esseet.net^v3.0

Nanomateriaalien hyödyt ja haitat

Ensimmäisen nanomateriaalin kehitti Viet Nam vuonna 2003, se oli eräänlainen nanohiili.

Tämä oli tieteen läpimurto ja nanosuunnittelu on levinnyt räjähdysmäisesti muutamien lähi vuosien aikana, loputtomat mahdollisuudet, hurjat uudet keksinnöt ja sijoittajien kiinnostus ovat syynä tähän. Nanotekniikalla on kuitenkin kääntö puolensakin.

Mitä on nanotekniikka -materiaalit?

Nano on latinaa ja tarkoittaa kääpiötä. Nanometri on yksi miljoonas osa millimetristä (0,000001mm). Nanoteknologia on tutkimusta ja teknologista kehitystä atomi- ja molekyylitasolla, missä etäisyydet ovat yhdestä nanometristä sataan nanometriin.

Nanotieteen käyttämät hiukkaset ovat nimeltään nanopartikkeleita, tämä tarkoittaa nanometriluokan hiukkasta, jolla etsitään uusia sovellutuksia ja joista nanomateriaalit koostuu. Konservoinnissa tarvitaan kädentaitojen lisäksi laajaa tietämystä biologiasta, kemiasta ja fysiikasta, joka vuorostaan lisää opiskelun tarvetta alalle pääsemiseksi.

Nano sanaa käytetään usein myös tuotteissa joissa ei ole hyödynnetty nanotekniikkaa. Nano kuvastaa tuotteen pientä kokoa tai korkeaa teknologista tasoa. Esim. iPod Nano, Nano auto (maailman pienin massatuotanto auto),

Nanoteknologialla voidaan ymmärtää täysin nanomittakaavaisia ilmiöitä jotka voidaan huomata yleisesti vasta alle 100nm mittakaavassa, jossa esiintyy paljon uusia ominaisuuksia mistä osaa voidaan hyödyntää. Näin nanomateriaalien mahdollisuudet ovat loputtomat…

Uusin nanosovellus

Yhden atomin transistori keksitty

Teknillisen korkeakoulun tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan ja mittaamaan toimivan transistorin, jonka aktiivinen elementti koostuu ainoastaan yhdestä fosforiatomista piissä.

Australialaisten University of New South Walesin ja University of Melbournen kanssa yhteistyössä tehty tutkimus julkaistiin Nano Lettersissä.

Laitteen toiminta perustuu yksittäisten elektronien peräkkäiseen tunneloitumiseen fosforiatomin ja transistorin lähteen ja nielun välillä. Tunnelointi voidaan sallia tai estää muuttamalla atomin läheisyydessä olevan muutaman kymmenen nanometrin levyisen metallielektrodin jännitettä.

Tietokoneiden huima kehittyminen ja sen luoma tietoyhteiskunta on perustunut pitkälle transistorien koon pienentämiseen ja tiheään pakkaamiseen. On ollut jo kauan tiedossa, että tämän kehityksen on hidastuttava kriittisesti tulevien vuosikymmenten aikana, kun tiheämpi edullinen pakkaaminen vaatisi transistorien koon olevan atomien kokoluokkaa.

Nyt kehitetyssä transistorissa koko sähkövirta kulkee aina saman yksittäisen atomin läpi ja näin siis päästään tutkimaan ilmiöitä, joita tulee esiin transistorien koon äärirajoilla.

Tiede lehti 8.12.2009

Nanomateriaalien hyödyt

Nanoteknologia on uutta luovaa teknologiaa, jonka mahdollisuudet ovat toiveita herättäviä monilla aloilla kuten lääketiede, energia teknologia ja monilla muilla tieteen aloilla. Eniten on panostettu tehokkaampien aurinkokennojen tekoon ja muihin globaaleja ongelmia ratkoviin pulmiin, josta hyvin selviää, mitä odotuksia nanomaailmalta on. Nanomateriaaleja on voitu hyödyntää jo monissa arkipäivän esineissä, ja pikkuhiljaa on saatu kehitettyä jotain globaalisestikin hyödyllisiä pieniä asioita, mutta työtä riittää vielä pitkäksi aikaa ennen kuin maapallo on pelastettu, jos se on edes mahdollista.

Nanoteknologiaa on sovellettu jo moneen tarkoitukseen, autojen pintamaaleissa olevat nanopartikkelit takaavat pinnan kestävyyden, lääkkeissä käytetään kudos- tai solutason täsmälääkkeitä, jolloin lääkemääriä voidaan pienentää ja tehdä lääkkeet vaikuttamaan vain tarvittavaan kehon osaan. Kodeissa nanomateriaalien käytön on arveltu kohdistuvan ensiksi pesu- ja käymälätiloihin, joissa niitä käytettäisiin itsestään puhdistuviin ja definsioiviin pintoihin. Nanoteknologiaa hyödyntämällä on myös kehitetty rakennusten ulkopuolta varten ikkunalaseja, jotka sade pitää puhtaina ja tässä vasta jää vuoren huippu.

Teknologisten mahdollisuuksien lisäksi nanoteknologian houkuttelevuutta lisää sen mahdollistama raaka-aineiden säästö. Elintarvikepakkauksissa nanoteknologia mahdollistaa erittäin ohuiden pakkausmuovien käytön ja täten huomattavat raaka-aineiden säästöt. Nanoteknologian kannattavuutta on perusteltu myös hiukkasten ominaisuuksien takia. Ne eroavat usein merkittävästi muuten samanlaisista, mutta suurikokoisemmista hiukkasista. Nanohiukkasten suuri pinta-ala suhteessa painoon erottaa ne normaalikokoisista muuten samanlaisista hiukkasista. Suuri pinta-ala lisää hiukkasten reaktiivisuutta, mitä voidaan hyödyntää monessa nanoteknologian sovelluksessa. Nanohiukkasten etuja perustellaan myös ympäristösyillä, koska materiaalisäästöjen arvellaan johtavan ympäristön kuormituksen vähenemiseen.

Nanomateriaalien haitat

Vaikka nanoteknologia voi parantaa maailmaa epäilijöitä ja epäilyjä löytyy paljon. Nanomateriaaleja kehitetään arki käyttöön ja siksi monet ovat huolissaan niiden haitoista, nanomateriaaleja tuotetaan hyvin lujaa vauhtia eikä niitä ehditä kunnolla testata (OECD Chemicals Komitea on perustettu valvomaan teollisuuden nanomateriaalien haittoja) vaan ne laitetaan suoraan tuotantoon. Nanomateriaalit käyttäytyvät eri lailla kuin tavalliset materiaalit ja uusien materiaalien käyttäytymisestä ei ole juurikaan tietoa, valmistajalla ei ole velvollisuutta tehdä kaikkia tarvittavia kokeita materiaaleille. Lain koura on vahva, mutta liian hidas kaupallisen alan rynniessä ohi.

Suurimmat pelot ovat terveyteen liittyviä. Toukokuisessa Nature Nanotechnology – lehdessä julkaistu tutkimuksessa, havaittiin, että hiilinanoputket aiheuttivat hiirien vatsakalvolla samanlaisen tulehduksen, joka asbestin ärsyttämässä keuhkopussissa johtaa syöpään. Nanoputket muistuttavat kooltaan ja rakenteeltaan asbestikuituja, joten niiden on jo pitkään pelätty vahingoittavan keuhkoja. Tätäkään ei ole pystytty varmistamaan ihmiselle vaaralliseksi. Nanoputkia hyödynnetään rakenteissa antamaan kestävyyttä.

Toinen nanoteknologiaan liittyvä pelko on että, nanobotit pääsevät vapaaksi ja monistautuvat loputtomasti, syöden koko maapallon ja muuttavat maapallon lopulta ”harmaaksi mönjäksi.” Tämä pelko on kuitenkin melko aiheeton ja se on kumottu väitöskirjalla lisäksi se kuulostaakin science fictionilta. Suuremmat riskit liittyvätkin tahallisen nanoaseteknologian kehittymiseen. Nykyisistä riskeistä suurimmaksi katsotaankin nanopartikkelien haitallisuus hengityselimissä ja muualla kehossa = terveys riskit.
Vieläkään ei ole todisteita nanomateriaalien haitoista ”syytön kunnes toisin todistetaan”

Nanomateriaalien kemiaa

Yleensä nanomateriaalit jaetaan kahteen ryhmään: fulleriinit ja epäorgaaniset nanopartikkelit.

Fulleriinit muodostuvat hiilestä esim. hiili nanoputki, joka on kiinnostava sen kestävyyden ja sähköisten kykyjen takia. Viime vuosi kymmeninä nanoputki on ollut kuuma aihe, koska siitä on arveltu olevan mahdollista tehdä antibiootti syöpää vastaan. Yleensä fulleriineja tuotetaan johtamalla sähköä grafiittielektrodejen välille hapettomassa tilassa. Siitä syntyy nokea, josta fulleriinit ovat erotettavissa.


Metalleista, puolijohteista tai oksideista muodostetut nanopartikkelit ovat kiinnostuksen kohteena niitten mekaanisten, sähköisten, magneettisten ja optisten kykyjen takia. Nämä kyvyt erottaa nanomateriaalit bulkkituotteista. Tavallinen kupari on helposti taipuvaa, mutta 50nm kokoinen kupari luokitellaan superkovaksimateriaaliksi, koska se menettää tavallisen kuparin taipuisuuden nano mittakaavassa. Nanopartikkeleilla on usein myös visuaalisia eroavuuksia tavallisiin aineisiin verrattuna, johtuen siitä, että ne voivat vangita elektroninsa ja luoda kvantti efektejä esim. kulta näyttää nanomittakaavassa tummanpunaista.

Lähdeluettelo

Tekes – keskustelupalsta
Galilei.fi – keskustelupalsta
Tiedelehti 2/07
www.tiede.fi/uutiset/uutinen.php?id=4003
http://fi.wikipedia.org/wiki/Nanoteknologia
http://en.wikipedia.org/wiki/Nanomaterial
http://www.ttl.fi/NR/rdonlyres/62D02BE1-1A70-46ED-AA00-8D93563843BC/0/luentokalvot.pdf

Auta esseet.net -sivustoa kasvamaan!

Klikkaa itsesi heti lähetä tiedostoja -sivulle ja lähetä kaikki koneellasi lojuvat, palveluun sopivat tiedostot muiden käyttäjien saataville!

Auttamalla muita autat myös itseäsi! :)

Lataa tiedosto

Lataa tiedosto klikkaamalla alla olevaa linkkiä. Muistathan myös kommentoida lataamaasi tiedostoa sivun alaosassa olevan lomakkeen kautta!

nanomateriaalit.doc

Auta esseet.net -sivustoa kasvamaan!

Klikkaa itsesi heti lähetä tiedostoja -sivulle ja lähetä kaikki koneellasi lojuvat, palveluun sopivat tiedostot muiden käyttäjien saataville!

Auttamalla muita autat myös itseäsi! :)