahaja.

Kita juga boleh membuat bahan-bahan dari bahan-bahan bukan organik seperti emas dan perak - kini terdapat pen yang boleh membolehkan anda membuat litar nanowire.

Pelindung matahari mempunyai nanopartikel, dan nanopartikel perak digunakan sebagai agen anti-bakteria dalam banyak barangan harian. Bateri litium menggunakan nanotech untuk simpanan yang lebih baik: sebenarnya, nanotech adalah penting untuk meningkatkan prestasi dan kapasiti bateri.

Dan nanotech berguna dalam peranti miniatur dan meningkatkan prestasi mereka. Kami kini mempunyai penjejak DNA tangan yang boleh digunakan di lapangan. Kami tidak lagi perlu menghantar sampel balik ke makmal dan menunggu keputusan - kami dapat menjejaki DNA di tapak, terima kasih kepada penggunaan cerdas protein dalam peranti mini.

Kebanyakan penyelidikan nanotek adalah interdisipliner (menggabungkan kepakaran yang berbeza), walaupun transdisipliner (beroperasi di banyak bidang sains). Ia memerlukan anda menyelidiki kimia (organik dan organik), elektronik, kimia analitik, kimia permukaan, kimia protein dan struktur, kimia asid nukleik (kedua-dua DNA dan RNA), lipid (lemak), dan banyak lagi teknik.

Oleh itu, lebih mudah untuk menggunakan istilah "nanoteknologi" istilah catch-all apabila menerangkan jenis penyelidikan yang melibatkan banyak disiplin.

Kami menggunakan sifat nanoscale bahan, kreativiti dan inventif untuk mencipta teknologi baru, bahan baru, struktur baru, dan mungkin pada masa akan datang, cara baru menjadi.

Fikirkan cara ini: jika anda ingin mengecilkan peranti, anda membuat komponen peranti ini lebih kecil. Nanoteknologi hanya menggunakan komponen ukuran nanometer untuk membina peranti ini, menggunakan kesan kuantum yang menonjol pada skala ini.

Nanoteknologi menarik semua ciri-ciri ini untuk aplikasi yang berguna.

Nano bukan semua 'BS'

Di arang batu, penyelidikan adalah idea-idea yang paling menarik yang memerlukan pengoptimuman yang membosankan; cuba untuk mengeluarkan barangan kecil dari proses bawah (iaitu, bangunan di nanoscale) dan bukannya ke bawah (menyuling bahan yang ada).

Dalam teknologi nanoteknologi, kita tidak perlu memecahkan bahan-bahan besar ke dalam kepingan kecil, kita cuba menjana mereka dari bawah ke bawah menggunakan kimia. Kerja seperti ini boleh membosankan, tetapi apabila ia berfungsi untuk kali pertama, ia seperti sihir.

Jadi nanotech boleh, kadangkala, seperti Elon Musk tersirat, menjadi sebutan "BS".

Tetapi ia juga menjadi bidang banyak saintis dan jurutera bekerja setiap hari, dan banyak universiti mengakui. Ia adalah bidang yang berkembang dan berkembang dengan penuh ciptaan baru yang menarik dan cerdas.

Dalam banyak cara, ia merupakan percubaan yang benar-benar serius untuk menyeberang kedua-dua organik dan bukan organik bersama-sama ke dalam peranti yang menyerupai penambahbaikan alam semula jadi yang indah. Ia sukar - dan menggembirakan.

Tentang Pengarang

Upulie Divisekera, calon PhD, Universiti Monash

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon