Manipulacja światem atomów elektryzuje naukowców od wielu lat. Ale dopiero od niedawna każdy z nas może z nanotechnologii korzystać na co dzień. A przedmiotów i metod leczenia, tworzonych przez człowieka na poziomie miliardowych części metra, przybywa.
Są w akcesoriach sportowych i kosmetykach, statkach kosmicznych i samochodach. Coraz częściej występują też w medycynie. Obiekty stworzone przez człowieka od zupełnych podstaw – atomów, są już rzeczywistością. Choć możliwość budowania na poziomie tak małym, wydaje się wielu z nas wciąż bardziej fiction, niż science.
- Mamy około 500 produktów związanych z nano. Produkty kosmetyczne, leki, różnorakie przedmioty, które możemy dostać w sklepach – potwierdza dr hab. inż. Prof. UW Andrzej Huczko z Pracowni Fizykochemii Nanomateriałów w Zakładzie Dydaktycznym Chemii Fizycznej Wydziału Chemii UW.
Prof. Andrzej Huczko o historii nanotechnologii
Nauka jak magia
Jak trudno jest budować na poziomie atomowym – czyli właśnie na poziomie „nano”, pokazują ostatnie odkrycia, okrzyknięte przełomowymi w dziedzinie nanotechnologii.
Chińscy naukowcy z Tsinghua University pochwalili się na początku tego roku, że… stworzyli metodę pozwalającą na uzyskanie przędzy z tzw. nanorurek węglowych. Po kilkudziesięciu latach od odkrycia samych nanorurek.
Nanorurka to nic innego, jak walec, którego ścianki zbudowane są z pojedynczych atomów węgla. Niesamowite właściwości tych obiektów polegają na ich imponującej trwałości i przewodnictwie prądu. - Nanorurka ma wytrzymałość materiałową 5-krotnie większą, niż pajęcza sieć. A ta jest z kolei pięciokrotnie silniejsza, niż najlepsza stal – mówi prof. Huczko.
Nanorurka ma wytrzymałość materiałową 5-krotnie większą, niż pajęcza sieć. A ona jest pięciokrotnie silniejsza, niż najlepsza stal.
Prof. Andrzej Huczko, kier. Pracowni Fizykochemii Nanomateriałów, WCh UW
Dlatego nanorurki dodaje się już do kompozytów (np. w rakietach tenisowych), by je wzmocnić. Ale nie stworzono jeszcze z nanorurek samodzielnego materiału – na przykład super-przewodzącego drutu czy niezwykle mocnej liny, która mogła by na przykład posłużyć do budowy kosmicznej windy.
Wszystko jednak wskazuje na to, że problem uzyskania półproduktu – nici z nanorurek węglowych – udało się pokonać właśnie w Chinach. Tamtejsi naukowcy wyniki swoich badań opublikowali w periodyku „Nanotechnology” na początku 2010 roku.
Poczekajmy na produkt
Środowisko naukowe jest jednak na razie sceptycznie nastawione do podobnych rewelacji.
- Jest dużo doniesień o ciekawych właściwościach nanomateriałów. Ale najważniejsze nie jest to, że wykonano włókno, które jest przędzone z nanorurek – podkreśla prof. Andrzej Huczko.
Niewykluczone, że za kilkanaście lat komputer będzie bardziej przypominał... czytaj więcej »
Jego zdaniem prawdziwą rewelacją będzie wejście na rynek np. kamizelki kuloodpornej z materiału wyplecionego z takiego włókna, które będzie znacznie bardziej wytrzymałe niż kewlar.
Niewielu wie – zdradza profesor - że badania nad aplikacją nanomateriałów prowadzone są nieustannie w największych, tajnych laboratoriach świata. Niestety, wyniki tych prac nie ukazują się drukiem. Można je poznać jedynie po efektach – na przykład w gotowej ramie roweru czy piaście koła samochodu.
Nano ciało
Jednym z najbardziej obiecujących pól, na których wykorzystuje się nanomateriały, jest medycyna. Tu Polacy mają wiele do powiedzenia.
Badania nad nanokapsułkami, które wykorzystuje się do precyzyjnego podawania leków, prowadzi się m.in. w Pracowni Fizykochemii Nanomateriałów na wydziale Chemii UW we współpracy z Uniwersytetem Medycznym w Warszawie.
Dr Michał Bystrzejewski o badaniach nad nanokapsułkami
- Zajmujemy się m.in. syntezą tak zwanych nanokapsułek węglowych. Są to niezwykle interesujące materiały. Rozmiar ich jest z przedziału od 10 do 100 nanometrów. Te nanocząstki są szczelnie otoczone cienkimi powłoczkami węglowymi - mówi dr Michał Bystrzejewski, adiunkt w tejże pracowni.
Takie nanomateriały maja szereg kluczowych właściwości. Przede wszystkim magnetyczne, które pozwalają je przesuwać w ciele za pomocą zewnętrznych magnesów. Ponadto, właśnie dzięki cienkiej powłoce węglowej, substancje zamknięte w kapsułce - na przykład leki - nie są absorbowane przez organizm. Chyba, że
Jedno z zastosowań nanokapsułek dotyczy ochrony środowiska. Na naszym wydziale, pracujemy nad wykorzystaniem nanokapsułek węglowych jako mobilnych i bardzo efektywnych sorbentów (pochłaniaczy - przyp.) metali ciężkich.
Dr Michał Bystrzejewski, Pracownia Fizykochemii Nanomateriałów, WCh UW
pod wpływem ingerencji z zewnątrz (za pomocą wiązki lasera). Dzięki temu możliwe jest dostarczanie leku np. wprost do nowotworu. Leku, który "po drodze" nie zatruwa organizmu.
A oczywiście na medycynie ich wykorzystanie się nie kończy. - Jedno z zastosowań nanokapsułek dotyczy ochrony środowiska. Na naszym wydziale pracujemy nad wykorzystaniem nanokapsułek węglowych jako mobilnych i bardzo efektywnych sorbentów (substancji pochłaniających zanieczyszczenia - przyp.) metali ciężkich - mówi.
Takie oparte na nanokapsułkach pochłaniacze są znacznie bardziej efektywne, niż najlepsze filtry węglowe. Poza tym łatwo je odzyskać na przykład z oczyszczanej wody - wystarczy wyłowić je za pomocą magnesu razem z brudami.
Producent części ciała. Nano-lekarz. Ochroniarz kwarantanny. A może pilot... czytaj więcej »
Słowo „nano” pochodzi z greki i oznacza karła. W nauce określa skalę 10 do minus 9 wielkości. Nanometr to miliardowa część metra, obszar wielkości atomów czy cząsteczek.
Nanotechnologia jest stosunkowo nową dziedziną. Za jej początek uważa się słowa noblisty Richarda Feynmana. Genialny naukowiec w latach 50-tych w USA opublikował słynną pracę o proroczym tytule: There's Plenty of Room at the Bottom. W wolnym tłumaczeniu: na dole jest dużo miejsca.
- Przesłaniem jego pomysłu było to, że człowiek poznał niemal wszystkie prawa fizyki i chemii, które rządzą przyrodą. Powinien więc nauczyć się naśladować przyrodę, tworzyć z atomów i cząsteczek większe obiekty. Właściwie to jest przesłaniem nanotechnologii - wskazuje prof. Andrzej Huczko.