I. NOŢIUNI INTRODUCTIVE

    I.1.  Ce reprezintă nanotehnologiile?

    Cuvântul Nano provine din limba greacă şi înseamnă “pitic”.  Un nanometru este a miliarda parte  (10^-9) dintr-un metru.  Nanotehnologia poate fi definită ca “inginerie la o scală foarte mică”, iar acest termen poate fi aplicat multor domenii de cercetare şi dezvoltare  – cum ar fi sănătatea şi medicina, Tehnologia Informaţiilor şi Comunicaţiilor şi  domeniul energiei şi al mediului înconjurător.  Întrucât există multe domenii de aplicaţie şi multe tehnologii şi produse nano, le numim “tehnologii nano” (mai degrabă la plural decât la singular).

I.2.  Nanotehnologiile reprezintă ceva nou? 

Nanoparticulele nu sunt noi, ele au existat în natură de milioane de ani, fiind create de fiinţele vii sau de activitatea vulcanică. Cu toate că oamenii de ştiinţă au manipulat materia la scală nanometrică timp de secole, numind această manipulare fizică sau chimie, doar atunci când s-a inventat o nouă generaţie de microscoape în anii ’80, la IBM. în Elveţia a putut fi vizualizată şi manipulată lumea atomilor şi a moleculelor.  

I.3.  Cum ar putea să ne schimbe  viaţa nanotehnologiile în următorii 20 de ani?

In următorii 20 de ani viaţa noastră se va schimba prin inovatiile tehnologice astfel: telefonul mobil vă va fi portofel, broker de bilete, bancă, prieten de cumpărături şi mai mult, doctorii îşi vor spori “super-simţurile“ pentru a vă diagnostica şi trata mai bine.

I.4.  Sunt nanotehnologiile folosite în produse în mod curent?

Da. Nanoparticulele de dioxid de titan şi de oxid de zinc pot absorbi şi reflecta lumina UV, în timp ce sunt şi transparente pentru lumina vizibilă şi sunt deja folosite în loţiunile pentru plajă. Nanoparticulele de oxid de zinc sunt folosite pentru protejarea materialelor textile, ceea ce oferă o mai bună protecţie faţă de radiaţia  UV şi în unele cazuri având proprietăţi  impermeabile şi rezistente la pete. 
    Un alt domeniu în care se  folosesc nanotehnologiile pentru a produce dispozitive foarte mici este cel al tranzistorilor pentru computere. Mărimea unui tranzistor într-un computer modern este de  aproximativ 40 de nanometri.

I.5.  Ce aspecte negative ar putea avea nanotehnologiile asupra societăţii?

Există îngrijorarea că numai   ţările  dezvoltate vor  beneficia de  nanotehnologii – cum ar fi apă mai curată, medicamente mai bune, etc. care îmbunătăţesc total calitatea  vieţii, astfel încât prăpastia dintre ţările dezvoltate  şi cele subdezvoltate se va mări.

Altă preocupare este aceea că   nanotehnologiile create pentru un scop ar putea fi folosite în alt scop, cum ar fi intensificarea calităţilor oamenilor: super inteligenţa sau abilităţi fizice mărite. 

I.6.  Vor afecta nanotehnologiile mediul înconjurător?

În general, tehnologiile chiar afectează mediul înconjurător. Este posibil ca nanoparticulele să aibă  un efect toxic, dar trebuie să înţelegem parcursul lor în mediul înconjurător. Există multe studii ştiinţifice care incă evaluează potenţialele efecte dăunătoare ale nanotehnologiilor asupra oamenilor şi mediului înconjurător.   Multe aplicaţii ale nanotehnologiilor au drept scop îmbunătăţirea mediului înconjurător, cum ar fi celulele solare, filtrarea nano a apei, etc.

I.7.  Există riscuri legate de nanotehnologii în ceea ce priveşte sănătatea?

Deocamdată nu se cunosc pe deplin riscurile în ce priveşte sănătatea. S-au făcut şi încă se mai fac cercetări pentru a se stabili toxicitatea materialelor create la scală nanometrică. Au apărut preocupări şi în ce priveşte capacitatea nanoparticulelor de a se deplasa prin bariere şi de a pătrunde în corpul omenesc.

I.8.  Cum pot studia ceva ce nu pot vedea?

Obiectele la scală nanometrică sunt cu siguranţă prea mici pentru a fi “văzute” cu ochiul liber şi sunt adesea prea mici pentru a putea fi observate la microscoape optice tradiţionale. Pentru a vedea obiecte foarte mici sunt folosite microscoapele moderne, ca de pildă microscoapele electronice sau microscoapele cu scanare a probelor. De exemplu, prin microscopia de scanare cu effect de tunel se scanează probe foarte mici pe suprafaţa unui eşantion şi se pot reda adesea atomi şi molecule individuale prin măsurarea interacţiunii dintre probă şi suprafaţă.

I.9.  Vreau să devin un om de ştiinţă care lucrează în domeniul nanotehnologiei.

Cum realizez acest obiectiv?

Există câteva instituţii unde se poate studia pentru obţinerea unei diplome universitare în nanotehnologie, dar probabil că este mai bine să se obţină o diplomă la una din disciplinele de bază – fie la o ştiinţă pură, ca fizica sau chimia, fie la o specialitate a ingineriei, ca ingineria electronică sau ştiinţa materialelor. Apoi, se poate lărgi nivelul de educaţie prin cursuri postuniversitare, pentru a deprinde competenţe interdisciplinare esenţiale, care sunt vitale pentru a face progrese în domeniul nanotehnologiei.

I.10.  Ce este deosebit la lucrurile create la scală nanometrică?

La această scală materialele cu care suntem noi obişnuiţi pot prezenta noi proprietăţi electrice, chimice şi magnetice. Putem manipula atomi individuali sau chiar putem face motoare foarte mici.

Cercetările în domeniul tehnologiilor la nivel atomic au fost finanţate cu două miliarde de dolari în 2007. Succesele obţinute au fost atat de uluitoare încat, în anul 2008, se vor aloca acestui domeniu peste 150 miliarde de dolari. Se apropie ziua în care soldaţii vor purta costume capabile să respingă efectul exploziilor, iar prin corpul nostru vor circula armate de anticorpi computerizaţi. Atunci vom avea haine care vor curăţa aerul pe care îl respirăm şi miliarde de roboţi cat firul de praf vor cotrobăi prin tot Sistemul Solar pentru noi. Toate aceste miracole vor fi opera  nanotehnologiilor. 

Specialiştii acestui nou domeniu vorbesc despre munca lor cu multă seriozitate, dar invenţiile pe care le fac sunt atat de minunate, încat adeseori nu le sunt luate în seamă pentru că sună incredibil. Chiar cuvantul în sine, "nanotehnologie", are un aer exotic, ce sugerează inginerii neverosimile, greu de înţeles. Şi totuşi. Pentru că miracolele la nivel atomic vor reprezenta cea mai mare schimbare a acestui secol, subiectul merită să fie privit cu mai multă atenţie.

I.11.  Mic, mic...dar cât de mic?

Nanotehnologia este ştiinţa de a realiza obiecte lucrând la scara atomilor. Materia primă e alcătuită chiar din atomi şi, prin anumite metode, ei sunt "obligaţi" să formeze grupuri ce dau calităţi speciale materialelor. Apoi, realizand structuri mecanice din moleculele create se pot obţine nanoroboţi, capabili să execute anumite sarcini, conform unui program.

Nanomaterialele au dimensiuni cuprinse între 0,1 şi 100 de nanometri. Cat de mic este un nanometru? Păi este un metru împărţit la un miliard. Această dimensiune este greu de imaginat. Dar dacă am mări nanometrul pană l-am face cat un varf de ac, atunci un metru ar deveni o mie de kilometri. Pentru comparaţie, o moleculă ADN are doi nanometri diametru, atomii au între 0,1 şi 0,2 nanometri, iar o celulă roşie din sange are un diametru de 7.000 de nanometri.