European Observatory for Nanomaterials

Nanomaterial har funnits i naturen långt innan forskarna ens kunde föreställa sig dem. Historien om vetenskapen bakom nanoteknik och nanomaterial är däremot ganska kort.

Hanteringen av materia i så liten skala kräver att kunskap från många områden kombineras, bland annat fysik, kemi, biologi och materialvetenskap.

Naturliga nanomaterial

Vår planet är en viktig källa till naturliga nanomaterial. Vulkanutbrott, bränder, dammstormar och havsvatten som skummar är naturliga processer som skapar nanomaterial. Växter, insekter och även människor innehåller också många nanostrukturer. Ett exempel är lotusblommans blad, som är självrengörande och vattenfrånstötande tack vare sina nanostrukturer. Våra skelettben består av nanostrukturerade mineraler. Även de mest grundläggande byggstenarna i våra liv, vårt DNA, är nanomaterial.

Nanomaterial finns även på andra håll i universum, till exempel i kosmiskt damm och måndamm, och har även hittats i meteoriter som har slagit ner på jorden.

Nanomaterial i forntiden

Människor har använt nanomaterial i över 4 000 år utan att till fullo förstå vetenskapen bakom dem.

Många lermineraler innehåller naturliga nanomaterial och har använts i tusentals år, till exempel vid byggnation, i läkemedel och inom konsten.

Vetenskapliga analyser i modern tid har visat att blybaserad hårfärg som användes i det forna Egypten innehöll syntetiserade nanokristaller av blysulfid.

Skönheten hos ett antal historiska artefakter beror på nanomaterial. Lykurgos bägare, en romersk glasbägare från 300-talet, innehåller nanopartiklar av guld och silver som ändrar färg beroende på ljuset. Även de lysande färgerna i färgade glasfönster som finns i många medeltida kyrkor beror på nanomaterial inuti glaset.

Nanoteknik: en modern vetenskap

År 1959 lade fysikern Richard Feynman grunden för nanomaterialrevolutionen. Han föreslog att det borde gå att manipulera materia på atomnivå och gav världen två utmaningar.

Den första var att bygga en mycket liten men fungerande elektrisk motor som bara var 1/64 kubiktum (27 kubikcentimeter), och den andra var att förminska en boksida till skalan 1/25 000, tillräckligt för att hela Encyclopaedia Britannica skulle få plats på ett knappnålshuvud. Det tog 26 år innan båda utmaningarna var avklarade, men tankeexperimentet inspirerade utvecklingen av det nya forskningsområdet.

Sedan dess har flera vetenskapliga genombrott skett som har lett till publicering av otaliga vetenskapliga artiklar, många produkter som släppts ut på marknaden och tre Nobelpris för arbete inom nanovetenskap och nanoteknik:

• 1996 års Nobelpris i kemi – upptäckten av fullerener, visade att kol kan existera i en ny, tidigare okänd form, och gjorde att kolnanorör upptäcktes,
• 2010 års Nobelpris i fysik – studier av grafen, ett material som bara är ett lager atomer tjockt och kan användas bland annat för flexibel elektronik, energi och biomedicinska applikationer och
• 2016 års Nobelpris i kemi – utveckling av molekylära maskiner som kan leda till ytterligare miniatyrisering och utveckling av nya material.

Utvecklingen av ny forskning och teknik innebär både löften och hot för samhället. Det är samhället, det vill säga medborgare, forskare, politiker och företag, som måste enas om bästa sättet att utveckla sådan teknik och samtidigt minimera riskerna både för oss och miljön.