European Observatory for Nanomaterials

A nanoanyagok már jóval azelőtt léteztek természetben, hogy a tudósok akár csak elképzelni tudták volna őket. A nanotechnológia és a nanoanyagok mögött meghúzódó tudomány története azonban viszonylag rövid.

Ahhoz, hogy az anyagokat ilyen kis léptékben manipulálni lehessen, számos területen, például a fizikában, a kémiában, a biológiában és az anyagtudományban szerzett ismereteket kell összekapcsolni.

Természetes nanoanyagok

Bolygónk a természetes nanoanyagok jelentős forrása. A vulkánok, az erdőtüzek, a porviharok és a tengervíz-permet olyan természetes folyamatok, amelyek nanoanyagokat hoznak létre. A növények, rovarok, sőt az emberi szervezet is számos nanostruktúrát tartalmaznak. A lótuszvirág levelei például nanostruktúrájuknak köszönhetően öntisztítóak és vízlepergetők. Csontjaink is nanoszerkezetű ásványokból állnak. Még az élet legalapvetőbb építőköve, a DNS is nanoanyag.

A nanoanyagok a világegyetemben máshol is megtalálhatók, például a kozmikus és a holdporban, valamint a Földön becsapódott meteoritokban.

Nanoanyagok a történelemben

Az emberek több mint 4000 éve használnak nanoanyagokat anélkül, hogy teljes mértékben értették volna azok tudományos hátterét.

Számos agyagásvány tartalmaz nanoanyagokat természetes módon, és ezeket több ezer éve használják például az építőiparban, az orvostudományban és a művészetekben.

A közelmúltban elvégzett tudományos elemzések azt is kimutatták, hogy az ókori Egyiptomban használt ólomalapú hajfestékek szintetikus ólom-szulfid nanokristályokat tartalmaznak.

Számos történelmi műalkotás szépsége a nanoanyagoknak köszönhető. A 4. századi római üvegpohár, a Lycurgus-csésze arany- és ezüst nanorészecskéket tartalmaz, amelyek színe a megvilágítástól függően változik. A sok középkori templomban található festett üvegablakok az üveg belsejében található nanoanyagoknak köszönhetően olyan ragyogóan színesek.

Nanotechnológia: egy modern tudományág

1959-ben Richard Feynman fizikus fektette le a nanoanyag-forradalom tudományos alapjait. Azt állította, hogy lehetséges lenne az anyagok manipulációja az egyes atomok szintjén, és két kihívás elé állította a világot.

Az első egy apró, de működő elektromos motor megépítése volt, amely csak 1/64 köbhüvelyk méretű, a második pedig egy könyv oldalának 1:25000-as skálára történő lekicsinyítése volt, ami megfelelő ahhoz, hogy az egész Encyclopaedia Britannica elférjen egy gombostű fején. Huszonhat év telt el, mire mindkét kihívást teljesítették, de ez a gondolatkísérlet ihlette egy új tudományterület kialakítását.

Azóta több tudományos áttörés is történt, amelyek eredményeként számtalan tudományos publikációt tettek közzé, számos terméket hoztak forgalomba, és három Nobel-díjat ítéltek oda a nanotudomány és a nanotechnológia területén végzett munkáért.

• Az 1996. évi kémiai Nobel-díj – a fullerének felfedezése, amellyel igazolódott, hogy a szén egy új, korábban még nem ismert formában is létezhet, és ami lehetővé tette a szén nanocsövek felfedezését;
• a 2010. évi fizikai Nobel-díj – a grafénnel, egy egyetlen atomréteg vastagságú anyaggal kapcsolatos vizsgálatok, amely anyag felhasználható például flexibilis elektronikai eszközökben, valamint energetikai és orvosbiológiai alkalmazásokban; és
• a 2016-os kémiai Nobel-díj – a molekuláris gépek kifejlesztése, mely további miniatürizálást és új anyagok kifejlesztését teheti lehetővé.

Bármilyen új tudományterület vagy technológia kifejlesztése ígéretes, de ugyanakkor kockázatokkal is jár a társadalomra nézve. A társadalom – vagyis többek között a polgárok, a tudósok, a kormányok és a vállalkozások – feladata, hogy megállapodjanak az ilyen technológiák fejlesztésének legjobb módjáról, miközben minimálisra csökkentik mind a magunkra, mind a környezetre háruló kockázatokat.