สีของอนุภาคนาโนสีทองในสารแขวนลอยจะแตกต่างกันไปตามขนาดของอนุภาคนาโน วาเลก96, CC BY

คำว่า "นาโนเทคโนโลยี" คิดอย่างไรสำหรับคุณ?

ฉันใช้เวลาส่วนที่ดีที่สุดของสัปดาห์ พูดคุยเกี่ยวกับ คำว่า “นาโนเทคโนโลยี” และไม่ว่าจะเป็นภาคสนามจริง ระยะจริงหรือไม่

ในแง่ที่ง่ายที่สุด นาโนเทคโนโลยีหมายถึงการทำงานกับวัสดุที่ระดับหนึ่งในพันล้านของเมตร คำนำหน้า "นาโน" หมายถึงหนึ่งในพันล้าน: เป็นส่วนหนึ่งของมาตราส่วนการวัดทางวิทยาศาสตร์

ฉันใช้คำว่านาโนเทคโนโลยีเป็นคำศัพท์ที่สะดวกเพื่ออธิบายสาขาการวิจัยของฉัน งานวิจัยของฉันคือการผลิตอนุภาคนาโนที่สามารถใช้เป็นแคปซูลขนาดเล็กเพื่อส่งยาไปยังเซลล์ ฉันทำงานกับโปรตีนและอนุภาคนาโนทองคำหลายชนิดเพื่อพยายามบรรลุเป้าหมายนี้

จำหน่ายนาโนเทคโนโลยี

เช่นเดียวกับคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์และวิชาการอื่นๆ นาโนเทคโนโลยี (หรือที่เรียกว่า “นาโน”) เป็นคำศัพท์ที่ใช้มากเกินไปและเกินจริงในสื่อมวลชน

บริษัทเครื่องสำอางโฆษณาผลิตภัณฑ์ด้วย “นาโนเทคโนโลยี” ซึ่งบางทีก็หวังที่จะสื่อให้เห็นว่าหุ่นยนต์ตัวเล็กกำลังซ่อมแซมผิวของคุณ อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะรวมเฉพาะไลโปโซม ซึ่งเป็นฟองเล็กๆ ของไขมันสองชั้น พวกมันคืออนุภาคนาโน ไม่ใช่หุ่นยนต์นาโนที่เราจะจินตนาการได้จากนิยายวิทยาศาสตร์

พื้นที่ ทาทานาโน รถในอินเดีย และ Apple's iPod Nano เครื่องเล่นเพลงยังใช้คำนำหน้า "นาโน" มันกลายเป็นคำนำหน้าที่สะดวก ในลักษณะเดียวกับที่คำว่า "ไมโคร" และ "ฉลาด" ใช้มากเกินไปและไม่มีความหมายทางการตลาดอย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อทำให้สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนยิ่งขึ้น นาโนเทคโนโลยีและนาโนศาสตร์จึงมีความหมายเหมือนกันกับ “หุ่นยนต์จิ๋วที่จะเปลี่ยนโลกให้กลายเป็นสีเทา" หรือ ภัยคุกคามที่มองไม่เห็นน้อยที่สุด ของเรา สุขภาพ และสิ่งแวดล้อม.

มันก็จริงอยู่บ้าง กังวล เกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากวัสดุนาโนที่ถูกกำจัดอย่างไม่เหมาะสม พิษวิทยาของวัสดุนาโนและประเด็นด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับการใช้และการกำจัดทิ้งนั้นเป็นการอภิปรายอย่างต่อเนื่อง

แต่เป็นเรื่องที่น่าผิดหวังในฐานะนักสื่อสารวิทยาศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ที่เห็นว่าคำว่า "นาโน" ถูกใช้ในบางวิธี ไม่ใช่เพราะขาดอารมณ์ขัน แต่เนื่องจากความพยายามในการรับมือกับความเข้าใจผิดเหล่านี้มักไม่สมส่วนกับความสะดวก พวกเขาถูกใช้ในทางที่ผิด

'นาโน' ไม่มีความหมายอะไร?

So does the term nanotechnology apply to everything, and therefore mean nothing? While nano is a buzzword in advertising and media, there is a more specific understanding of what it entails in science ?— ?or rather, engineering.

นาโนเทคโนโลยีเป็นสาขากว้างที่ครอบคลุมการวิจัยและสิ่งประดิษฐ์ที่ใช้เอฟเฟกต์ควอนตัมที่เกิดขึ้นในระดับนาโน นั่นคือ ที่ระดับนาโนเมตรหรือหนึ่งในพันล้านของระดับเมตร

เนื่องจากขนาดของวัสดุและอนุภาค ในระดับนี้เอฟเฟกต์ควอนตัมจะเด่นชัดมากขึ้นในระดับนาโน และสามารถใช้เพื่อสร้างวัสดุใหม่ที่บางลงกว่าเดิม

คำว่า "ผลกระทบควอนตัม” ในที่นี้หมายถึงคุณสมบัติของวัสดุที่ทำให้เกิดจุดหลอมเหลว การเรืองแสง การนำไฟฟ้า และการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ตัวอย่างเช่น ที่ระดับนาโนมีคุณสมบัติทางแสงแบบใหม่ นั่นคือ ปฏิกิริยาระหว่างแสงกับวัสดุ ซึ่งสามารถนำมาใช้สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น นาโนบาร์โค้ด.

Nanotechnology uses these properties to make new materials and devices ?— ?anything from soft electronics, พลาสโมนิก superlattices (วัสดุนาโนบางเฉียบที่ทำปฏิกิริยากับแสง) อนุภาคนาโนทองคำ เงิน และโพลีเมอร์ ลวดนาโน และอื่นๆ

อันที่จริง ชีวโมเลกุลและไวรัสล้วนแต่เป็นนาโนเทคจากธรรมชาติล้วนๆ ชีวโมเลกุลเช่น DNA อาจเก็บรหัสพันธุกรรมของชีวิต แต่โครงสร้างของ DNA สามารถใช้เพื่อสร้างสายนาโน และ DNA สามารถใช้เป็นสะพานเชื่อมระหว่างอนุภาคเพื่อ เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน.

โปรตีนสามารถใช้เป็นโครงนั่งร้านเพื่อสร้างโครงสร้างโลหะที่เรียกว่า กรอบโลหะอินทรีย์ ที่สามารถใช้เป็นตัวกรองหรือสำหรับการบำบัด เพื่อตั้งชื่อเพียงสองแอปพลิเคชัน

นอกจากนี้เรายังสามารถสร้างวัสดุจากวัสดุอนินทรีย์ เช่น ทองคำและเงินได้ ขณะนี้มีปากกาที่ให้คุณวาดวงจรนาโนไวร์ได้

ครีมกันแดด มีอนุภาคนาโน และ อนุภาคนาโนเงิน ใช้เป็นสารต้านแบคทีเรียในสิ่งของต่างๆ ในชีวิตประจำวัน แบตเตอรี่ลิเธียมใช้นาโนเทคเพื่อการจัดเก็บที่ดีขึ้น: อันที่จริง นาโนเทคมีความสำคัญต่อการปรับปรุง ประสิทธิภาพและความจุของแบตเตอรี่.

และนาโนเทคก็มีประโยชน์ในการย่อขนาดอุปกรณ์และปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน ตอนนี้เรามีซีเควนเซอร์ DNA แบบมือถือที่สามารถใช้ภาคสนามได้ เราไม่ต้องส่งตัวอย่างกลับไปที่ห้องแล็บและรอผลอีกต่อไป – เราสามารถจัดลำดับ DNA บนไซต์ได้ ต้องขอบคุณการใช้อย่างชาญฉลาดของ โปรตีนในอุปกรณ์ขนาดเล็ก.

การวิจัยนาโนเทคส่วนใหญ่เป็นแบบสหวิทยาการ (รวมความเชี่ยวชาญที่แตกต่างกัน) แม้กระทั่งสหวิทยาการ (ดำเนินการในหลายสาขาของวิทยาศาสตร์) คุณต้องเจาะลึกเกี่ยวกับเคมี (อนินทรีย์และอินทรีย์) อิเล็กทรอนิกส์ เคมีวิเคราะห์ เคมีพื้นผิว เคมีโปรตีนและโครงสร้าง เคมีกรดนิวคลีอิก (ทั้ง DNA และ RNA) ไขมัน (ไขมัน) และเทคนิคอื่น ๆ อีกมากมาย

ดังนั้นจึงมักง่ายกว่าที่จะใช้คำว่า "นาโนเทคโนโลยี" ที่จับได้ทั้งหมดเมื่ออธิบายการวิจัยประเภทนี้ที่เกี่ยวข้องกับหลายสาขาวิชา

เราใช้คุณสมบัติระดับนาโนของวัสดุ ความคิดสร้างสรรค์ และความคิดสร้างสรรค์เพื่อสร้างเทคโนโลยีใหม่ วัสดุใหม่ โครงสร้างใหม่ และบางทีในอนาคตอาจเป็นวิถีใหม่ของการเป็น

คิดแบบนี้: หากคุณต้องการย่ออุปกรณ์ คุณต้องทำให้ส่วนประกอบของอุปกรณ์เหล่านี้มีขนาดเล็กลง นาโนเทคโนโลยีใช้ส่วนประกอบขนาดนาโนเมตรเพื่อสร้างอุปกรณ์เหล่านี้ โดยใช้เอฟเฟกต์ควอนตัมที่โดดเด่นในระดับนี้

นาโนเทคโนโลยีดึงเอาคุณสมบัติเหล่านี้ทั้งหมดมารวมกันเพื่อการใช้งานที่มีประโยชน์

นาโนไม่ใช่ 'BS' ทั้งหมด

ที่หน้าถ่านหิน การวิจัยส่วนใหญ่เป็นแนวคิดที่น่าสนใจซึ่งต้องการการเพิ่มประสิทธิภาพที่น่าเบื่อ พยายามผลิตสิ่งของชิ้นเล็ก ๆ จากกระบวนการจากล่างขึ้นบน (นั่นคือการสร้างที่ระดับนาโน) มากกว่าจากบนลงล่าง (การกลั่นวัสดุที่มีอยู่)

ในนาโนเทคโนโลยี เราไม่จำเป็นต้องแยกวัสดุขนาดใหญ่ออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ เราพยายามสร้างพวกมันจากล่างขึ้นบนโดยใช้เคมี งานประเภทนี้อาจน่าเบื่อ แต่เมื่อใช้งานครั้งแรก ก็เหมือนเวทมนตร์

ดังนั้น นาโนเทคในบางครั้ง ก็เหมือนอีลอน มัสก์ โดยนัยเป็นคำที่ "BS" จับทั้งหมด

แต่ยังเป็นสาขาที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรหลายคนทำงานทุกวัน และมหาวิทยาลัยหลายแห่งก็ยอมรับ เป็นสาขาที่กำลังเติบโตและเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งเต็มไปด้วยสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆ ที่น่าตื่นเต้นและชาญฉลาด

ในหลาย ๆ ด้าน เป็นความพยายามอย่างจริงจังอย่างแท้จริงที่จะผสมผสานทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์เข้าด้วยกันเป็นอุปกรณ์ที่เลียนแบบการปรับแต่งอันวิจิตรงดงามของธรรมชาติ มันยาก – และทำให้ดีอกดีใจ

เกี่ยวกับผู้เขียน

Upulie Divisekera ผู้สมัครระดับปริญญาเอก Monash University

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน