Nanomaterials super-kecil bersedia untuk merevolusikan teknologi kami. Apa yang mereka mungkin lakukan kepada kami: tiada siapa yang benar-benar tahu.
Setiap zaman mempunyai bahan-bahan yang mengagumkan. Bagi orang Victorian, ia adalah getah. Dalam abad 20th, ia adalah plastik. Dan untuk 21 yang didigitalkanst abad, ia mungkin berubah menjadi graphene.
Pernahkah anda mendengar tentang graphene? Jika tidak, anda tidak lama lagi akan. Ia adalah salah satu bahan nano yang terbaru yang telah muncul dari makmal kami-dan sebagai New York Times baru-baru ini mengumumkan, "ia dijangka mengubah hampir setiap aspek kehidupan."
Setiap hari, saintis sedang mempelajari perkara-perkara baru mengenai nanomaterial yang menakjubkan ini. Tetapi tidak semua yang mereka pelajari tentangnya adalah alasan untuk optimis yang tidak terkawal. Seperti bahan-bahan lain yang menghairankan dari masa lalu, graphene mungkin berubah menjadi tidak begitu indah.
Apa itu Graphene?
Graphene berasal dari grafit, bahan berasaskan karbon yang sama yang kita masukkan di dalam pensil. Tetapi tidak ada yang umum mengenai graphene. Atomnya dikaitkan dalam lapisan yang dibayangkan nipis: satu kekisi sarang lebah yang hanya satu tebal atom.
Lembaran graphene sangat tipis, sebenarnya, menurut American Chemical Society, satu onsinya boleh meliputi bidang bola sepak 28; sekeping kecil begitu ringan sehingga anda dapat mengimbanginya pada daisy tanpa membongkarkan kelopak. Ia juga (tidak kebetulan) lebih kuat daripada keluli, lebih keras daripada berlian, dan lebih konduktif daripada tembaga atau silikon-sebagai tambahan kepada kalis air, telus dan sangat lentur.
Anda akan ditekan dengan keras, dengan kata lain, untuk mencari bahan lain yang penuh dengan begitu banyak sifat yang berguna. Tidak hairanlah para penyelidik merentasi pelbagai industri berebut untuk membawa graphene keluar dari makmal kami dan ke dalam kehidupan kami. Jualan, yang berada di bawah $ 9 juta dalam 2012, dijangka melompat 14-fold kepada $ 126 juta oleh 2020, menurut Lux Research, firma yang menganalisis teknologi yang muncul.
Sebab-sebab Untuk Berhati-hati Memandangkan Pelajaran Masa Lalu
Pakar-pakar teknikal meramalkan bahawa graphene dapat mengubah pelbagai produk pengguna yang luas, dari kondom ke komputer kepada sensor kimia. "Alasan Graphene 5 Akan Menukar Alat Anda Selamanya, "NBC News meletus, dengan senarai yang mencadangkan masa depan yang dipenuhi dengan telefon pintar kertas tipis, paparan komputer yang fleksibel, peranti perubatan yang boleh" bercakap "dengan sel manusia, dan bateri yang tahan lama.
Juara gerila Graphene mendakwa bahawa ia boleh digunakan untuk membuat kereta yang lebih kuat dan lebih ringan, sel suria yang jauh lebih cekap, malah darah sintetik.
Gegaran yang tidak dikenali itu mempunyai cincin yang biasa untuk itu-dan ia menggugurkan kita untuk berhati-hati, memandangkan pelajaran masa lalu. Asbestos pernah disebut sebagai "mineral sihir" kerana keupayaannya untuk menahan api; hanya selepas itu kita mendapati bahawa ia sebenarnya, debu pembunuh.
Kisah yang sama dengan DDT, yang membuktikan sangat membahayakan bukan sahaja kepada nyamuk yang dibawa oleh penyakit itu, tetapi juga bertujuan untuk membunuh hidupan liar (terutamanya burung) dan manusia; dengan vinil, yang akhirnya ditunjukkan penyebab hormon penting; atau dengan filem polietilena yang tidak boleh terbiodegradasi yang telah dinyalakan pemanduan ban yang tidak banyak. Masing-masing secara rawak memeluk dan digunakan secara meluas sebelum kami dapati ia mempunyai sisi yang gelap dan berbahaya.
Dilema Collingridge
Sebenarnya ada istilah untuk fenomena ini, saya baru-baru ini belajar: Dilema Collingridge. Dinamakan untuk David Collingridge, profesor Inggeris yang tidak jelas yang mula-mula menodalkannya dalam buku 1980, mengakui kesukaran untuk meramalkan kesan-kesan negatif teknologi baru sehinggalah teknologi sedemikian telah digunakan secara meluas-di mana titik, tentu saja, ia menjadi lebih sukar untuk menangani negatif tersebut, dan mengenakan remedi yang sesuai. Atau, seperti Collingridge sendiri memasukkannya Kawalan Sosial Teknologi,
"Apabila perubahan mudah, keperluan untuk itu tidak dapat diramalkan; apabila keperluan untuk perubahan kelihatan jelas, perubahan menjadi mahal, sukar dan memakan masa. "
Yang boleh menjelaskan mengapa, apabila ia datang kepada nanomaterials, para penyelidik cuba untuk mendapatkan lebih awal daripada lengkung. Sejumlah program penyelidikan telah berkembang untuk mengkaji isu-isu yang ditimbulkan oleh nanoteknologi. Sebagai contoh, sejak 2008, kedua-dua Agensi Perlindungan Alam Sekitar dan Yayasan Sains Kebangsaan telah mencurahkan puluhan juta dolar ke dalam program bersama di University of California Los Angeles dan Duke University yang dikenali sebagai Pusat Implikasi Alam Sekitar Nanoteknologi (CEIN).
Para penyelidik mengejar jenis soalan yang, pada masa lalu, sering tidak diminta sehingga terlambat untuk menangani sebarang masalah serius yang timbul daripada jawapannya. Bolehkah bahan baru ini masuk ke dalam persekitaran kita? Apa yang berlaku jika mereka melakukannya? Bagaimanakah mereka berinteraksi dengan tumbuh-tumbuhan dan organisma yang berlainan? Adakah mereka mempunyai kesan toksik?
Antara lain, penyelidik ini telah menguji nanomaterials yang berbeza dalam sel manusia dan haiwan, memerhatikan kesannya dalam haiwan makmal, mengkaji bagaimana mereka berperilaku dalam tanah dan air, dan menganalisis kecukupan undang-undang yang ada mengenai kawalan dan peraturan mereka. Terima kasih kepada usaha itu, "kami telah menghasilkan lebih banyak data daripada yang saya fikir kami akan tujuh tahun yang lalu," kata Andrew Maynard, pengarah Pusat Sains Risiko Universiti Michigan, yang telah lama memberi amaran tentang keperluan untuk pengawasan yang lebih baik nanoteknologi. Masih terdapat banyak soalan penting yang tidak dijawab, katanya, tetapi "kita mula mendapat penanganan sebenar mengenai apa yang benar-benar membimbangkan dan apa yang tidak begitu membimbangkan."
Bahaya boleh mengambil banyak bentuk
Sebagai permulaan, ia menjadi semakin jelas bahawa beberapa jenis nanomaterials menimbulkan sedikit risiko kesihatan alam sekitar atau awam, ada yang menimbulkan lebih banyak, dan beberapa-terutama yang baru-masih pada dasarnya mempersoalkan tanda. Yang paling berbahaya bagi mereka nampaknya adalah nanomaterial tertentu yang diperolehi dari perak, tembaga, atau zink-semuanya mudah larut dalam air serta sel, melepaskan logam toksik apabila mereka melakukannya. Tetapi bahaya boleh mengambil banyak bentuk.
Morfologi tertentu nanomaterial membuat perbezaan yang besar. Beberapa (termasuk graphene) mempunyai tepi yang tajam yang boleh mengiris melalui dinding sel. Nanotube karbon seperti jarum boleh bertindak seperti asbestos apabila dihirup, sangat merosakkan tisu paru-paru.
Sebagai nano yang paling mengagumkan untuk memukul tempat kejadian, graphene kini hanya mula menarik perhatian penyelidik. Dan penemuan pertama telah menimbulkan beberapa tanda yang membimbangkan, menggariskan betapa pentingnya penyiasatan awal ini. Dalam satu Kajian 2013, contohnya, jurutera Universiti Brown mendapati bahawa lembaran graphene dengan tepi tajam boleh menusuk-dan mungkin menembusi kulit manusia, paru-paru, dan sel-sel imun.
Bolehkah Kami Melancarkan Revolusi Graphene Tanpa Mengganggu Kesihatan Atau Alam Sekitar?
In satu lagi kajian baru-baru ini, Saintis CEIN yang berpangkalan di University of California-Riverside mendapati bahawa nanopartikel graphene oxide memperlihatkan kegigihan persekitaran yang menyusahkan dalam tetapan akuatik tertentu. Dalam simulasi akuifer, mereka kelihatan tenggelam ke dalam sedimen, di mana mereka mungkin biodegrade. Tetapi dalam simulasi permukaan air, seperti tasik atau sungai, zarah-zarah cenderung melayang ke daun mati dan bahan organik lain. Terapung di dalam tiang air, mereka lebih cenderung diserap oleh makhluk mikro air-atau untuk mendapatkan bekalan air kami.
Tetapi ada perbezaan yang harus ditarik, tentu saja, antara potensi risiko dan bahaya sebenar. Sebagai Sharon Walker, salah seorang pengarang kajian UC-Riverside, memberitahu saya,
"... kita tidak mahu menaikkan bendera merah sehingga memberitahu orang, supaya bendera merah tidak mempunyai akan dibangkitkan. "
Kajian-kajian sedemikian menunjukkan pengeluar dan penggubal dasar dengan peluang awal dan sangat berharga untuk mencari jalan untuk melancarkan revolusi grafena tanpa menjejaskan kesihatan atau alam sekitar kita.
Saya bayangkan David Collingridge akan senang.
Artikel ini mula-mula muncul di Di bumi
Mengenai Penulis
Susan Freinkel adalah pengarang Plastik: Cerita Cinta Toksik and Chestnut Amerika: Kehidupan, Kematian, dan Kelahiran semula Pokok yang Sempurna. Beliau juga telah menulis untuk New York Times, Discover, Smithsonian, Mindful, dan penerbitan lain. Kepentingannya berleluasa: dia meliputi cerita-cerita yang terdiri daripada penyakit lembu gila kepada rawatan vitamin untuk gangguan bipolar, dari pengangkatan kepada kes bagi zoo untuk usaha untuk mengembangkan mawar biru. Cerita tentang penyakit yang melanda pokok oak California menyebabkan buku pertamanya, Chestnut Amerika: Kehidupan, Kematian dan Kelahiran semula Pokok yang Sempurna. Ia memenangi Anugerah Buku Luar Negara 2008. Selepas menenggelamkan dirinya di dunia semulajadi untuk buku itu, dia mengalihkan perhatiannya kepada dunia yang tidak wajar untuk buku seterusnya, Plastik: Cerita Cinta Toksik.
Buku disyorkan:
Plastik: Cerita Cinta Toksik
oleh Susan Freinkel.
Plastik membina dunia moden. Di manakah kita tanpa helmet basikal, baggies, berus gigi, dan alat pacu jantung? Tetapi satu abad ke dalam hubungan cinta kita dengan plastik, kita mula menyedari bahawa itu bukan hubungan yang sihat. Plastik menarik bahan api fosil yang semakin berkurangan, bahan kimia berbahaya yang meleleh, landskap sampah, dan menghancurkan kehidupan marin. Seperti yang difikirkan oleh wartawan Susan Freinkel dalam buku pembukaan dan pembukaan mata ini, kita sedang menghampiri titik krisis. Kami tenggelam dalam perkara itu, dan kita perlu mula membuat beberapa pilihan yang sukar. Penulis memberi kami alat yang kami perlukan dengan gabungan anekdot dan analisa yang meriah. Plastik menunjukkan jalan ke arah kerjasama kreatif baru dengan bahan yang kita suka membenci tetapi tidak boleh seolah-olah hidup tanpa.
Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini di Amazon.
