European Observatory for Nanomaterials

Nanomateriali so bili v naravi prisotni, že dolgo preden so si jih znanstveniki sploh lahko zamišljali. Zgodovina znanosti v ozadju nanotehnologije in nanomaterialov pa je razmeroma kratka.

Za ravnanje s tako majhnimi snovmi je treba združiti znanje s številnih področij, kot so fizika, kemija, biologija in znanost o materialih.

Naravni nanomateriali

Naš planet je pomemben vir naravnih nanomaterialov. Vulkani, požari v naravi, peščeni viharji in morski pršec so naravni procesi, pri katerih nastajajo nanomateriali. Številne nanostrukture so prisotne tudi v rastlinah, žuželkah in celo ljudeh. Listi lotosovih cvetov so na primer zaradi svojih nanostruktur samočistilni in vodoodbojni. Tudi naše kosti so sestavljene iz mineralov z nanostrukturami. Celo najosnovnejši gradnik naših življenj, DNK, je nanomaterial.

Nanomateriali so prisotni tudi drugje v vesolju, na primer v vesoljskem in luninem prahu, našli pa so ga tudi v meteoritih, ki so pristali na Zemlji.

Nanomateriali v prazgodovini

Ljudje nanomateriale uporabljajo že več kot 4 000 let, ne da bi popolnoma razumeli znanost v njihovem ozadju.

Številni glineni materiali vsebujejo naravne nanomateriale, uporabljajo pa se že tisočletja, na primer v gradbeništvu, medicini in umetnosti.

Nedavna znanstvena analiza je pokazala tudi, da je barvilo za lase na osnovi svinca, ki so ga uporabljali v starem Egiptu, vsebovalo sintetizirane nanokristale svinčevega sulfida.

Številne zgodovinske najdbe svojo lepoto dolgujejo nanomaterialom. Likurgov kelih, rimski stekleni kelih iz 4. stoletja, vsebuje zlate in srebrne nanodelce, ki spreminjajo barvo glede na osvetlitev. Tudi obarvana steklena okna, ki jih najdemo v številnih srednjeveških cerkvah, so tako sijočih barv po zaslugi nanomaterialov v steklu.

Nanotehnologija: sodobna znanost

Leta 1959 je fizik Richard Feynman položil znanstvene temelje za revolucijo na področju nanomaterialov. Predpostavil je, da je mogoče snov manipulirati na ravni posameznih atomov, in svetu postavil dva izziva.

Prvi je bil zgraditi majhen, a delujoč elektromotor velikosti 0,25 cm³, drugi pa pomanjšati stran v knjigi v merilu 1 : 25 000, kar bi zadoščalo, da celotno Encyclopaedio Britannico spravimo na glavico bucike. Za izpolnitev obeh izzivov je bilo potrebnih 26 let, vendar je ta miselni eksperiment navdihnil razvoj novega znanstvenega področja.

Od takrat je prišlo do številnih znanstvenih prebojev, ki so privedli do objav nešteto znanstvenih člankov, dajanja na trg številnih proizvodov ter treh Nobelovih nagrad, podeljenih za delo na področju nanoznanosti in nanotehnologije.

• Nobelova nagrada za kemijo leta 1996 – odkritje fulerenov, ki kaže, da lahko ogljik obstaja v novi, predhodno neznani obliki, je omogočilo odkritje ogljikovih nanocevk,
• Nobelova nagrada za fiziko leta 2010 – študije na grafenu, materialu z debelino enega samega atoma, ki se lahko uporablja za fleksibilno elektroniko, v energetiki in na biomedicinskem področju,
• Nobelova nagrada za kemijo leta 2016 – razvoj molekularnih strojev, ki lahko privedejo do večje miniaturizacije in razvoja novih materialov.

Razvoj vsake nove znanosti ali tehnologije prinaša tako obete kot tveganja za družbo. Od družbe, ki vključuje državljane, znanstvenike, vlade in podjetja, je odvisno, da se dogovori o najboljšem načinu razvoja takšnih tehnologij s hkratnim zmanjšanjem tveganja za nas in okolje.