Kuinka selität mitä on NANOTEKNIIKKA?
Kai muistat, että kaikki muodostuu atomeista? Kivi, kynä, videopeli, televisio ja koira koostuvat kaikki atomeista, ja niin myös sinä itse.
Atomeista muodostuu molekyylejä tai materiaaleja. Nanotekniikalla tarkoitetaan atomien ja/tai molekyylien käsittelyä siten, että voidaan valmistaa materiaaleja, laitteita ja jopa koneita.
Siitä asti kun ihmiset ensimmäisen kerran alkoivat valmistaa esineitä, olemme käyttäneet isoja kappaleita (puuta, kiveä, metalleja) valmistaaksemme sen mitä haluamme. Nyt haluamme aloittaa pienistä osista (atomeista ja molekyyleistä) ja koota niitä yhteen ja rakentaa mitä haluamme. Se on hieman kuin lasten rakennussarja.
Kanootti tehtiin puusta Tekisitkö sinä hammastikun puunrungosta vai olisiko parempi aloittaa pienemmistä kappaleista?
Isoista kappaleista aloittaminen on tarkoittanut tavaroiden valmistamista niin tarkasti kuin se on ollut mahdollista, mutta samalla on tuotettu suuria määriä jätteitä ja saasteita ja kulutettu paljon energiaa. Teknologian kehittyessä tarkkuus on parantunut ja jätteiden ja saasteiden määrä on pienentynyt, mutta lähtökohta on pysynyt samana.
Pienistä osista aloittaminen tarkoittaa suurinta mahdollista tarkkuutta (jopa yhden atomin tarkkuutta!) ja valmistuksen täydellistä hallintaa. Jätteitä ei synny, ja energiaa kuluu vähemmän (pienemmät CO2- päästöt, pienempi kasvihuonevaikutus ehkä olet kuullut puhuttavan tästä TV:ssä).
Pienistä osista aloittamisen etuja Kahden jalkapallon keskipisteiden välinen etäisyys on suurempi kuin kahden pähkinän keskipisteiden välinen etäisyys pienempi tarkoittaa lähempänä (ja nopeampaa yhdistämistä!). Sokeri tai suola liukenee nopeammin jauheena kuin kiteinä tai paloina pienellä on parempi reaktiokyky.
Tee seuraava harjoitus: Kuinka monta sivua on kuutiossa? Jos kuution sivun pituus on 1 cm, kuinka suuri on sen kokonaispinta-ala? Jos kuutio halkaistaan kolme kertaa (pystysuunnassa, vaakasuunnassa ja poikittaissuunnassa), kuinka monta kuutiota saadaan? Kunkin uuden kuution jokaisen sivun pituus on 0,5 cm. Mikä on kaikkien uusien kuutioiden kokonaispinta-ala? Huomaat, että jos paino (tai oikeastaan massa) on sama, pienempi tarkoittaa suurempaa pinta-alaa, ja esimerkiksi vedessä olevan sokerin tai suolan tapauksessa parempaa reaktiokykyä.
Nanotekniikan tutkimus on erityisen jännittävä seikkailu. Monet maailman parhaista tiedemiehistä osallistuvat siihen. Nyt jos koskaan tarvitaan lisää eteviä opiskelijoita ja tutkijoita. Voimme nähdä ja siirtää atomeja. Voimme nähdä ja siirtää molekyylejä.
Onko tämä jo mahdollista? Ei aivan. Siksi tarvitaan vielä paljon tutkimusta. Nykyisin voimme jo tehdä muutamia asioita pääasiassa elektroniikan, optiikan ja materiaalitieteiden aloilla. Yksi esimerkki on nanohiukkaset, joita on esimerkiksi aurinkovoiteissa (käytätkö suojakerrointa 8 vai 20?). Voiteissa olevat nanohiukkaset imevät ultraviolettisäteilyä, joka voi polttaa ihoa.
Tulevaisuuden sovellukset ovat mitä, kuten: > mittaukset yhden atomin tarkkuudella > anturit, joilla voidaan havaita vaarallisia aineita > elektroniikka, jossa voidaan käyttää yhtä ainoaa elektronia > kalvot, joilla voidaan erottaa aineita toisistaan hyvin tarkasti > aineet, jotka muuttavat ominaisuuksiaan tarpeidemme mukaan > nanokoneet > nanorobotit, jotka voivat mennä elimistöömme puhdistamaan tai korjaamaan sitä...mutta olemme vasta alussa. Jotta pääsisimme tähän, meidän on käytettävä aivojamme ja toimittava järjestelmällisesti ja tehokkaasti.
Joitain esimerkkejä materiaaleista: tekstiilit, jotka voivat muuttaa ominaisuuksiaan tarpeen mukaan, kuten viilentää kesällä ja lämmittää talvella, haarukat, lusikat, lautaset, kattilat, vaatteet, jotka eivät likaannu tai kastu - kuten lootuksenlehti, kun kaadat sen päälle pisaran vettä (Ajattele, jos sinua ei enää tarvitsisi torua t-paidan likaamisesta?). Hiilinanoputket voivat olla terästä vahvempia ja muovia kevyempiä.
... materiaalit, jotka voivat korjata luusi ja hampaasi niin hyvin, ettei niitä erota oikeasta, materiaalit, jotka ovat erittäin kestäviä ja kevyitä ja joiden ansiosta autot, lentokoneet ja avaruusalukset voivat kulkea pidempään huomattavasti pienemmällä energiamäärällä, ja lisää tulevaisuudessa (Ajattele, ettei kännyköitä ollut olemassa vielä kymmenen vuotta sitten!). Hienorakenteisempi tai pienirakeisempi materiaali voi olla lujempaa ja kevyempää.
Mitä tarvitaan kehityksen nopeuttamiseksi? ammattitaitoisia ihmisiä, eteviä opiskelijoita, tutkimuslaitoksia (laboratorioita jne.), laitteita (mikroskooppeja jne.), tutkimustoimien koordinointia ja kriittistä massaa, rahoitusta, ja ihmisiä, jotka ymmärtävät mihin pyritään!
Jos haluat tietää lisää, tee Internet-haku sanalla nanoteknologia. Käy katsomassa näiltä kahdelta Internet-sivulta (englanniksi): @ http://cordis.europa.eu/nanotechnology -sivulla kerrotaan Euroopasta @ www.nano.gov -sivulla taas USA:sta. (Älä unohda lasten otsikkoa for kids!)
Tiesitkö muuten... Etuliite nano on kreikkaa ja tarkoittaa kääpiötä. Tieteessä ja tekniikassa se ilmaisee miljardisosaa (samoin kuin esim. etuliite kilo tarkoittaa tuhatta).
Yksi nanometri on siis metrin miljardisosa (eli millimetrin miljoonasosa). Se voidaan merkitä 10-9 m, ja sen lyhenne on nm. Yhden kulta-atomin atomin säde on 0,14 nm. Metaanin (CH4) kaltaisen pienen molekyylin pituus on puoli nanometriä. Ihmisen hius on noin 100 000 kertaa paksumpi.
Lisätietoja... jos haluat ottaa yhteyttä? Lähetä sähköpostia osoitteella: sophia.fantechi@ec.europa.eu