科学解读:关于纳米技术的一些事

更新时间:2018-12-20 11:22:32

纳米技术被誉为具有提高能源消耗效率,帮助清洁环境和解决重大健康问题的潜力。据说能够以显着降低的成本大规模增加制造业生产。纳米技术倡导者称,纳米技术产品将更小,更便宜,更轻,功能更强,需要的能源更少,原材料更少诺贝尔化学奖得主Richard Smalley在美国众议院科学委员会上就纳米技术的益处发表了讲话。“纳米技术对人们的健康,财富和生活的影响,”他说,“至少相当于微电子学,医学成像,计算机辅助工程和本世纪开发的人造聚合物的综合影响。 “。

然而,其他人则像Smalley一样热情谨慎。创造纳米技术一词的科学家埃里克·德雷克斯勒(Eric Drexler)警告称,他们正在开发“极其强大,极其危险的技术”。在他的着作“创造的引擎”中德雷克斯勒设想人类创造的自我复制分子可能会逃避我们的控制。尽管这一理论在该领域的研究人员已广泛认可,但仍有许多关于纳米技术对人类和环境健康的影响以及新产业可能对南北分歧产生影响的问题。活动人士担心,纳米技术的科学和发展将比政策制定者制定适当的监管措施更快。他们说必须进行知情辩论,以确定风险和利益之间的平衡。

纳米技术已经成为医疗保健研究的有用工具。2005年1月,美国麻省理工学院的研究人员使用“光学镊子”,使用激光束将成对的微小玻璃珠放在一起或移开,研究感染疟疾寄生虫的红细胞的弹性(见微小的工具解决疟疾)。该技术正在帮助研究人员更好地了解疟疾如何通过身体传播。但纳米技术有朝一日也可能导致更便宜,更可靠的药物输送系统。例如,构建在纳米级上的材料可以提供以缓慢且受控的方式保护和分泌封闭药物的封装系统。对于没有足够储存设施和分销网络的国家,以及无法花费时间或金钱长途跋涉进行医疗访问的复杂药物治疗方案的患者,这可能是一种有价值的解决方案。

纳米级结构的过滤器有望实现更好的水净化系统,这些系统制造成本低,使用寿命长且可以清洁。其他类似的技术可以吸收或中和许多国家的有毒物质,如砷,这些物质会污染地下水位 。微型传感器提供监测作物和牲畜病原体以及测量作物生产力的可能性。此外,纳米粒子可以提高肥料的效率。此外,发达国家和发展中国家的研究人员正在开发能够在“恶劣”条件下生长的作物,例如土壤含有高盐量(有时由于气候变化和海平面上升)或低水平的土壤。水。他们通过操纵作物的遗传物质,利用生物分子在纳米技术规模上工作来做到这一点。

纳米技术在可再生和可持续能源(如太阳能和燃料电池)领域的应用可以提供更清洁,更便宜的能源。这些将改善人类和环境健康。例如,微小的废水过滤器可以筛选工厂的排放物,在释放到环境中之前消除最小的残留物。类似的过滤器可以清除工业燃烧设备的排放。纳米粒子可用于清理溢油,将油与沙子分离,将其从岩石中除去,以及从溢出的鸟类羽毛中除去。

“发展中国家已经开展了重要的纳米技术活动,”联合国千年项目科学技术与创新工作组在2005年的报告中写道。“这项活动可能因未能考虑发展中国家前景的辩论而脱轨。” 作者随后警告说,如果公共和政策辩论没有考虑到发展中国家的观点,这项活动可能会被破坏。在撰写本文时,利益相关者的全球对话正在进行,以确定纳米技术对这些国家的潜在影响。纳米技术的进步建立在显微镜的进步上。除了允许分子成像外,扫描隧道显微镜允许研究人员通过拾取和移动单个原子来操纵它们。这是“自下而上”或分子纳米技术的本质,分子结构可以逐个原子构建的概念。一些人声称,纳米技术最终可能导致受控生产小型化到分子水平,就像人体细胞中发生的那样,例如,酶破坏和重新排列将分子保持在一起的键。该愿景是潜在的自我复制的“装配工”微型装置一起工作的微型装置,如工厂装配线的微型版本,生产'纳米材料',新产品将彻底改变建筑,医学,太空探索和计算。

该理论远远超出了当前的现实,有些人警告说,自我复制的“纳米机器人”对人类构成巨大威胁,其他人则认为这种想法是不可能的。然而,最近生产的纳米传送带沿着纳米管移动颗粒流而不是单个颗粒流,这代表了一个重大突破,开发了一个能够沿着人行道“行走”的10纳米长的“DNA机器人”也是如此。由DNA组成。其他重要的发展是旋转分子结构的发现,这预示着在分子水平上发电和可控运动的可能性。在仍然主导该领域的“自上而下”方法中,将多块材料加工并蚀刻成纳米级结构。

纳米技术的知识正在迅速增长。该领域的科学出版物数量从1997年的约200个增加到2002年的12,000多个。尽管如此,目前市场上使用纳米粒子的产品相对较少。总的来说,已经出售的产品没有解决上面提到的健康,粮食安全和环境问题。相反,他们专注于消费者应用,包括改进的防晒霜,防裂漆和防刮眼镜镜片。与电力和内燃机一样,纳米技术也是一种使能技术。因此,预计会促成一系列创新。

总结:评估纳米技术的作用并指导其发展将需要科学家,政府,民间社会组织和公众的跨部门参与。知情辩论对于尽量避免遗传修饰问题所表明的观点两极化至关重要。这个文章旨在为那些希望更好地理解和参与这一重要辩论的人提供一系列相关信息。