Nanotehnoloogia algusajad

Kuigi termin “nanotehnoloogia” võeti kasutusele alles 1974. aastal, pärineb kontseptsioon nanomõõtmeliste materjalidega töötamisest juba iidsetest aegadest. Käsitöölised kasutasid nanoosakesi kaunite kunstiteoste loomiseks, näiteks vitraažides, kullast ja hõbedast nanoosakesi kasutati aga keraamikas ja muudes dekoratiivesemetes. Kuid alles 1950. aastatel, mil võeti kasutusele elektronmikroskoopia, said teadlased materjale nanoskaala tasemel jälgida ja ka manipuleerida.

1980. aastate arvutitehnoloogia ja skaneeriva elektronmikroskoopia edusammud võimaldasid materjalide veelgi täpsemat manipuleerimist.

Nanotehnoloogia sünd

1959. aastal pidas füüsik Richard Feynman põhjaliku loengu “Põhjas on palju ruumi”, kus ta pakkus välja idee manipuleerida üksikute aatomite ja molekulidega, et luua uusi materjale ja seadmeid. Seda loengut peavad paljud nanotehnoloogia sünniks, kuna see oli esimene kord, kui teadlased tõeliselt kaalusid ainega aatomi ja molekulaarsel tasandil manipuleerimist.

Feynmani loeng lõi aluse valdkonna arengule ja inspireeris paljusid teadlasi selles valdkonnas uurimistööd tegema. Teadlased hakkasid järgnevatel aastatel materjalide ainulaadseid omadusi nanoskaala tasandil uurima ja nanoteaduse valdkond hakkas ilmet võtma. 1980. aastateks oli mõiste “nanotehnoloogia” kasutusele võetud ja teadlased üle kogu maailma töötasid selle põneva uue valdkonna uute rakenduste väljatöötamise nimel.

Üks varasemaid läbimurdeid nanotehnoloogia vallas toimus 1986. aastal, mil IBMi teadlased kasutasid pinnalolevate üksikute aatomite manipuleerimiseks skaneerivat tunnelmikroskoopi. See saavutus näitas, kui uskumatult täpseks võimaldab nanotehnoloogia laskuda ja rajas tee edasistele edusammudele selles valdkonnas.

Sellest ajast alates on nanotehnoloogia väga kiires tempos kasvanud ja arenenud. Tänapäeval uurivad teadlased nanotehnoloogia kasutamist mitmetes valdkondades, alates meditsiinist ja energeetikast kuni elektroonikani. Nanotehnoloogia võimalikud rakendused on laialdased ja mitmekesised ning paljud teadlased usuvad, et nanotehnoloogial on potentsiaali muuta meie elu mitmeid aspekte.

Nanomõõteskaalas materjalide omaduste mõistmine

1980. aastatel kasutati esmakordselt terminit “nanotehnoloogia” nanoteaduse esilekerkiva valdkonna kirjeldamiseks. See on valdkond mis püüab mõista materjalide omadusi ja käitumist nanoskaala tasandil. Nanoteadusega kaasnesid ka märkimisväärsed edusammud sellistes valdkondades nagu materjaliteadus, keemia ja bioloogia. Teadlased hakkasid mõistma, et materjalidel on nanoskaalas ainulaadsed omadused, mis erinevad nende makroskaala analoogidest. Näiteks on nanoosakestel suur pindala ja ruumala suhe, mis muudab need ideaalseks katalüüsiks ja muudeks rakendusteks.

2000. aastate alguses pälvis nanotehnoloogia üha rohkem tähelepanu teadlastelt, poliitikutelt ja üldsuselt ning see aitas nii valdkonda arendada kui viis ka sellega seotud vastuoludeni. Vastuolud tekkisid peamiselt nanotehnoloogia defineerimises ja selle mõjudes. Samal ajal hakkasid nanotehnoloogial põhinevad tooted üha rohkem üldkasutusse levima. 2000. aastate keskel puhkes õitsele suurem teaduslik huvi nanotehnoloogia vastu.

Nanotehnoloogia kasutusalad

Nanotehnoloogia areng on endaga kaasa toonud palju murrangulisi rakendusi erinevates valdkondades. Mõned näited valdkonniti:

Meditsiin: Nanoosakesi saab kasutada ravimite viimiseks otse vähirakkudesse, minimeerides seeläbi tervete rakkude kahjustamist. Nanoskaala anduritega saab jälgida ka diabeediga patsientide glükoositaset.

Elektroonika: Nanotehnoloogia on viinud väiksemamõõduliste, kuid võimsamate, arvutikiipide ja elektroonikaseadmete väljatöötamiseni. Nanoskaalas transistoreid saab kasutada kiirema ja energiasäästlikuma elektroonika loomiseks.

Energia: Nanotehnoloogial on potentsiaali energiatööstust oluliselt muuta, parandades päikesepaneelide efektiivsust ja luues võimsamaid akusid. Nanoskaalas materjale saab kasutada ka tõhusamate kütuseelementide loomiseks.

Keskkond: Nanotehnoloogiaga saab välja töötada tõhusamaid veefiltreerimissüsteeme ning puhastada saastunud pinnast. Nanoskaalas materjale saab kasutada ka tööstusprotsessidele tõhusamate katalüsaatorite loomiseks.

Lennundus: Nanotehnoloogiat kasutatakse kosmoselaevade ja satelliitide jaoks kergemate ja tugevamate materjalide väljatöötamiseks. Nanoskaala andureid saab kasutada ka õhusõidukite ja muude sõidukite konstruktsiooni terviklikkuse juures.

Üldised nanokatted: Nanokatted kasutavad nanomõõtmelisi materjale õhukese kattepinna loomiseks, mis võib pakkuda mitmeid eeliseid, sealhulgas suuremat vastupidavust, vee- ja plekikindlust ning paremat soojus- ja elektrijuhtivust. Nanokatteid saab kanda erinevatele pindadele, sealhulgas metallidele, keraamikale ja polümeeridele, ning neid kasutatakse paljudes tööstusharudes, alates auto- ja lennundustööstusest lõpetades elektroonika ja ehitusega. Lisaks funktsionaalsetele eelistele võivad nanokatted parandada ka pindade esteetilist välimust, pakkudes läikivaid, matte või isegi värvilisi viimistlusi. Kuna nanotehnoloogia valdkond on jätkuvalt arenev, võime oodata nanokatete veelgi uuenduslikumaid kasutusi mitmesugustes rakendustes.

Kasude ja riskide tasakaalustamine

Kuna nanotehnoloogia valdkond kasvab ja areneb kiires tempos, on oluline hoida selle võimalikud kasud võimalike riskidega tasakaalus ning tagada, et kasutame seda tehnoloogiat vastutustundlikult ja eetiliselt. Kuigi nanotehnoloogial on potentsiaal oluliselt muuta mitmeid teaduse ja tööstuse valdkondi, on oluline olla teadlik võimalikest riskidest ja võtta meetmeid nende riskide minimeerimiseks.

Üks peamisi väljakutseid nanotehnoloogia kasude ja võimalike riskide tasakaalustamisel on see, et see valdkond on veel suhteliselt uus ja paljudest võimalikest riskidest me pole veel täielikult aru saanud.

Lisaks on suureks väljakutseks see, et nanotehnoloogia potentsiaalsed kasud on nii suure olulisusega, et võib tekkida kiusatus võimalikest riskidest mööda vaadata. Näiteks on nanotehnoloogial nii suur potentsiaal meditsiini valdkonda oluliselt muuta ja inimeste tervist parandada, et võib tekkida ahvatlus tormata turule uute nanotehnoloogial põhinevate ravimeetoditega ilma võimalikke riske täielikult mõistmata.

Nende probleemide tekkimise vältimiseks on oluline suhtuda nanotehnoloogiasse ettevaatlikult ja vastutustundlikult. Seetõttu tuleks teadusuuringutesse investeerida, et paremini mõista võimalikke riske ja töötada välja strateegiad nende riskide minimeerimiseks, samuti tuleks luua eeskirjad ja juhised, et tagada nanotehnoloogia ohutu ja vastutustundlik kasutamine.

Oluline on ka osaleda avatud teabevahetuses nanotehnoloogia võimalike riskide ja kasude kohta. See hõlmab avalikkuse teavitamist võimalikest riskidest ja dialoogi alustamist parimate viiside üle, kuidas tasakaalustada nanotehnoloogia kasusid võimalike riskidega.

Lõppkokkuvõttes on nanotehnoloogia kasude ja võimalike riskide tasakaalu võtmeks sellesse valdkonda nagu juba öeldud peamiselt ettevaatlik ja vastutustundlik suhtumine. Investeerides teadusuuringutesse, et saaksime paremini mõista võimalikke riske, luua eeskirju ja juhiseid, et tagada nanotehnoloogia ohutu ja vastutustundlik kasutamine, ning osaleda avatud teabevahetuses võimalike riskide ja kasude kohta, saame tagada, et seda põnevat valdkonda kasutatakse inimkonna kasuks ohutul ja jätkusuutlikul viisil.

KKK