Nanotehnoloogia murrab ulmest tegelikkuseks

Nanotehnoloogia on rakendusteadus, mis tegeleb nanomeetrites mõõdetavate seadmete ja materjaliosakeste loomise ja neile kasutuse leidmisega. Nanotehnoloogia on suhteliselt uus, ka sellega tegelevad teadlased ei tea päris täpselt, milleni nende uurimistöö viib.

Nanotehnoloogiat peetakse sageli ühtseks teadusharuks, samas on ta väga laialivalguv, hõlmates materjaliteadust, rakendusfüüsikat, kolloidkeemiat, robootikat, biotehnoloogiat ja inseneriteadust. Teised arvavad, et nanotehnoloogiat tuleks käsitleda kui üksteisega väga lõdvalt seotud teadusharude kogumit, mille ühine joon on tegelemine väga väikeste mõõtmetega objektidega.

Nanomasinateks võib lugeda ka viiruseid

Saamaks aru selle maailma väiksusest, millega nanotehnoloogia tegeleb, kasutame inimesele tajutavaid võrdlusobjekte. Üks nanomeeter on miljardik meetrist ehk sama palju väiksem meetrist, kui millimeeter on väiksem tuhandest kilomeetrist. Nanotehnoloogia ülemiseks piiriks loetakse sadat nanomeetrit. Sellest väiksemate mõõtmetega objektid pole isegi valgusmikroskoobi abil tajutavad. Ka väikseimad bakterid on suuremad kui sada nanomeetrit, küll võiks suuruse poolest nanomasinate hulka arvata paljud viirused.Esimest korda puudutas seda teemat USA füüsik ja Nobeli auhinna laureaat Richard Feynman 1959. aasta loengus “There’s Plenty of Room at the Bottom” (tõlkes: allpool on veel kõvasti ruumi). Ta kirjeldas viisi, kuidas ühe seadmega teha väiksem, mida kasutada omakorda veelgi väiksemate objektide valmistamiseks, kuni lõpuks jõutakse soovitud mõõtmeteni. Lisaks tõi ta välja, et väga väikeste objektide maailmas käituvad füüsikaseadused sageli meile harjumatult, mis loob võimaluse uute rakenduste loomiseks.Terminit “nanotehnoloogia” kasutas esimesena jaapani teadlane Norio Taniguchi aastal 1974. Tänapäevase tähenduse sai see 1980ndatel, kui nanotehnoloogiat asus populariseerima USA teadlane Eric Drexler.Nanotehnoloogia arengu seisukohalt oli olulise tähtsusega skaneeriva tunnelmikroskoobi loomine, mis võimaldas nanomaailma reaalselt näha. Sellele järgnes peagi fullereenide (vaid süsiniku aatomeist koosnev sfäär) ning süsinikust nanotorude avastamine, millel on nanotehnoloogilistes rakendustes siiani oluline roll.Avalikkuse huvi ja hirm nanotehnoloogia vastu põhineb peamiselt kuuldustel põnevatest tulevikurakendustest nagu mööda veresooni ringi sõitvad allveelaevad, aatomitest koosnevad hammasrattad ja nanotorukestest ehitatud kosmosetõstukid.Seetõttu pole imestada, et nanotehnoloogia nagu robootikagi seostub ulmega, mis erutas inimeste meeli aastakümneid varem. Nanotehnoloogia on tõesti tulevikuteadus, mille olulisemad avastused seisavad ees, kuid juba praegu ümbritsevad meid paljud tooted, mille valmistamisel on nanotehnoloogial oluline roll.Seetõttu ei saa nanotehnoloogiat ulme alla liigitada. Tegemist on reaalse ja toimiva rakendusteadusega, millega tegelejatele on juba jagatud üle kümne Nobeli auhinna.

Isepuhastuv aknaklaas ja lõhnatud sokid

Nanotehnoloogiliste lahenduste väljatöötamisega tegeleb üle 600 ettevõtte, nii väikesed riskikapitalil põhinevad firmad kui hiiglased Samsung ja IBM. Uurimistööks eraldatakse miljardeid dollareid ning igas tõsiseltvõetavas ülikoolis tegeldakse teemaga aktiivselt.Nanotehnoloogilised rakendused on jõudnud igapäevaellu. Nanoosakesi kasutatakse näiteks materjalide tugevuse ja kulumiskindluse tõstmiseks. Nii võib valmistada õhemaid ja kergemaid autoosi, plastpudeleid, golfikeppe, reketeid jm.Tsinkoksiidist nanoosakesi kasutatakse päikesekreemides ultraviolettkiirguse püüdjatena. Makroskoopiliselt on tsinkoksiid valge, kuid nanoosakestena saab ta nahale kanda ilma seda valgeks värvimata. Nanomaterjale saab kasutada ka katalüsaatoritena. Näiteks kivisöe gaasistamise muudavad nanoosakesed lihtsamaks ja seega odavamaks.Nanotehnoloogilised aknaklaasid puhastavad end ise. Päikesekiirguse toimel ergastatakse nanoosakesed, mis asuvad lagundama klaasi külge jäänud orgaanilisi molekule ehk mustust. Lisaks muudavad nanoosakesed klaasi hüdrofiilseks, mistõttu valgub vesi vihma korral mööda klaasi laiali ning peseb selle puhtaks.Hõbedast nanoosakesi kasutatakse riietes bakterite vastu. Näiteks sokkides aitavad nad vältida ebameeldiva lõhna teket. Väiksem materjalikulu ja paremate omadustega tooted lubavad ettevõtetel raha kokku hoida ja tooteid paremini turustada, mistõttu on arusaadav, miks nanotehnoloogiline uurimistöö on keskendunud praktiliste küsimuste lahendamisele ning tunduvalt vähem meelierutavate, kuid parasjagu oluliste rakendusteta nanorobotite loomisele.

Inimkond võib jaguneda kaheksÜks peamisi nanotehnoloogiaga seotud ohte seisneb selles, et nano shy;skaalal on ainetel sageli teistsugused omadused, mistõttu võib makroskoopiliselt ohutu objekt nanoosakestena olla mürgine.

Nanoosakesed vereringes võivad ajule halvasti mõjuda, sest väiksuse tõttu võivad nad pääseda läbi aju ülejäänud vereringest eraldavast hematoentsefaalsest barjäärist. Seega on vaja olla täiesti veendunud, et riietes, ravimites ja kõikvõimalikes materjalides kasutatavad nanoosakesed meid või keskkonda mürgitama ei hakkaks.Nanotehnoloogia võimaldab tulevikus inimeste füüsilist suutlikkust tõenäoliselt parandada. Samas pole kalli hinna tõttu sellised võimalused kindlasti kogu inimkonnale kättesaadavad. Seega võib nanotehnoloogiaga jagada inimkonna kahte rassi –inimesed ja nanotehnoloogiliselt võimekamaks muudetud n-ö transinimesed.Osa ohtudest on reaalsed juba nüüd ning teiste üle tasub mõelda enne, kui on hilja. Samas tuleb säilitada kainet meelt ning mõista, et oht ei peitu kunagi tehnoloogias eneses, vaid inimeses, kes seda oskamatusest või pahatahtlikkusest kuritarvitab.Siim Sepp, novaator.ee toimetaja

Artikkel ilmus 20. mail Äripäeva ajakirjas Tehnotrend.