nanotechnologia

nanotechnologia

[gr.],

dziedzina nauki i inżynierii materiałowej zajmująca się kontrolowanym wytwarzaniem nanostruktur i nanomateriałów oraz metodami służącymi do ich badania i modelowania.

Nanotechnologia jako odrębna dziedzina powstała w ostatnim 20-leciu XX w. w wyniku postępującej miniaturyzacji elementów układów elektronicznych, rozwoju biologii molekularnej, chemii supramolekularnej i fizyki ciała stałego oraz dzięki pełniejszemu poznaniu strukturalnych uwarunkowań właściwości materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych. Nanotechnologia obejmuje zagadnienia wchodzące w zakres nanoelektroniki, elektroniki molekularnej, elektroniki kwantowej, fizyki zjawisk mezoskopowych, chemii supramolekularnej i inżynierii białek. Do wytwarzania i badania nanostruktur wykorzystuje się m.in. modelowanie komputerowe oraz mikroskop tunelowy skaningowy i mikroskop sił atomowych. Oba mikroskopy można wykorzystać do kontrolowanego manipulowania atomami i cząsteczkami na powierzchni kryształu. Budowaniem nanostruktur molekularnych z pojedynczych atomów lub cząsteczek zajmuje się nanotechnologia molekularna.

Przypuszcza się, że rozwój nanotechnologii i coraz szersze stosowanie jej produktów umożliwi pokonanie aktualnych ograniczeń w miniaturyzacji elementów elektronicznych oraz przejście od mikroelektroniki do nanoelektroniki (m.in. skonstruowanie komputera kwantowego). Perspektywiczne zastosowania nanotechnologii w medycynie to opracowanie skutecznych, szybkich i tanich czujników diagnostycznych, a także nowych metod leczenia polegających na stosowaniu leków o zwiększonej przyswajalności, w formie roztworów koloidalnych o precyzyjnie kontrolowanej wielkości cząstek, oraz na stosowaniu — jako nośników leków — nanokryształów z przyłączonymi do nich immunoznacznikami. Wizja nanorobotów naprawiających uszkodzone komórki wewnątrz organizmu czy wybiórczo niszczących komórki nowotworowe wydaje się odległa lub w ogóle niemożliwa do realizacji, ponieważ trudnym do rozwiązania problemem jest precyzyjna kontrola ich lokalizacji, działania i usuwania z organizmu po wykonaniu zadania. Przewiduje się, że nanotechnologia znajdzie zastosowanie w przemyśle chemicznym (zwłaszcza petrochemicznym), gdzie pozwoli na uzyskanie bardziej wydajnych katalizatorów, przyczyni się do zmniejszenia szkodliwego wpływu procesów przemysłowych na środowisko przyrodnicze, a nawet do opracowania skuteczniejszych metod jego oczyszczania i odnowy. W dziedzinie materiałów konstrukcyjnych z rozwojem nanotechnologii wiąże się nadzieje na wytworzenie nowej generacji materiałów ceramicznych i nanokompozytów, a w dziedzinie materiałów funkcjonalnych — na opracowaniu lepszych materiałów magnetycznych, baterii i ogniw paliwowych dla energetyki wodorowej oraz wydajniejszych baterii słonecznych. Na rozwój nanotechnologii przeznacza się coraz większe fundusze, rośnie też liczba przedsiębiorstw wytwarzających nanostruktury i nanomateriały. Można się spodziewać, że przynajmniej część przewidywań się spełni, co może oznaczać w nieodległej przyszłości rewolucyjne zmiany cywilizacyjne.

Jan Kozubowski