European Observatory for Nanomaterials

Τα νανοϋλικά υπάρχουν στη φύση από πολύ παλιά, όταν ακόμη οι επιστήμονες δεν μπορούσαν καν να φανταστούν την ύπαρξή τους. Η ιστορία της επιστημονικής γνώσης σχετικά με τη νανοτεχνολογία και τα νανοϋλικά είναι, ωστόσο, σχετικά πρόσφατη.

Για να καταστεί εφικτός ο χειρισμός της ύλης σε τόσο μικρή κλίμακα, χρειάστηκε να συνδυαστούν γνώσεις από πολλούς τομείς όπως η φυσική, η χημεία, η βιολογία και η επιστήμη των υλικών.

Φυσικά νανοϋλικά

Ο πλανήτης μας είναι σημαντική πηγή φυσικών νανοϋλικών. Τα ηφαίστεια, οι δασικές πυρκαγιές, οι καταιγίδες σκόνης και το υδρόλυμα θαλάσσης είναι φυσικές διαδικασίες που δημιουργούν νανοϋλικά. Τα φυτά, τα έντομα, ακόμη και οι άνθρωποι περιέχουν πολλές νανοδομές. Για παράδειγμα, το φύλλα του άνθους του λωτού αυτοκαθαρίζονται και είναι υδατοαπωθητικά, χάρη στις νανοδομές τους. Τα οστά μας απαρτίζονται επίσης από ανόργανα στοιχεία με νανοδομές. Ακόμη και το πιο θεμελιώδες υλικό στη ζωή μας, το DNA μας, είναι νανοϋλικό.

Επίσης, τα νανοϋλικά βρίσκονται παντού, για παράδειγμα στην κοσμική και στη σεληνιακή σκόνη, ενώ έχουν εντοπιστεί και σε μετεωρίτες που έπεσαν στη γη.

Τα νανοϋλικά στην αρχαία ιστορία

Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν νανοϋλικά για πάνω από 4 000 χρόνια, χωρίς να τα κατανοούν πλήρως επιστημονικά.

Πολλά ανόργανα στοιχεία του πηλού περιέχουν φυσικά νανοϋλικά και χρησιμοποιούνται για χιλιάδες χρόνια, για παράδειγμα, στις κατασκευές, την ιατρική και την τέχνη.

Πρόσφατη επιστημονική ανάλυση κατέδειξε επίσης ότι η βαφή μαλλιών με βάση τον μόλυβδο που χρησιμοποιούνταν στην αρχαία Αίγυπτο περιείχε συνθετικούς νανοκρυστάλλους θειούχου μολύβδου.

Διάφορα ιστορικά τεχνουργήματα οφείλουν την ομορφιά τους στα νανοϋλικά. Το Κύπελλο του Λυκούργου, ένα ρωμαϊκό γυάλινο κύπελλο του 4ου αιώνα περιέχει νανοσωματίδια χρυσού και αργύρου που αλλάζουν χρώμα ανάλογα με τον φωτισμό. Τα βιτρό παράθυρα σε πολλές μεσαιωνικές εκκλησίες αντανακλούν επίσης φωτεινά χρώματα χάρη στα νανοϋλικά μέσα στο γυαλί.

Νανοτεχνολογία: μια σύγχρονη επιστήμη

Το 1959, ο φυσικός Ρίτσαρντ Φάινμαν έθεσε τα επιστημονικά θεμέλια για την επανάσταση της νανοτεχνολογίας. Ισχυρίστηκε ότι είναι δυνατόν να χειριστούμε την ύλη στο επίπεδο των μεμονωμένων ατόμων και έθεσε δύο προκλήσεις για την ανθρωπότητα.

Η πρώτη ήταν η κατασκευή ενός μικροσκοπικού κινητήρα, μεγέθους μόλις 1/64 κυβικών ιντσών, ο οποίος, ωστόσο, μπορεί να λειτουργεί, και η δεύτερη ήταν η μικρογράφηση της σελίδας ενός βιβλίου σε κλίμακα 1/25 000, ώστε να μπορεί να χωρέσει ολόκληρη η εγκυκλοπαίδεια Britannica στην κεφαλή μιας καρφίτσας. Χρειάστηκαν 26 χρόνια για να επιτευχθούν αμφότερες οι προκλήσεις, αλλά αυτό το θεωρητικό πείραμα ενέπνευσε την ανάπτυξη ενός νέου επιστημονικού τομέα.

Έκτοτε σημειώθηκαν πολλές επιστημονικές ανακαλύψεις και δημοσιεύθηκε πλήθος επιστημονικών εργασιών, με αποτέλεσμα τη διάθεση στην αγορά πολλών προϊόντων και την απονομή τριών βραβείων Νόμπελ για το έργο που πραγματοποιήθηκε στον τομέα της νανοεπιστήμης και της νανοτεχνολογίας.

• Βραβείο Νόμπελ Χημείας 1996 – η ανακάλυψη των φουλλερενίων, χάρη στην οποία αποδείχθηκε ότι ο άνθρακας μπορεί να υπάρχει σε μια μέχρι τότε άγνωστη μορφή, κατέστησε εφικτή την ανακάλυψη των νανοσωλήνων άνθρακα,
• Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2010 – μελέτες σχετικά με το γραφένιο, ένα υλικό πάχους μίας μόνο ατομικής στιβάδας το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για παράδειγμα, για εύκαμπτες ηλεκτρονικές συσκευές και για εφαρμογές στην ενέργεια και τη βιοϊατρική, και
• Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2016 – ανάπτυξη μοριακών μηχανών οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν στην περαιτέρω μικρογράφηση και ανάπτυξη νέων υλικών.

Η ανάπτυξη κάθε νέας επιστήμης ή τεχνολογίας συνεπάγεται υποσχέσεις αλλά ταυτόχρονα και κινδύνους για την κοινωνία. Είναι ευθύνη της κοινωνίας, καθώς και των πολιτών, των επιστημόνων, των κυβερνήσεων και των επιχειρήσεων να συμφωνήσουν σχετικά με τον καλύτερο τρόπο ανάπτυξης αυτού του είδους των τεχνολογιών, ελαχιστοποιώντας, ταυτόχρονα, τους κινδύνους τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον.