Nanoteknologi har skapt gjennombrudd på en rekke områder i samfunnet. (Bilde: Colourbox)

NANOTEKNOLOGI

«Det som i 1959 var en sprø fremtidsvisjon er nå en realitet»

KOMMENTAR: Og vi har mer i vente.

  • Meninger

Av: Hjort, Ottesen, Svardal, Kjærvik, Bazilchuk, Schlanbusch og Fabricius ved smallprint.no.

Selv om vi ennå ser langt etter selvkopierende nanoroboter og usynlighetskapper, har nanoteknologien allerede en stor relevans i samfunnet. I både Norge og resten av verden kommer innovative nanobaserte bedrifter på banen, og dette er noe vi vil se enda mer av i fremtiden.

Suksessen ligger i tverrfagligheten – på nanonivå møtes de tradisjonelle vitenskapene som kjemi, fysikk, biologi og materialvitenskap. Det er derfor ikke mulig å holde seg til ett tema når man skal snakke om hvordan nanoteknologi påvirker samfunnet.

De fleste av oss lever en hverdag kraftig påvirket av datamaskiner. Her er fremskrittene de siste tiårene betydelige. I 2008 hadde en typisk bærbar datamaskin 2 GB RAM, i dag har mobiltelefonen i lomma like mye.

Det tenderer altså mot kraftigere datamaskiner som tar stadig mindre plass. Dette oppnås ved å forminske elektriske kretser, slik at det er plass til flere elementer på et kretskort. I 2014 var koblingene mellom deler på kretskort nede i 22 nanometer tykkelse. Nanoteknologi er viktigere og mer utbredt enn noensinne i elektroniske dingser.

Les også: Dette er de vanskeligste teknostudiene å komme inn på

Solceller og brenselceller

Hydrogenbilen Toyota Mirai ruller ut på veiene disse dager, og det ville ikke ha vært mulig å lage en kommersiell hydrogenbil uten nanopartikler i brenselcellens katalysator.

I katalysatorer brukes ofte platina, et meget dyrt materiale. Kostnader har gjort det nødvendig å utnytte materialet stadig mer effektivt. Dette gjøres ved at man lager små nanopartikler av platina, slik at materialet har størst mulig overflate per gram metall.

Solceller er et annet viktig og godt eksempel på nanoteknologi i praksis. Forståelse av materialegenskaper på nanonivå lar oss gro monokrystallinsk, tilnærmet perfekt materiale.

Videre er tynnfilmer med tykkelse på noen hundre nanometer brukt i antireflekssjonsbelegg og andre viktige oppgaver som gjør det mulig å lage langt mer effektive solceller. Presis kontroll av fabrikasjon på nanonivå er derfor viktig i solcelleproduksjon.

Innsikt: Studier av myke materialer kan gi oss helt nye produkter

Nanocellulose

Cellulose er verdens vanligste biopolymer, og vi mennesker har benyttet oss av cellulose i lang tid, blant annet som byggemateriale, brensel og papir. Cellulose er tross lang fartstid ikke utdatert, og nye anvendelser blir stadig utviklet. Nanocellulose er typisk noen nanometer tykke, mens lengder på flere mikrometer kan oppnås.

Nanocellulose i komposittmaterialer vil bidra til styrke, samtidig som materialet forblir svært lett. Man kan også lage gjennomsiktige, gasstette filmer, spennende om man vil se på nye materialer for matemballasje.

Nanocellulose brukes også som kalorifritt fortykningsmiddel i mat, ettersom dette er noe mennesker ikke kan fordøye. Materialet er ikke bare ugiftig, det er også biokompatibelt. Biokompatible materialer er av interesse for biomedisinsk industri ettersom kroppen ikke frastøter dem eller tar skade av dem, slik at de kan brukes som et reisverk som stamceller kan vokse i og bygge opp igjen nedbrutt vev.

Internasjonalt panel: Internasjonalt panel: Norge har kun to teknologimiljøer i verdenstoppen

Målsøkende medisiner

Fra en medisinsk oppdagelse finner sted på laboratoriet, til et ferdig produkt er til salgs på apoteket eller i bruk på sykehuset, går det svært lang tid. Dette skyldes at man (heldigvis) er strenge med hvilke medikamenter som blir godkjent. Prosessen innebærer laboratorieforsøk, dyreforsøk, og til slutt utprøving på mennesker.

På grunn av denne omstendelige prosessen tar det tid før man ser en eksplosjon av nanomedisinske produkter på markedet, men det kommer.

Et av de områdene der utviklingen har kommet lengst, er innen kreftbehandling. Konvensjonell behandling har store bivirkninger fordi cellegift og strålebehandling påvirker også friske celler, ikke bare de skadelige kreftcellene.

Ved å bruke nanopartikler som leverer medisinen der den skal, vil behandlingen bli mer presis. En annen fremgangsmåte er å akkumulere spesielle nanopartikler i svulsten. Det gjør at strålebehandling blir mer effektiv i svulsten sammenliknet med områdene rundt.

Bakgrunn: Lager intelligent vaksine de håper kan kurere kreft

Nanopartikler i kroppen

Nanotoksikologi er et stadig tilbakevendende tema som utfordrer den frie utviklingen av nanoteknologier. Er det egentlig trygt?

Den store debatten har vært rundt nanopartikler og hvordan kroppen reagerer når den blir utsatt for disse. Mange av de vanligste nanopartiklene har blitt undersøkt nærmere for å se om de kan være giftige for mennesker.

Man vet at nanopartikler sannsynligvis ikke er nevneverdig mer skadelig enn materialet i normalform, hvis man blir utsatt for én stor dose, men langtidseksponering har man ennå ikke konkluderende resultater for.

Det man vet er at det kan være mulig å endre overflatestrukturen til disse partiklene slik at man beholder de positive egenskapene samtidig som man reduserer de negative. Utfordringen med nanopartikler kan dermed vise seg å være et mindre problem enn først antatt.

Norsk gjennombrudd: Norsk gjennombrudd: Produserer 40 ganger raskere enn vanlige metoder

Mer i vente

En annen faktor er hvordan miljøet blir påvirket av utslipp av nanopartikler, der spesielt sølvnanopartikler i vann antas å ha en negativ effekt.

Som overalt ellers, må man ta forholdsregler og vurdere konsekvensene. Vi mener at med fornuftig bruk og smarte løsninger, vil nanoteknologi bidra til å løse mange av de store utfordringene verden står overfor i dag.

Det som i 1959 var en sprø fremtidsvisjon er nå en realitet, og vi har mer i vente.

Les også: Norske forskere med store oppdagelser om nanopartikler