วัสดุนาโนขนาดเล็กมากพร้อมที่จะปฏิวัติเทคโนโลยีของเรา สำหรับสิ่งอื่นที่พวกเขาอาจทำกับเรา: ไม่มีใครรู้จริงๆ
ทุกยุคทุกสมัยมีวัสดุที่น่าอัศจรรย์ สำหรับชาววิกตอเรียนั้นเป็นยางพารา ในศตวรรษที่ 20 มันคือพลาสติก และสำหรับยุคดิจิทัล 21st ศตวรรษ มันอาจจะกลายเป็นกราฟีนก็ได้
คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับกราฟีนหรือไม่? ถ้าไม่เช่นนั้น คุณก็จะได้ เป็นหนึ่งในวัสดุระดับนาโนใหม่ล่าสุดที่โผล่ออกมาจากห้องปฏิบัติการของเรา—และในฐานะที่ นิวยอร์กไทม์ส ประกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่า "คาดว่าจะเปลี่ยนเกือบทุกด้านของชีวิต"
ทุกๆ วัน นักวิทยาศาสตร์กำลังเรียนรู้สิ่งใหม่เกี่ยวกับวัสดุนาโนที่น่าอัศจรรย์นี้ แต่ไม่ใช่ทุกสิ่งที่พวกเขาเรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ ล้วนเป็นเหตุผลของการมองโลกในแง่ดีที่ไร้การควบคุม เช่นเดียวกับวัสดุมหัศจรรย์อื่น ๆ ในอดีต graphene อาจไม่มหัศจรรย์นัก
กราฟีนคืออะไร?
กราฟีนได้มาจากแกรไฟต์ ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบเดียวกับที่เราใส่ในดินสอ แต่ไม่มีอะไรทั่วไปเกี่ยวกับกราฟีน อะตอมของมันถูกเชื่อมโยงกันในชั้นที่บางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้: โครงรังผึ้งที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว
แผ่นกราฟีนบางมาก อันที่จริง ตามที่สมาคมเคมีอเมริกันระบุว่า หนึ่งออนซ์สามารถครอบคลุมสนามฟุตบอล 28 สนาม; ชิ้นเล็ก ๆ นั้นเบามากจนคุณสามารถปรับสมดุลบนดอกเดซี่ได้โดยไม่ต้องงอกลีบ นอกจากนี้ยังแข็งแกร่งกว่าเหล็ก (โดยไม่ได้ตั้งใจ) แข็งกว่าเพชร และนำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดงหรือซิลิกอน—นอกจากจะกันน้ำ โปร่งใส และยืดหยุ่นได้อย่างไม่น่าเชื่อ
กล่าวอีกนัยหนึ่งคุณคงถูกกดดันอย่างหนักเพื่อค้นหาวัสดุอื่นที่มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมาย ไม่น่าแปลกใจที่นักวิจัยในหลากหลายอุตสาหกรรมต่างพยายามนำกราฟีนออกจากห้องแล็บของเราและเข้ามาในชีวิตของเรา ยอดขายซึ่งต่ำกว่า 9 ล้านดอลลาร์ในปี 2012 คาดว่าจะเพิ่มขึ้น 14 เท่าเป็น 126 ล้านดอลลาร์ภายในปี 2020 ตามรายงานของ Lux Research บริษัท ที่วิเคราะห์เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่
เหตุผลที่ต้องระวังให้บทเรียนจากอดีต
ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีคาดการณ์ว่ากราฟีนสามารถเปลี่ยนผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคได้มากมาย ตั้งแต่ถุงยางอนามัย คอมพิวเตอร์ ไปจนถึงเซ็นเซอร์ทางเคมี “5 เหตุผลที่ Graphene จะเปลี่ยน Gadget ของคุณตลอดไป” เอ็นบีซีนิวส์รายงานด้วยรายการที่แนะนำอนาคตที่เต็มไปด้วยสมาร์ทโฟนที่บางเป็นกระดาษ จอคอมพิวเตอร์ที่ยืดหยุ่นได้ อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ “พูด” กับเซลล์ของมนุษย์ได้ และแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานมาก
แชมป์เปี้ยนที่กระตือรือร้นของ Graphene อ้างว่าสามารถใช้เพื่อสร้างรถยนต์ที่แข็งแรงและน้ำหนักเบาขึ้น เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างมากมาย แม้กระทั่งเลือดสังเคราะห์
โฆษณาที่ไม่สะทกสะท้านมีเสียงที่คุ้นเคย—และทำให้เราระมัดระวัง เมื่อได้รับบทเรียนจากอดีต แร่ใยหินครั้งหนึ่งเคยถูกขนานนามว่าเป็น "แร่วิเศษ" เนื่องจากมีความสามารถในการทนต่อเปลวไฟ ต่อมาเราค้นพบว่าแท้จริงแล้ว ฝุ่นพิฆาต.
เรื่องเดียวกันกับดีดีทีซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายอย่างยิ่งไม่เพียงต่อยุงที่เป็นพาหะนำโรคที่ตั้งใจจะฆ่าเท่านั้น แต่ยังรวมถึง สัตว์ป่า (โดยเฉพาะนก) และมนุษย์; ด้วยไวนิลซึ่งในที่สุดก็แสดงให้เห็นว่าเป็น ตัวทำลายฮอร์โมนที่สำคัญ; หรือด้วยฟิล์มโพลีเอทิลีนที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ซึ่งติดไฟได้ ไดรฟ์ห้ามกระเป๋านับไม่ถ้วน. แต่ละคนได้รับการโอบกอดอย่างกระตือรือร้นและใช้กันอย่างแพร่หลายก่อนที่เราจะค้นพบว่ามีด้านมืดและอันตราย
ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของ Collingridge
มีคำศัพท์สำหรับปรากฏการณ์นี้จริงๆ ฉันเพิ่งได้เรียนรู้: ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของ Collingridge. ได้รับการตั้งชื่อตาม David Collingridge ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ชาวอังกฤษที่ไม่ชัดเจนซึ่งเป็นคนแรกที่ตั้งสมมติฐานไว้ในหนังสือปี 1980 รับทราบถึงความยากลำบากในการทำนายผลกระทบด้านลบของเทคโนโลยีใหม่จนกระทั่งถึงเวลาที่เทคโนโลยีนั้นถูกใช้อย่างกว้างขวาง - โดยที่จุดนั้นแน่นอน เป็นการยากที่จะจัดการกับแง่ลบเหล่านั้นและกำหนดวิธีแก้ไขที่เหมาะสม หรืออย่างที่คอลลิงริดจ์ใส่เข้าไป การควบคุมทางสังคมของเทคโนโลยี,
“เมื่อการเปลี่ยนแปลงเป็นเรื่องง่าย ความจำเป็นในการเปลี่ยนแปลงนั้นไม่สามารถคาดเดาได้ เมื่อเห็นความจำเป็นในการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงก็มีราคาแพง ยากและใช้เวลานาน”
ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไม เมื่อพูดถึงวัสดุนาโน นักวิจัยพยายามที่จะก้าวไปข้างหน้า โครงการวิจัยจำนวนหนึ่งเกิดขึ้นเพื่อศึกษาปัญหาที่เกิดจากนาโนเทคโนโลยี ตัวอย่างเช่น ตั้งแต่ปี 2008 ทั้งสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้ทุ่มเงินหลายสิบล้านดอลลาร์ในโครงการร่วมที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส และมหาวิทยาลัยดุ๊กที่รู้จักกันในนาม ศูนย์ผลกระทบสิ่งแวดล้อมของนาโนเทคโนโลยี (มคอ.).
นักวิจัยกำลังไล่ตามประเภทของคำถามที่มักจะไม่เคยถูกถามมาก่อนจนกว่าจะสายเกินไปที่จะจัดการกับปัญหาร้ายแรงที่เกิดขึ้นจากคำตอบ วัสดุใหม่เหล่านี้สามารถเข้าสู่สิ่งแวดล้อมของเราได้หรือไม่? จะเกิดอะไรขึ้นถ้าพวกเขาทำ? พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับพืชและสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ อย่างไร? พวกมันมีพิษหรือไม่?
เหนือสิ่งอื่นใด นักวิจัยเหล่านี้ได้ทำการทดสอบวัสดุนาโนที่แตกต่างกันในเซลล์มนุษย์และสัตว์ สังเกตผลกระทบในสัตว์ทดลอง ศึกษาพฤติกรรมของพวกมันในดินและน้ำ และวิเคราะห์ความเพียงพอของกฎหมายที่มีอยู่เกี่ยวกับการควบคุมและระเบียบข้อบังคับ ด้วยความพยายามดังกล่าว “เราได้สร้างข้อมูลมากกว่าที่ฉันเคยคิดเมื่อเจ็ดปีที่แล้ว” แอนดรูว์ เมย์นาร์ด ผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์ความเสี่ยงแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน ผู้เตือนมานานแล้วถึงความจำเป็นในการกำกับดูแลที่ดีขึ้นของ นาโนเทคโนโลยี ยังมีคำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบที่สำคัญอีกมากมาย เขากล่าว แต่ “เรากำลังเริ่มที่จะจัดการกับสิ่งที่น่าเป็นห่วงจริงๆ และสิ่งที่ไม่น่ากังวลมากนัก”
อันตรายมีได้หลายรูปแบบ
สำหรับผู้เริ่มต้น มีความชัดเจนมากขึ้นว่าวัสดุนาโนบางชนิดก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมหรือสาธารณสุขเพียงเล็กน้อย บางประเภทมีมากกว่า และบางส่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุที่ใหม่กว่า ยังคงเป็นเครื่องหมายคำถาม สิ่งที่อันตรายที่สุดของพวกเขาดูเหมือนจะเป็นวัสดุนาโนบางชนิดที่ได้มาจากเงิน ทองแดง หรือสังกะสี ซึ่งทั้งหมดนี้ละลายได้ง่ายในน้ำและในเซลล์ โดยปล่อยโลหะที่เป็นพิษออกมา แต่ความอันตรายมีได้หลายรูปแบบ
สัณฐานวิทยาเฉพาะของวัสดุนาโนทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมาก บางชนิด (รวมถึงกราฟีน) มีขอบคมที่สามารถผ่าผนังเซลล์ได้ ท่อนาโนคาร์บอนคล้ายเข็มสามารถทำหน้าที่เหมือนแร่ใยหินเมื่อสูดดม ทำลายเนื้อเยื่อปอดอย่างมาก
ในฐานะที่เป็นนาโนสิ่งมหัศจรรย์ล่าสุดที่เกิดขึ้น graphene เพิ่งเริ่มดึงดูดความสนใจของนักวิจัยเท่านั้น และการค้นพบครั้งแรกได้ทำให้เกิดสัญญาณที่น่าเป็นห่วงขึ้นแล้ว โดยเป็นการตอกย้ำว่าการสืบสวนในช่วงแรกๆ เหล่านี้มีความสำคัญเพียงใด ในหนึ่งเดียว การศึกษา 2013ตัวอย่างเช่น วิศวกรของมหาวิทยาลัยบราวน์พบว่าแผ่นกราฟีนที่มีขอบแหลมคมสามารถเจาะทะลุและทะลุผ่านผิวหนังมนุษย์ ปอด และเซลล์ภูมิคุ้มกันได้
เราสามารถเปิดตัวการปฏิวัติกราฟีนโดยไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพหรือสิ่งแวดล้อมของเราได้หรือไม่?
In อีกการศึกษาล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ในเครือ CEIN จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย - ริเวอร์ไซด์พบว่าอนุภาคนาโนของกราฟีนออกไซด์แสดงความคงอยู่สิ่งแวดล้อมที่น่าหนักใจในสภาพแวดล้อมทางน้ำบางอย่าง ในการจำลองชั้นหินอุ้มน้ำ ดูเหมือนว่าพวกมันจะจมลงไปในตะกอน ซึ่งพวกมันมีแนวโน้มที่จะย่อยสลายทางชีวภาพ แต่ในการจำลองน้ำผิวดิน เช่น ทะเลสาบหรือลำธาร อนุภาคมักจะตกตะกอนเป็นใบไม้ที่ตายแล้วและอินทรียวัตถุอื่นๆ พวกมันลอยอยู่ในคอลัมน์น้ำ พวกมันมีแนวโน้มที่จะถูกดูดกลืนโดยสัตว์น้ำขนาดเล็กมาก—หรือจะเข้าไปในแหล่งน้ำของเรา
แต่แน่นอนว่ามีความแตกต่างระหว่างความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นกับอันตรายที่เกิดขึ้นจริง อย่างที่ชารอน วอล์คเกอร์ หนึ่งในผู้เขียนการศึกษา UC–ริเวอร์ไซด์ บอกฉันว่า
“...เราไม่อยากยกธงแดงมากเท่าที่ควรแจ้งประชาชน เพื่อไม่ให้ธงแดงไม่ มี ที่จะเลี้ยงดู”
การศึกษาดังกล่าวนำเสนอผู้ผลิตและผู้กำหนดนโยบายด้วยโอกาสแรกเริ่ม—และมีค่ามหาศาล—ในการคิดหาวิธีเปิดตัวการปฏิวัติกราฟีนโดยไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพหรือสิ่งแวดล้อมของเรา
ฉันคิดว่า David Collingridge จะยินดี
บทความนี้เริ่มปรากฏใน บนโลก
เกี่ยวกับผู้เขียน
Susan Freinkel เป็นผู้เขียน พลาสติก: เรื่องราวความรักที่เป็นพิษ และ American Chestnut: ชีวิต ความตาย และการเกิดใหม่ของต้นไม้ที่สมบูรณ์แบบ. เธอยังเขียนให้กับ New York Times, Discover, Smithsonian, Mindful และสิ่งพิมพ์อื่นๆ ความสนใจของเธอกว้างไกล: เธอครอบคลุมเรื่องราวต่างๆ ตั้งแต่โรควัวบ้าไปจนถึงการรักษาวิตามินสำหรับโรคอารมณ์สองขั้ว ตั้งแต่การรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมไปจนถึงกรณีของสวนสัตว์ไปจนถึงการแสวงหาการพัฒนาดอกกุหลาบสีน้ำเงิน เรื่องราวเกี่ยวกับโรคที่เกิดจากต้นโอ๊กแคลิฟอร์เนียนำไปสู่หนังสือเล่มแรกของเธอ American Chestnut: ชีวิต ความตาย และการเกิดใหม่ของต้นไม้ที่สมบูรณ์แบบ. ได้รับรางวัลหนังสือกลางแจ้งแห่งชาติประจำปี 2008 หลังจากหมกมุ่นอยู่กับโลกธรรมชาติสำหรับหนังสือเล่มนั้น เธอหันความสนใจไปที่โลกที่ไม่เป็นธรรมชาติสำหรับหนังสือเล่มต่อไปของเธอ พลาสติก: เรื่องราวความรักที่เป็นพิษ.
หนังสือแนะนำ:
พลาสติก: เรื่องราวความรักที่เป็นพิษ
โดย Susan Freinkel
พลาสติกสร้างโลกสมัยใหม่ เราจะอยู่ที่ไหนหากไม่มีหมวกกันน็อคจักรยานกระเป๋าแปรงสีฟันและเครื่องกระตุ้นหัวใจ? แต่หนึ่งศตวรรษในเรื่องรัก ๆ ใคร่ของเรากับพลาสติกเราเริ่มตระหนักว่ามันไม่ใช่ความสัมพันธ์ที่ดีต่อสุขภาพ พลาสติกใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่ลดน้อยลงการชะล้างสารเคมีที่เป็นอันตรายทิวทัศน์ที่ทิ้งขยะและทำลายชีวิตทางทะเล ในฐานะนักข่าวซูซานไฟร์เกลชี้ให้เห็นในหนังสือเล่มนี้ที่น่าดึงดูดและเปิดกว้างเรากำลังเข้าใกล้จุดวิกฤติ เรากำลังจมอยู่ในสิ่งต่าง ๆ และเราจำเป็นต้องเริ่มทำการเลือกที่ยาก ผู้เขียนให้เครื่องมือที่เราต้องการด้วยการผสมผสานของเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยที่มีชีวิตชีวาและการวิเคราะห์ พลาสติก ชี้ทางไปสู่ความเป็นหุ้นส่วนที่สร้างสรรค์ใหม่ด้วยวัสดุที่เรารักจะเกลียด แต่ไม่สามารถดูเหมือนจะมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ต้อง
คลิกที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและ / หรือสั่งซื้อหนังสือเล่มนี้ใน Amazon
