Wat roept het woord "nanotechnologie" bij jou op?

Ik heb het grootste deel van een week besteed aan het praten over de term "nanotechnologie" en of het een echt vakgebied is, een reële term of niet.

In de eenvoudigste zin, nanotechnologie betekent werken met materialen op de schaal van een miljardste meter. Het voorvoegsel "nano" verwijst naar een miljardste:het maakt deel uit van de wetenschappelijke meetschaal.

Ik gebruik de term nanotechnologie als een handige verzamelnaam om mijn onderzoeksgebied te beschrijven. Mijn onderzoek gaat over het maken van nanodeeltjes die als minuscule capsules kunnen worden gebruikt om medicijnen aan cellen af ​​te geven. Ik werk met eiwitten en een reeks gouden nanodeeltjes om dit doel te bereiken.

Lees meer:​​Onderzoek lost echte problemen op:experts moeten samenwerken om het voor elkaar te krijgen

Nanotechnologie verkopen

Zoals veel wetenschappelijke en academische termen, nanotechnologie (ook bekend als "nano") is een te veel gebruikt, overhyped term in de massamedia.

Cosmetische bedrijven adverteren producten met "nanotechnologie" - misschien in de hoop over te brengen dat kleine robots je huid repareren. Echter, deze producten bevatten eerder alleen liposomen - kleine, dubbellaagse bellen van lipiden. Het zijn nanodeeltjes, niet helemaal de nano-robots die we ons vanuit sciencefiction zouden voorstellen.

De Tata Nano-auto in India, en Apple's iPod Nano-muziekspeler gebruiken ook het voorvoegsel "nano". Het is een handig voorvoegsel geworden, op dezelfde manier dat "micro" en "smart" te veel worden gebruikt en in feite nietszeggende marketingtermen zijn.

Om de zaken nog ingewikkelder te maken, nanotechnologie en nanowetenschap zijn nu in de volksmond synoniem met "miniatuurrobots die de wereld in grijze smurrie zullen veranderen" of minuscule onzichtbare bedreigingen voor onze gezondheid en het milieu.

Het is waar dat er enige bezorgdheid bestaat over de mogelijke milieueffecten van onjuist verwijderde nanomaterialen. De toxicologie van nanomaterialen en regelgevingskwesties rond het gebruik en de verwijdering ervan is een voortdurende discussie.

Maar als wetenschapscommunicator en wetenschapper is het frustrerend om te zien dat de term 'nano' op sommige van deze manieren wordt gebruikt - niet vanwege een gebrek aan humor, maar vanwege de hoeveelheid inspanning die nodig is om deze misvattingen tegen te gaan, die vaak niet in verhouding staan ​​tot het gemak waarmee ze worden misbruikt.

Betekent 'nano' niets?

Dus de term nanotechnologie is van toepassing op alles, en dus niets betekenen? Hoewel nano een modewoord is in reclame en media, er is een meer specifiek begrip van wat het inhoudt in de wetenschap —  of liever, Engineering.

Nanotechnologie is een breed gebied dat onderzoek en uitvindingen omvat die gebruik maken van de kwantumeffecten die plaatsvinden op nanoschaal - dat wil zeggen, op nanometer of miljardste van een meter niveau.

Vanwege de grootte van de materialen en deeltjes op dit niveau, de kwantumeffecten worden meer uitgesproken op nanoschaal, en kan worden gebruikt om geheel nieuwe, dunnere materialen.

De term "kwantumeffecten" verwijst hier naar de eigenschappen van het materiaal dat het smeltpunt vormt, fluorescentie, elektrische geleidbaarheid en chemische reactiviteit.

Bijvoorbeeld, op nanoschaal, er zijn nieuwe optische eigenschappen - dat wil zeggen, reacties tussen licht en het materiaal – die kunnen worden gebruikt voor toepassingen zoals nanobarcoding.

Nanotechnologie gebruikt deze eigenschappen om nieuwe materialen en apparaten te maken — alles van zachte elektronica, plasmonische superroosters (ultradunne nanomaterialen die interageren met licht), goud, zilver en polymeer nanodeeltjes, nanodraden, enzovoort.

in waarheid, biomoleculen en virussen zijn de originele, allemaal natuurlijke nanotechnologie. Biomoleculen zoals DNA kunnen de genetische code van het leven opslaan, maar de structuur van DNA kan worden gebruikt om nanodraden te genereren, en DNA kan worden gebruikt als een brug tussen deeltjes om ze met elkaar te verbinden.

Eiwitten kunnen worden gebruikt als steigers om metalen structuren bekend te maken als metallo-organische raamwerken die kunnen worden gebruikt als filters of voor het leveren van therapieën, om maar twee toepassingen te noemen.

We kunnen ook materialen maken van anorganische materialen zoals goud en zilver – er zijn nu pennen beschikbaar waarmee je nanodraadcircuits kunt tekenen.

Zonnebrandcrème heeft nanodeeltjes, en zilveren nanodeeltjes worden gebruikt als antibacteriële middelen in veel alledaagse voorwerpen. Lithiumbatterijen gebruiken nanotech voor betere opslag:in feite nanotech is van cruciaal belang voor het verbeteren van de batterijprestaties en -capaciteit.

En nanotech is nuttig bij het miniaturiseren van apparaten en het verbeteren van hun prestaties. We hebben nu draagbare DNA-sequencers die in het veld kunnen worden gebruikt. We hoeven niet langer monsters terug te sturen naar het laboratorium en te wachten op de resultaten - we kunnen ter plaatse de DNA-sequentie bepalen, dankzij het intelligente gebruik van eiwitten in geminiaturiseerde apparaten.

Het meeste nanotech-onderzoek is interdisciplinair (combineert verschillende expertises), zelfs transdisciplinair (werkt over vele wetenschapsgebieden). Het vereist dat je je verdiept in chemie (anorganisch en organisch), elektronica, analytische scheikunde, oppervlaktechemie, eiwitchemie en structuur, nucleïnezuurchemie (zowel DNA als RNA), lipiden (vetten), en nog veel meer technieken.

Dus, het is vaak gemakkelijker om de allesomvattende term 'nanotechnologie' te gebruiken bij het beschrijven van dit soort onderzoek waarbij veel disciplines betrokken zijn.

We gebruiken nanoschaal eigenschappen van materialen, creativiteit en inventiviteit om nieuwe technologie te creëren, nieuwe materialen, nieuwe structuren, en misschien in de toekomst nieuwe manieren van zijn.

Zie het zo:als je apparaten wilt verkleinen, je maakt de componenten van deze apparaten kleiner. Nanotechnologie gebruikt alleen componenten van nanometerformaat om deze apparaten te bouwen, gebruikmakend van de op deze schaal prominente kwantumeffecten.

Nanotechnologie brengt al deze functies samen voor nuttige toepassingen.

Nano is niet allemaal 'BS'

Op het kolenfront, onderzoek bestaat meestal uit intrigerende ideeën die moeizame optimalisatie vereisen; proberen om kleine items te maken van een bottom-up proces (dat wil zeggen, bouwen op nanoschaal) in plaats van top-down (verfijning van bestaande materialen).

Bij nanotechnologie is we hoeven grote materialen niet in kleine stukjes te breken, we proberen ze van onderaf te genereren met behulp van chemie. Dit soort werk kan saai zijn, maar als het voor de eerste keer werkt, het is als magie.

Dus nanotech kan, soms, zoals Elon Musk suggereerde, een "BS" catch-all term zijn.

Maar het is ook een vakgebied waarin veel wetenschappers en ingenieurs elke dag werken, en dat erkennen veel universiteiten. Het is een groeiende, ontluikend veld vol spannende en intelligente nieuwe uitvindingen.

Op veel manieren, het is een echt serieuze poging om zowel organisch als anorganisch samen te voegen tot apparaten die de voortreffelijke verfijningen van de natuur nabootsen. Het is moeilijk – en opwindend.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.