European Observatory for Nanomaterials

Dabā nanomateriāli pastāvēja jau ilgu laiku pirms tam, kad zinātnieki par tiem varēja iedomāties. Tomēr nanotehnoloģiju un nanomateriālu zinātnes vēsture ir salīdzinoši īsa.

Lai rīkotos ar materiālu tik nelielā mērogā, bija jāapvieno zināšanas daudzās jomās, piemēram, fizikā, ķīmijā, bioloģijā un materiālu zinātnē.

Dabīgie nanomateriāli

Mūsu planēta ir svarīgs dabīgo nanomateriālu avots. Vulkāni, meža ugunsgrēki, putekļu vētras un jūras ūdens nonākšana atmosfērā ir dabīgi procesi, kas rada nanomateriālus. Augos, kukaiņos un pat cilvēkos arī ir daudzas nanostruktūras. Piemēram, lotosa ziedu lapas pašas attīrās un atgrūž ūdeni, jo tajās ir nanostruktūras. Mūsu kauli arī sastāv no nanostrukturētiem minerāliem. Pat visbūtiskākais cilvēces dzīvības elements, proti, DNS, ir nanomateriāls.

Nanomateriāli ir sastopami arī citās Visuma vietās, piemēram, kosmiskos un mēness putekļos, un tie ir atklāti arī meteorītos, kas nokrituši uz Zemes.

Nanomateriāli seno laiku vēsturē

Cilvēki jau vairāk nekā 4000 gadus izmanto nanomateriālus, pilnībā neizprotot to pamatā esošos zinātnes principus.

Daudzi māla minerāli satur dabīgus nanomateriālus, un tos tūkstošiem gadu izmanto, piemēram, būvniecībā, medicīnā un mākslā.

Nesen veikta zinātniska analīze arī liecināja, ka senajā ēģiptē izmantotā matu krāsa uz svina bāzes saturēja sintezētus svina sulfīda nanokristālus.

Vairāku vēsturisko artefaktu pievilcība slēpjas to nanomateriālos. Līkurga kauss – 4. gadsimta romiešu stikla kauss – satur zelta un sudraba nanodaļiņas, kas maina krāsu atkarībā no apgaismojuma. Arī vitrāžām, kas atrodas daudzās viduslaiku baznīcās, ir spilgtas krāsas, pateicoties stiklā esošajiem nanomateriāliem.

Nanotehnoloģijas – moderna zinātne

Fiziķis Ričards Feinmens 1959. gadā izstrādāja zinātnisko pamatu nanomateriālu revolūcijai. Viņš norādīja, ka ir iespējams manipulēt ar vielām atsevišķu atomu līmenī, un izvirzīja pasaulei divus uzdevumus.

Pirmais bija izveidot mazu, bet funkcionējošu elektromotoru, kas ir tikai 1/64 kubikcollas liels, un otrais – samazināt grāmatas lappusi līdz 1:25 000 mērogam, kas ir tik mazs, lai visu Britu enciklopēdijas saturu novietotu uz adatas gala. Abu uzdevumu risināšanai bija vajadzīgi 26 gadi, taču šis domu eksperiments iedvesmoja jaunas zinātnes jomas attīstību.

Kopš tā laika ir izdarīti vairāki zinātniski atklājumi, kuru rezultātā ir publicētas neskaitāmas zinātniskās publikācijas, tirgū nonākuši daudzi produkti un par darbu nanozinātnes un nanotehnoloģiju jomā piešķirtas trīs Nobela prēmijas.

• Nobela prēmiju ķīmijā 1996. gadā piešķīra par fullerēnu atklāšanu, pierādot, ka ogleklis var pastāvēt jaunā, iepriekš nezināmā formā, un tas ļāva atklāt oglekļa nanocaurulītes.
• Nobela prēmija fizikā 2010. gadā tika piešķirta par grafēna pētījumiem. šis materiāls ir tikai vienu atomslāni biezs, un to var izmantot, piemēram, elastīgā elektronikā, enerģētikā un biomedicīnā.
• Nobela prēmiju ķīmijā 2016. gadā piešķīra par molekulāro mašīnu izstrādi, kas var veicināt lielāku samazināšanu un jaunu materiālu izstrādi.

Jaunas zinātnes jomas vai tehnoloģijas attīstība sabiedrībai rada gan iespējas, gan riskus. Sabiedrībai, arī iedzīvotājiem, zinātniekiem, valdībām un uzņēmumiem, ir jāvienojas par vislabāko veidu, kā attīstīt šādas tehnoloģijas, vienlaikus līdz minimumam samazinot riskus gan mums, gan videi.