Какво е нанотехнология? Определение

Наистина революционни нанотехнологични продукти, материали и приложения, като нанороботи например, вече не са просто плод на фантазията на амбициозни учени, а намират своето място е ежедневния живот и редица приложения в индустрията, медицината, електрониката, инженерството. Това, което се квалифицира като нанотехнология, днес е обект на изследователска и развойна дейност в лаборатории по целия свят.

Нанотехнологичните продукти на пазара в момента са най-вече подобрени продукти (с помощта на еволюционната нанотехнология), където някаква форма на нанотехнологиите е включена в материала (въглеродни нанотръби, нанокомпозитни структури или наночастици от определено вещество) или в производствения процес е включена и нанотехнология (наномоделиране, наноструктуриране). В стремежа си да подобри съществуващите продукти чрез създаване на по-малки компоненти или изграждане на по-добри материали на по-ниска цена, броят на компаниите, произвеждащи нанопродукти, бързо расте. Затова еволюционната нанотехнология трябва да се разглежда като процес, който постепенно ще се отрази на повечето компании и индустрии.

Определение за нанотехнология

И така – какво точно е нанотехнологията? Един от проблемите, пред които е изправена нанотехнологията, е именно объркването около нейното определение. Повечето дефиниции се въртят около изследването и контрола на явления и материали с размер под 100 нанометра и доста често се прави сравнение с човешки косъм, който е широк приблизително 80 000 nm. Според някои учени определението трябва да включва препратка към молекулярни системи и устройства, според други – всяко определение за нанотехнологиите трябва да включва и позоваване на „функционални системи“. В първия си брой сп. Nature Nanotechnology* попита 13 изследователи от различни области какво според тях е нанотехнологията и отговорите, някои много възторжени, а други доста скептични, отразяват различни гледни точки.

Изглежда, че ограничението на размера в диапазона 1-100 nm би изключило множество материали и способи, особено в областта на фармацията, и някои експерти се противопоставят на строгата дефиниция, базирана на размера под 100 nm.

Друг важен критерии за определението е, че наноструктурата е направена от човека. В противен случай трябва да включим всички естествено образувани биомолекули и частици, в резултат на което голяма част от химията и молекулярната биология ще се предефинира като „нанотехнология“.

Най-важното изискване за определението за нанотехнология е, че наноструктурите имат специални свойства, които се дължат изключително на техните нано размери.

Националната инициатива по нанотехнология на САЩ (NNI)** предлага следното определение:

Нанотехнологията е разбирането и контролирането на вещества с размери приблизително между 1 и 100 nm, където уникални явления дават възможност за нови приложения. Обхващайки науката за наноразмерите, инженерството и технологията, нанотехнологията включва изобразена, оразмерена, моделирана и манипулирана материя в скалата 1-100 nm. Един нанометър е една милиардна част от метъра. Лист хартия е с дебелина приблизително 100 хил. нанометра, един атом злато е с диаметър около 1/3 от нанометъра. Размери между около 1 и 100 nm са познати като нано. В наноматериалите могат да се появят необичайни физични, химични и биологични свойства. Тези свойства могат значително да се различават от свойствата на по-големи материали и отделни атоми или молекули.

Ние открихме още едно добре определение, което е доста практично и не е ограничено от размери:

Проектирането, характеризирането, производството и приложението на структури, устройства и системи с контролирано управление на размер и форма в нанометричната скала (атомна, молекулярна и макромолекулярна скала), които произвеждат структури, устройства и системи с най-малко една необикновена/изключителна характеристика или свойство.

.

* Nature Nanotechnology – ежемесечно научно списание за нанонаука и нанотехнологии, създадено през 2006 год.

** Националната инициатива по нанотехнология на САЩ – National Nanotechnology Initiative (NNI) – програма на федералното правителство на САЩ за научни, инженерни и технологични изследвания и развитие за нано проекти.