Νανοτεχνολογία
Συγγραφέας iator Γράφτηκε στις ,
Στην επιστήµη και την τεχνολογία, το πρόθεµα «νανο» (από την ελληνική λέξη νάνος) σηµαίνει 10-9 = 0,000000001. Ένα νανόµετρο (nm) ισούται µε ένα δισεκατοµµυριοστό του µέτρου, είναι δηλαδή δεκάδες χιλιάδες φορές µικρότερο από το πάχος µιας ανθρώπινης τρίχας. Ο όρος νανοτεχνολογία χρησιµοποιείται εδώ ως περιληπτικός όρος, και καλύπτει τους διαφόρους κλάδους νανοεπιστηµών και νανοτεχνολογιών.
Θεωρητικά, η νανοτεχνολογία αναφέρεται στην επιστήµη και τεχνολογία που αναπτύσσονται σε κλίµακα ατόµων και µορίων (νανοκλίµακα)· αναφέρεται επίσης σε επιστηµονικές αρχές και νέες ιδιότητες που µπορούµε να κατανοήσουµε και να γνωρίσουµε σε βάθος εργαζόµενοι σ’αυτό το πεδίο. Τέτοιες ιδιότητες µπορούµε εν συνεχεία να τις παρατηρούµε και να τις εκµεταλλευόµαστε σε µικροκλίµακα ή µακροκλίµακα για την ανάπτυξη π.χ. υλικών και εφευρέσεων µε νεωτεριστικές λειτουργίες και επιδόσεις.
Η νανοεπιστήµη χαρακτηρίζεται συχνά ως οριζόντια, νευραλγική ή επιτρεπτική αφού ουσιαστικά µπορεί να εισχωρεί σε όλους τους τοµείς της τεχνολογίας. Συχνά συµβάλλει στην προσέγγιση διαφόρων πεδίων της επιστήµης και επωφελείται η ίδια από τη διεπιστηµονική προσέγγιση, ενώ αναµένεται να οδηγήσει σε καινοτοµίες που θα συµβάλουν στην αντιµετώπιση πολλών από τα προβλήµατα µε τα οποία βρίσκεται σήµερα αντιµέτωπη η κοινωνία:
Ιατρικές εφαρµογές συµπεριλαµβανοµένων π.χ. µικροσκοπικών διαγνωστικών µέσων που θα µπορούν να εµφυτεύονται για την έγκαιρη διάγνωση ασθενειών. Νανοτεχνολογικές επιστρώσεις θα µπορούν να βελτιώνουν τη διαδραστικότητα και βιοσυµβατότητα των εµφυτευµάτων. Τα ικριώµατα που διαθέτουν την ικανότητα αυτοοργάνωσης ανοίγουν τον δρόµο για νέες γενιές υλικών µηχανικής των ιστών και βιοµιµητικών υλικών, από τα οποία µακροπρόθεσµα θα µπορούν να κατασκευάζονται τεχνητά όργανα. Υπό ανάπτυξη βρίσκονται νεωτεριστικά συστήµατα για στοχοθετηµένη χορήγηση φαρµάκων. Προσφάτως, νανοσωµατίδια διοχετεύθηκαν σε καρκινικά κύτταρα για θεραπευτικούς σκοπούς (θερµική ίαση).
Τεχνολογίες της πληροφορίας συµπεριλαµβανοµένων µέσων για την αποθήκευση δεδοµένων µε πολύ µεγάλες πυκνότητες καταγραφής (π.χ. 1 Terabit/inch2) και νέων τεχνολογιών απεικόνισης σε πολύ ευέλικτα πλαστικά υλικά. Μακροπρόθεσµα, η επίτευξη µοριακής ή βιοµοριακής νανοηλεκτρονικής, σπιντρονικής και κβαντικής τεχνολογίας ηλεκτρονικών υπολογιστών θα µπορούσαν να ανοίξουν νέους δρόµους πέρα από τη σηµερινή τεχνολογία των υπολογιστών.
Η παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας µπορούν για παράδειγµα να έχουν οφέλη από τις νέες κυψέλες καυσίµου ή από νανοδοµηµένα στερεά πολύ µικρού βάρους και υψηλού δυναµικού αποθήκευσης υδρογόνου. Υπό ανάπτυξη βρίσκονται επίσης αποτελεσµατικοί και χαµηλού κόστους φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες. Επισπεύδεται η εξοικονόµηση ενέργειας µέσω της ανάπτυξης νανοτεχνολογικών λύσεων που οδηγούν σε βελτίωση των µονώσεων, των µεταφορών και του φωτισµού.
Αξιοποίηση της νανοτεχνολογίας στην επιστήµη των υλικών µε εφαρµογές µεγάλου εύρους αναµένεται να επηρεάσουν ουσιαστικά όλους τους τοµείς. Νανοσωµατίδια χρησιµοποιούνται ήδη για την ισχυροποίηση υλικών και για µεγαλύτερη αποτελεσµατικότητα των καλλυντικών. Με τη βοήθεια της νανοτεχνολογίας µπορούν να τροποποιούνται διάφορες επιφάνειες έτσι ώστε να µην χαράσσονται, να γίνονται αδιάβροχες, καθαρές ή αποστειρωµένες. Η επιλεκτική µεταµόσχευση οργανικών µορίων µέσω νανοδοµηµένων επιφανειών αναµένεται ότι θα επηρεάσει την παραγωγή βιοαισθητήρων και µοριακών ηλεκτρονικών συσκευών. Οι επιδόσεις των υλικών σε ακραίες συνθήκες µπορούν να βελτιωθούν σε σηµαντικό βαθµό προς όφελος π.χ. της βιοµηχανίας αεροναυτικής και διαστήµατος.
Η βιοµηχανική παραγωγή σε επίπεδο νανοκλίµακας προαπαιτεί µια νέα διεπιστηµονική προσέγγιση σε ό,τι αφορά τόσο την έρευνα όσο και την παραγωγή. Θεωρητικά, δύο είναι οι κύριες προσεγγίσεις: η πρώτη, µε αφετηρία τα µικροσυστήµατα, καταλήγει στην ελάχιστη δυνατή κλίµακα (κατιούσα προσέγγιση) και η δεύτερη µιµείται τη φύση µέσω της δηµιουργίας δοµών που εκκινούν από το ατοµικό και το µοριακό επίπεδο (ανιούσα πορεία). Η πρώτη µπορεί να συσχετιστεί µε συναρµολόγηση, η δεύτερη µε σύνθεση. Η ανιούσα προσέγγιση βρίσκεται σε πρώιµο στάδιο, η δυναµική της όµως έχει µεγάλη εµβέλεια έτσι ώστε να µπορεί να επιφέρει ανατροπές στις τρέχουσες διεργασίας παραγωγής.
Η χρήση επιστηµονικών οργάνων για τη µελέτη των ιδιοτήτων της ύλης σε επίπεδο νανοκλίµακας επηρεάζει ήδη σηµαντικά τόσο άµεσα όσο και έµµεσα, και δίνει έτσι ώθηση για πρόοδο σε ευρύ φάσµα τοµέων. Η εφεύρεση του Scanning Tunnelling Microscope υπήρξε ορόσηµο στη γέννηση της νανοτεχνολογίας. Τα επιστηµονικά όργανα διαδραµατίζουν επίσης ουσιαστικό ρόλο για την ανάπτυξη ανιουσών και κατιουσών διεργασιών παραγωγής.
Η έρευνα µε αντικείµενο τα είδη διατροφής, τους υδάτινους πόρους και το περιβάλλον µπορεί να προχωρήσει µέσω των εξελίξεων της νανοτεχνολογίας, µεταξύ των οποίων συµπεριλαµβάνονται εργαλεία ανίχνευσης και εξουδετέρωσης της παρουσίας µικροοργανισµών και φυτοφαρµάκων. Η καταγωγή εισαγόµενων ειδών διατροφής µπορεί να ανιχνεύεται µε τη βοήθεια νανοσήµανσης σε ελάχιστη κλίµακα. Η ανάπτυξη διορθωτικών µεθόδων µε βάση τη νανοτεχνολογία (π.χ. φωτοκαταλυτικές τεχνικές) µπορεί να έχει θετικά αποτελέσµατα για την αντιµετώπιση της επιβάρυνσης και ρύπανσης του περιβάλλοντος (π.χ. διείσδυση πετρελαίου στους υδάτινους πόρους και στο έδαφος).
Η ασφάλεια αναµένεται να ενισχυθεί µε τη βοήθεια π.χ. νεωτεριστικών συστηµάτων ανίχνευσης τα οποία εξασφαλίζουν έγκαιρη προειδοποίηση έναντι βιολογικών ή χηµικών παραγόντων µέχρι το επίπεδο του µορίου. Βελτιωµένη προστασία της ιδιοκτησίας (π.χ. τραπεζογραµµατίων) θα µπορούσε να επιτευχθεί µε νανοετικέτες. Σε εξέλιξη βρίσκεται επίσης η ανάπτυξη νέων κρυπτογραφικών τεχνικών για την κοινοποίηση δεδοµένων.
Στην αγορά κυκλοφορούν ήδη αρκετά προϊόντα βασισµένα στη νανοτεχνολογία: ιατρικά προϊόντα (π.χ. επίδεσµοι, καρδιακές βαλβίδες κ.ά.), ηλεκτρονικά εξαρτήµατα, βαφές που δεν χαράσσονται, αθλητικά είδη, υφάσµατα που δεν τσαλακώνουν και δεν λεκιάζουν, αντιηλιακές κρέµες. Οι αναλυτές εκτιµούν ότι η αγορά αυτών των προϊόντων ανέρχεται σήµερα σε 2,5 δισεκατοµµύρια ευρώ µε προοπτική να ανέλθει σε εκατοντάδες δισεκατοµµύρια ευρώ µέχρι το 2010 και ένα τρισεκατοµµύριο ευρώ αργότερα. Με την προοπτική επίτευξης βελτιωµένων επιδόσεων µε λιγότερες πρώτες ύλες, συγκεκριµένα µέσω της ανιούσας προσέγγισης στην παραγωγή, η νανοτεχνολογία περικλείει µια δυναµική για µείωση των αποβλήτων στη διάρκεια του κύκλου ζωής των προϊόντων.
