Cosa ti evoca la parola "nanotecnologia"?

Ho passato la parte migliore di una settimana a parlare del termine "nanotecnologia" e se si tratta di un campo reale, un termine reale o no.

Nel suo senso più semplice, nanotecnologia significa lavorare con materiali alla scala di un miliardesimo di metro. Il prefisso "nano" si riferisce a un miliardesimo:fa parte della scala di misurazione scientifica.

Uso il termine nanotecnologia come un comodo termine generico per descrivere il mio campo di ricerca. La mia ricerca consiste nel creare nanoparticelle che possono essere utilizzate come minuscole capsule per fornire farmaci alle cellule. Lavoro con proteine ​​e una gamma di nanoparticelle d'oro per cercare di raggiungere questo obiettivo.

Per saperne di più:La ricerca risolve i problemi del mondo reale:gli esperti devono lavorare insieme per realizzarlo

Vendere nanotecnologie

Come molti termini scientifici e accademici, la nanotecnologia (nota anche come "nano") è un abusato, termine sopravvalutato dai mass media.

Le aziende cosmetiche pubblicizzano prodotti con "nanotecnologia", forse sperando di trasmettere che piccoli robot stanno riparando la tua pelle. Però, questi prodotti hanno maggiori probabilità di includere solo liposomi:minuscoli, bolle di lipidi a doppio strato. Sono nanoparticelle, non proprio i nano robot che ci immaginiamo dalla fantascienza.

L'auto Tata Nano in India, e anche il lettore musicale iPod Nano di Apple usa il prefisso "nano". È diventato un comodo prefisso, allo stesso modo in cui "micro" e "intelligente" sono termini di marketing abusati ed effettivamente privi di significato.

Per complicare ulteriormente le cose, nanotecnologia e nanoscienza sono ora popolarmente sinonimo di "robot in miniatura che trasformeranno il mondo in poltiglia grigia" o minuscole minacce invisibili alla nostra salute e al nostro ambiente.

È vero che c'è qualche preoccupazione in merito ai potenziali effetti ambientali dei nanomateriali smaltiti in modo improprio. La tossicologia dei nanomateriali e le questioni normative relative al loro uso e smaltimento sono una discussione in corso.

Ma è frustrante come comunicatore scientifico e scienziato vedere il termine "nano" usato in alcuni di questi modi - non per mancanza di umorismo ma a causa della quantità di sforzi richiesti per contrastare questi malintesi spesso sproporzionati rispetto alla facilità con cui sono usati in modo improprio.

"nano" non significa nulla?

Quindi il termine nanotecnologia si applica a tutto, e quindi non significa niente? Mentre nano è una parola d'ordine nella pubblicità e nei media, c'è una comprensione più specifica di ciò che comporta nella scienza  —  o meglio, ingegneria.

La nanotecnologia è un ampio campo che copre la ricerca e le invenzioni che utilizzano gli effetti quantistici che si verificano su scala nanometrica, ovvero a livello di nanometro o miliardesimo di metro.

A causa delle dimensioni dei materiali e delle particelle a questo livello, gli effetti quantistici diventano più pronunciati su scala nanometrica, e può essere utilizzato per generare completamente nuovi, materiali più sottili.

Il termine "effetti quantici" qui si riferisce alle proprietà del materiale che modellano il punto di fusione, fluorescenza, conducibilità elettrica e reattività chimica.

Per esempio, su scala nanometrica, ci sono nuove proprietà ottiche, cioè reazioni tra la luce e il materiale – che possono essere utilizzate per applicazioni come il nanobarcoding.

La nanotecnologia utilizza queste proprietà per creare nuovi materiali e dispositivi  — qualsiasi cosa dall'elettronica morbida, superreticoli plasmonici (nanomateriali ultrasottili che interagiscono con la luce), oro, nanoparticelle di argento e polimeri, nanofili, e così via.

In verità, biomolecole e virus sono l'originale, tutto nanotecnologico naturale. Biomolecole come il DNA possono immagazzinare il codice genetico della vita, ma la struttura del DNA può essere usata per generare nanofili, e il DNA può essere usato come ponte tra le particelle per collegarle insieme.

Le proteine ​​possono essere utilizzate come impalcature per realizzare strutture metalliche note come strutture metallo-organiche che possono essere utilizzate come filtri o per erogare terapie, per citare solo due applicazioni.

Possiamo anche realizzare materiali da materiali inorganici come oro e argento:ora sono disponibili penne che consentono di disegnare circuiti a nanofili.

La crema solare ha nanoparticelle, e le nanoparticelle d'argento sono utilizzate come agenti antibatterici in molti oggetti di uso quotidiano. Le batterie al litio utilizzano le nanotecnologie per una migliore conservazione:infatti, la nanotecnologia è fondamentale per migliorare le prestazioni e la capacità della batteria.

E la nanotecnologia è utile per miniaturizzare i dispositivi e migliorarne le prestazioni. Ora abbiamo sequenziatori di DNA portatili che possono essere utilizzati sul campo. Non dobbiamo più inviare i campioni al laboratorio e attendere i risultati:possiamo sequenziare il DNA in loco, grazie all'uso intelligente delle proteine ​​in dispositivi miniaturizzati.

La maggior parte della ricerca sulle nanotecnologie è interdisciplinare (combina competenze diverse), anche transdisciplinare (opera in molti campi della scienza). Richiede di approfondire la chimica (inorganica e organica), elettronica, chimica analitica, chimica di superficie, chimica e struttura delle proteine, chimica degli acidi nucleici (sia DNA che RNA), lipidi (grassi), e molte altre tecniche.

Così, spesso è più facile usare il termine generico "nanotecnologia" per descrivere questo tipo di ricerca che coinvolge molte discipline.

Usiamo le proprietà dei materiali su scala nanometrica, creatività e inventiva per creare nuove tecnologie, nuovi materiali, nuove strutture, e forse in futuro, nuovi modi di essere.

Pensala in questo modo:se vuoi ridurre i dispositivi, rimpicciolisci i componenti di questi dispositivi. La nanotecnologia utilizza solo componenti di dimensioni nanometriche per costruire questi dispositivi, usando gli effetti quantistici prominenti a questa scala.

La nanotecnologia riunisce tutte queste funzionalità per applicazioni utili.

Nano non è tutto 'BS'

Alla faccia del carbone, la ricerca è per lo più idee intriganti che richiedono una noiosa ottimizzazione; cercando di fabbricare piccoli oggetti da un processo dal basso verso l'alto (cioè, costruzione su scala nanometrica) piuttosto che dall'alto verso il basso (raffinazione di materiali esistenti).

Nelle nanotecnologie, non dobbiamo rompere i materiali di grandi dimensioni in piccoli pezzi, proviamo a generarli dal basso verso l'alto usando la chimica. Questo tipo di lavoro può essere noioso, ma quando funziona per quella prima volta, è come una magia.

Quindi la nanotecnologia può, A volte, come implicava Elon Musk, essere un termine generico "BS".

Ma è anche un campo in cui lavorano ogni giorno molti scienziati e ingegneri, e che molte università riconoscono. è una crescita, fiorente campo pieno di nuove invenzioni entusiasmanti e intelligenti.

In molti modi, è un tentativo davvero serio di incrociare insieme sia organico che inorganico in dispositivi che imitano le raffinatezze squisite della natura. È difficile ed esilarante.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.