În perioada Evului Mediu, filozofii au încercat să transforme materialele de bază în aur printr-un proces numit alchimie. În timp ce eforturile lor s-au dovedit a fi în zadar, pseudoștiința alchimiei a pavat calea către știința reală a chimiei. Prin chimie, am învățat mai mult despre lumea înconjurătoare, inclusiv faptul că toată materia este compusă din atomi. Tipurile de atomi și modul în care ei se unesc determină proprietățile unei substanțe.

Nanotehnologia este o știință multidisciplinară care arată modul în care putem manipula materia la un nivel molecular și atomic. Pentru a face acest lucru, trebuie să lucrăm la o scară nanometrică – o scară atât de mică încât nu o putem vedea nici cu un microscop. De fapt, un nanometru este o miliardime parte dintr-un metru. Atomii sunt și mai mici. Este dificil de cuantificat dimensiunea atomului – aceștia nu tind să aibă o anumită formă. Dar, în general, un atom tipic este aproximativ o zecime dintr-un nanometru în diametru.

Cum funcționează nanotehnologia

Există o convergență multidisciplinară fără precedent a oamenilor de știință dedicată studiului unor particule atât de mici. Nanotehnologia este atât de nouă, încât nimeni nu este sigur ce se va întâmpla în viitor cu această disciplină. Chiar și așa. previziunile variază de la abilitatea de a reproduce lucruri precum diamante și mâncare până la o lume ce va fi devorată de nanoroboți care se auto-replică.

Lumea nanotehnologiei

Uneori experții nu sunt de acord cu ceea ce constituie nanoscala, dar, în general vă puteți gândi că nanotehnologia se ocupă cu orice măsurătoare între 1 și 100 nm. Mai mare decât atât este microscala, iar mai mică decât aceasta este scara atomică.

Nanotehnologia devine rapid un domeniu interdisciplinar. Biologii, chimiștii, fizicienii și inginerii sunt toți implicați în studiul substanțelor la scară nanometrică. Dr. Störmer speră ca disciplinele diferite să dezvolte un limbaj comun și să comunice una cu cealaltă. Numai atunci, spune el, poate fi predată în mod eficient nanoștiința, deoarece nu poate fi înțeleasă lumea nanotehnologiei fără cunoștințe solide legate de multiplele domenii ale științei.

Produse ale nanotehnologiei

S-ar putea să fiți surprinși să aflați câte produse de pe piață beneficiază deja de nanotehnologie. Să luăm spre exemplu crema de protecție solară. Multe produse conțin nanoparticule de oxid de zinc sau de titan. Formulele vechi de cremă de protecție solară folosesc particule mai mari, astfel oferind culoarea albicioasă la majoritatea produselor. Particulele mai mici sunt mai puțin vizibile, ceea ce înseamnă că atunci când vă dați cu crema pe piele, aceasta nu lasă nuanță albicioasă pe piele.

Hainele. Oamenii de știință folosesc nanoparticulele pentru a face hainele mai interesante. Prin acoperirea țesăturilor cu un strat subțire de nanoparticule de oxid de zinc, producătorii pot crea haine care să ofere o protecție mai mare împotriva radiațiilor UV. Unele haine au nanoparticule sub formă de fire de păr care ajută la respingerea apei și a altor materiale, făcând hainele rezistente la pete.

Bandajele antimicrobiene. Omul de știință Robert Burrel a creat un proces de fabricare a bandajelor antibacteriene folosind nanoparticule de argint. Ionii de argint blochează respirația celulară a microbilor. Cu alte cuvinte, argintul sufocă celulele dăunătoare, omorându-le.

Noi produse care conțin nanotehnologie apar în fiecare zi. Materialele care nu se șifonează, cosmeticele care pătrund adânc în piele, LCD-urile și alte facilități care folosesc nanotehnologia sunt acum pe piață. Nu peste mult timp, vom vedea alte zeci de produse care beneficiază de avantajele nanotehnologiei, de la microprocesoarele Intel la bio-nanobaterii și condensatori cu grosime de doar câțiva nanometri. În timp ce toate acestea ni se par interesante, ele sunt doar vârful aisbergului în ceea ce privește modul în care nanotehnologia ne poate afecta în viitor.

Viitorul nanotehnologiei

În lumea „Star Trek”, mașinile numite replicatoare pot produce aproape orice obiect fizic, de la arme la o ceașcă de ceai fierbinte Earl Gray. Considerat pentru mult timp ca fiind exclusiv produsul SF-ului, astăzi unii oameni cred că replicatorii sunt o posibilitate foarte reală. Ei o numesc fabricare moleculară și, dacă va deveni vreodată realitate, ar putea schimba drastic lumea.

Atomii și moleculele stau lipiți împreună pentru că au forme complementare care se blochează una cu cealaltă sau au încărcări care se atrag. La fel și magneții, un atom încărcat pozitiv se va lipi de un atom încărcat negativ. Deoarece milioane de atomi sunt asamblați împreună de nanomașini, un produs specific va începe să capete formă. Scopul fabricării moleculare este de a manipula individual atomii și de a-i plasa într-un model pentru a fabrica un anumit obiect.

Nanotehnologia poate avea un efect pozitiv asupra mediului. De exemplu, oamenii de știință ar putea programa nanoboți în aer pentru a reconstrui stratul subțire de ozon. Aceștia ar putea să înlăture contaminații din sursele de apă și ar putea curăța scurgerile de petrol. Materialele de fabricație care folosesc metoda inversă a nanotehnologiei poluează și mai puțin față de procesele de fabricație convenționale. Dependența noastră de resurse neregenerabile s-ar diminua cu ajutorul nanotehnologiei. Tăierea copacilor, mineritul sau forarea petrolului nu ar mai fi necesare – nanomașinile ar putea produce aceste resurse.

Provocările nanotehnologiei: Riscuri și etică

Cea mai imediată provocare din domeniul nanotehnologiei este că trebuie să învățăm mai multe despre materiale și proprietățile acestora la scară nanometrică. Universitățile și corporațiile din întreaga lume studiază riguros modul în care atomii se potrivesc împreună pentru a forma structuri mai mari.

Deoarece elementele se comportă diferit la scară nanometrică față de forma lor la scară largă, există o îngrijorare legată de anumite nanoparticule care ar putea fi toxice. Unii medici se tem că nanoparticulele sunt atât de mici, încât ar putea trece cu ușurință de bariera hemato-encefalică, o membrană care protejează creierul de substanțele chimice nocive din sânge. Dacă avem de gând să folosim nanoparticule pentru a acoperi totul începând cu hainele până la autostrăzi, trebuie să fim siguri că acestea nu ne vor otrăvi.

Există și unele preocupări sociale legate de nanotehnologie. Nanotehnologia ar putea, de asemenea, să creeze arme mai puternice, atât letale, cât și non-letale. Unele organizații sunt îngrijorate de faptul că vom ajunge doar să examinăm implicațiile etice ale nanotehnologiei în ceea ce privește armamentul, după ce dispozitivele sunt deja construite. Ei îi îndeamnă pe oamenii de știință și pe politicieni să examineze cu atenție toate posibilitățile nanotehnologiei înainte de a proiecta arme din ce în ce mai puternice.

Nu toate întrebările implică modificarea corpului uman – unele se referă și la lumea finanțelor și economiei. Dacă fabricarea moleculară devine o realitate, cum va afecta aceasta economia mondială? Presupunând că putem construi orice avem nevoie cu un singur click, ce se întâmplă cu toate locurile de muncă din fabrici? Dacă putem crea orice folosind un replicator, ce se va întâmpla cu moneda? Ne-am muta definitiv la o economie electronică? Am mai avea nevoie de bani?

Scenarii apocaliptice

Eric Drexler, omul care a introdus lumii nanotehnologia, a prezentat o viziune apocaliptică – nanoroboții care se auto-replică de miliarde de ori, consumând rapid întreaga lume în timp ce trag carbonul din mediul înconjurător pentru a construi mai mulți semei de-ai lor. Acesta se numește scenariu „materiei cenușii”, unde un dispozitiv sintetic de nano-dimensiune înlocuiește toate materialele organice. Un alt scenariu implică nanodispozitivele realizate din material organic care nimicește Pământul – acesta se numește scenariul „materiei verzi”.

 

Text: www.howstuffworks.com

Foto: Discovery Channel