(PhysOrg.com) -- Nanotechnologie omvat het manipuleren van het onvoorstelbaar kleine. Een nanometer is ongeveer 5 koolstofatomen op een rij, of de afstand die uw vingernagel in één seconde groeit. Materie gedraagt ​​zich fundamenteel anders op die schaal, het openen van nieuwe mogelijkheden voor producten en processen. Nanotech is een enorm opkomend onderzoeksgebied, vol mogelijkheden, en de media en het publiek beginnen het op te merken.

“Een belofte van nanotechnologie is het idee om machines ter grootte van een molecuul te bouwen om atomen te vervoeren. Je kon alles ‘kweken’ wat je maar wilde. Je zou een huis kunnen verbouwen. Of een t-bone steak, ” zei Joel Garreau, hoogleraar rechten aan de Arizona State University in een wetenschapscafé, "Feiten of hype:wat vertellen de media ons over nano en andere nieuwe technologieën?" in het Arizona Science Center op 19 maart.

Vandaag, nanotechnologie brengt ons zelfreinigende ramen en vlekbestendige broeken. Deze producten zijn handig, maar niet echt revolutionair. Het is de belofte van nanotechnologie die intrigeert.

“De wereld kan zo abrupt worden getransformeerd dat ze onherkenbaar is, ' zei Garreau.

ASU wordt een leider in nanotechnologisch onderzoek, zowel op het gebied van wetenschap en techniek als op beleidsgebied. In 2009, ASU-biofysicus Stuart Lindsay publiceerde het eerste uitgebreide leerboek voor het veld, Inleiding tot nanowetenschap. Hoewel nieuw, het begint op grote schaal te worden gebruikt.

Een nano-casestudy

Lindsay gebruikt nanotechnologie in zijn laboratorium om technieken voor DNA-sequencing te verbeteren. Een van de huidige uitdagingen bij DNA-sequencing is om het proces te veranderen van iets dat tienduizenden dollars kost en weken of maanden duurt om te ontwikkelen tot iets dat in minuten of uren op een computerchip kan worden gedaan voor slechts een paar dollar.

“We willen de menselijke gezondheid verbeteren, daar doen we het voor, ' zegt Lindsay.

Het primaire doel van Lindsay's onderzoek is het vinden van een nieuwe manier om de DNA-basiseiwitten te lezen:A, T, C, en G. Zijn team onderzoekt een methode genaamd elektronentunneling, wat Lindsay een 'exotisch stukje kwantummechanica' noemt. Elektronentunneling omvat het passeren van DNA tussen twee elektroden die de chemische samenstelling van elke individuele base kunnen detecteren.

Een ander belangrijk stukje technologie is de nanoporie, die het DNA tussen de elektroden stuurt. Lindsay zegt dat de nanoporie DNA "als een stuk katoen door een naald" rijgt. Nanoporiën werden ooit gemaakt door natuurlijke eiwitten te assembleren, die gaten in celwanden vormen, of door een elektronenmicroscoopstraal te nemen en een klein gaatje in een stukje siliconen te boren. Beide processen zijn moeilijk uit te voeren, en er is een probleem met het betrouwbaar printen van elektrodeparen die heel dicht bij DNA liggen.

Het team van Lindsay toonde aan dat een enkele koolstofnanobuis, twee nanometer in diameter en centimeters lang, kan gemakkelijk groeien op een siliciumwafel met behulp van conventionele wetenschappelijke methoden. “Je hebt geen exotische technieken nodig, " hij zegt.

Het DNA zal dan door de binnenkant van de koolstofnanobuis glijden. Dit fenomeen was hoogst onverwacht. “De referenten van Science geloofden het niet de eerste keer dat we de paper inleverden, dus we moesten veel meer doen om ze te overtuigen, ' zegt Lindsay, lachend. De krant verscheen in Wetenschap in januari 2010.

Het team heeft nog werk te doen voordat ze een werkend apparaat hebben en een bedrijf dat het produceert, maar Lindsay zegt, "We hebben de haalbaarheid van deze benadering van DNA-sequencing aangetoond. Een paar jaar geleden zouden de meeste mensen hebben gezegd dat dit sciencefiction was.”

Hij voegt toe, “Het is jammer, want de waarheid over wetenschap is dat de meeste fondsen incrementele vooruitgang ondersteunen, omdat de gemeenschap zal accepteren dat ze ze kunnen doen. Dit betekent dat de grote doorbraken zeer moeilijk te ondersteunen zijn. Het is echt de moeite waard om een ​​aantal belangrijke doelen te financieren, omdat mensen ze zullen bereiken. Als je teams van slimme mensen krijgt die samenwerken aan een gericht doel, je kunt echt wonderen verrichten.”

Op de horizon

Een deel van het probleem kan zijn dat het publiek er niet achter kan komen welke projecten 'mogelijk maar ver weg' zijn en welke 'het hot product van volgend jaar' zijn. De massamedia is niet altijd duidelijk over hoe haalbaar, en dreigend, veelbelovende nieuwe technologieën zijn. Technologieën ontwikkelen en deze vervolgens testen op effectiviteit, veiligheid en kosten kunnen lang duren. Maar het publiek kan op zijn hoede worden om onderzoek te ondersteunen wanneer overdreven gehypte "doorbraken" niet snel op de markt verschijnen.

In het wetenschapscafé Garreau sprak over “The Seven Horizons:Timelines and Roadmaps for Emerging Technologies for the Next Twenty Years, ” een website ontwikkeld om opkomende technologieën te beoordelen. Hij zei dat de tijdlijn nuttig is voor het beantwoorden van vragen als:“Hoe serieus moeten we dit nemen? Hoeveel tijd hebben we? Is deze mogelijkheid iets dat morgen met zekerheid kan gebeuren, of iets dat in de toekomst vele decennia mogelijk zou kunnen zijn?”

Technologieën binnen de First Horizon zijn “beschikbaar, maar niet overal ” zoals antimicrobiële sokken die geur elimineren met behulp van nanomaterialen. De andere horizonten omvatten “commerciële, " "Engineering, " "wetenschappelijk, “geïnformeerde speculatie, ” “blauwe lucht” en tenslotte de Zevende Horizon, “twijfelachtig, ” die wetenschap omvat die zelfs de komende 20 jaar niet mogelijk lijkt.

Lindsay's onderzoek valt momenteel mogelijk onder de Vierde Horizon, "wetenschappelijk, ” wat betekent dat er bewijs is dat de technologie mogelijk is, maar er is niet veel onderzoek gedaan naar hoe het proces veilig en economisch op de markt kan worden gebracht. Technologieën in deze categorie, volgens de Seven Horizons-website, zijn "meestal 4-10 jaar om het publiek te bereiken als alles goed gaat."

The Seven Horizons is ontwikkeld door het Consortium for Emerging Technologies, Militaire operaties en nationale veiligheid (CETMONS) in samenwerking met Sandra Day O'Connor College of Law van ASU, het Lincoln Centrum voor Toegepaste Ethiek, en het Prevail Project:Wise Governance for Challenging Futures.

“Nanotech bestaat tegenwoordig nauwelijks, ' zei Garreau in het wetenschapscafé. "Bijna alles wat je tegenwoordig over nanotechnologie kunt zeggen, is speculatie."

Speculatie of aan de horizon, wie is op de hoogte van deze vorderingen? Wie zal er baat bij hebben? Zoals de romanschrijver William Gibson zei:“De toekomst is er al; het is gewoon niet gelijk verdeeld.”

Nanotechnologie en samenleving

Een belangrijk probleem waarmee nanotechnologie tegenwoordig wordt geconfronteerd, is de ontwikkeling van regelgeving in het licht van wetenschappelijke onzekerheid over de technologie. Elizabeth Corley, een professor in ASU's School of Public Affairs, bestudeert de beleidsimplicaties van nanotechnologie.

“Als we denken aan een vakgebied als nanotechnologie, de wetenschap gaat zo snel vooruit dat de discussie over de sociale, ethisch, en beleidseffecten blijven vaak achter, " zegt Corley, die een co-hoofdonderzoeker is bij het Center for Nanotechnology in Society bij ASU (CNS-ASU).

"Een van de doelen van de CNS-ASU is ervoor te zorgen dat we als wetenschappelijke gemeenschap een discussie aangaan over de sociale en beleidsimplicaties van nanotechnologisch onderzoek terwijl de wetenschap vooruitgaat."

Corley behaalde drie ingenieursdiploma's voordat ze haar doctoraatsstudies in de openbare orde voortzette. Haar huidige onderzoek verkent de publieke perceptie over de risico's en voordelen van nanotechnologie, evenals hoe de toonaangevende Amerikaanse nanowetenschappers denken over de rol van risico's en voordelen bij de ontwikkeling van regelgeving voor nanotechnologie.

"Ons recente onderzoek toont aan dat nanotechnologie een van de eerste opkomende technologieën is waarbij we hebben gezien dat de wetenschappers meer dan het publiek bezorgd zijn over bepaalde risico's, " ze zegt. Het grootste verschil in bezorgdheid had betrekking op de menselijke gezondheid en het milieu.

Nanotech heeft op dit moment een gefragmenteerd en bijna onbestaand beleidskader. Bijvoorbeeld, de FDA reguleert sommige nanotechnologie op basis van een product-by-productmodel, terwijl de EPA nanotechnologie grotendeels regelt via de Toxic Substances Control Act (TSCA). Dit zijn zeer verschillende modellen en sommige nanotechnologieproducten vallen niet onder de bestaande regelgeving.

“Het publiek denkt vaak anders over nanotechnologie die wordt gebruikt om een ​​levensreddend apparaat in de medische wereld te produceren dan wanneer het wordt gebruikt voor nieuwe surveillancepraktijken en -technieken, ' zegt Corley. “Dit betekent dat het steeds belangrijker wordt om de perceptie van het publiek over bepaalde toepassingsgebieden voor nanotechnologie te bestuderen, zoals de omgeving, het medische veld, en landsverdediging.”

Een ander probleem om te onderzoeken, Corley zegt, is hoe we beleid maken over een opkomende technologie als we nog niet alle risico's kennen.

Corley en haar team hebben ook de kennis van het publiek over nanotechnologie in de loop van de tijd gevolgd, met name het vergelijken van enquêtegegevens van 2004 en 2007. Verrassend genoeg als je het in zijn geheel bekijkt, de publieke kennisniveaus over nanotechnologie zijn tussen 2004 en 2007 niet veel veranderd, ondanks talrijke outreach-inspanningen. Echter, in een studie gepubliceerd in The Scientist in januari 2010, Corley en haar team besloten om verschillende segmenten van het publiek onder de loep te nemen. Ze ontdekten dat er een steeds groter wordende kenniskloof op het gebied van nanotechnologie is onder het publiek met de laagste en meest formele opleidingsniveaus.

Uit dit onderzoek is Corley stelt de vraag, "Wat voor soort outreach-inspanningen zouden die segmenten van het publiek met lagere formele opleidingsniveaus effectiever bereiken?" Haar resultaten geven een mogelijk antwoord op deze vraag, omdat uit het onderzoek bleek dat internet zou kunnen dienen als een 'nivellering' van deze kennishiaten.

"Maakt het echt uit of het publiek wetenschap en technologie begrijpt?" vroeg Joe Kullman, mediarelatiefunctionaris voor ASU's Ira A. Fulton Schools of Engineering in het wetenschapscafé. Zijn antwoord was een ondubbelzinnig, "Ja!"

“Veel van wat er gebeurt, gebeurt - of gebeurt niet - vanwege de politiek, ’ voegde Kullman eraan toe. “De percepties van mensen bepalen het beleid. Politici luisteren naar wat mensen denken, ongeacht of wat zij denken juist is of niet. Als we beleidsbeslissingen nemen op basis van verkeerd geïnformeerde percepties, we zullen een aantal grote fouten maken.”