A szuper apró nanoanyagok forradalmasítják technológiáinkat. Arról, hogy mi mást tehetnének velünk: senki sem tudja igazán.
Minden kornak megvannak a maga csodaanyagai. A viktoriánusok számára ez gumi volt. A 20. században műanyag volt. És a digitalizált 21-hezst században kiderülhet, hogy grafén.
Hallottál már a grafénről? Ha nem, akkor hamarosan. Ez az egyik legújabb nanoméretű anyag, amely laboratóriumunkból került elő-és a New York Times nemrégiben bejelentették: „várhatóan megváltoztatja az élet szinte minden területét”.
A tudósok minden nap új dolgokat tanulnak erről a csodálatos nanoanyagról. De nem minden, amit tanulnak róla, az oka a féktelen optimizmusnak. A múltbeli többi csodaanyaghoz hasonlóan a grafén is nem egészen csodálatos.
Mi a grafén?
A grafén grafitból származik, ugyanabból a szén-alapú anyagból, amelyet a ceruzákba teszünk. De nincs semmi közös a grafénben. Az atomjai az elképzelhető legvékonyabb rétegben kapcsolódnak össze: egy méhsejtrács, amely csak egy atom vastag.
Egy grafénlap annyira vékony, hogy az American Chemical Society szerint egy uncia 28 futballpályát is lefedhet; egy kis darab olyan könnyű, hogy a szirmok hajlítása nélkül egy százszorszépen egyensúlyozhat. Ez is (nem mellesleg) erősebb, mint az acél, keményebb, mint a gyémánt, és jobban vezet, mint a réz vagy a szilícium - amellett, hogy vízálló, átlátszó és hihetetlenül hajlékony.
Más szóval nehezen találna egy másik anyagot, amely sok hasznos tulajdonsággal rendelkezik. Nem csoda, hogy az iparágak széles skálájának kutatói törekednek arra, hogy grafént hozzanak ki laboratóriumunkból és az életünkbe. A 9-ben alig 2012 millió dollár alatti árbevétel 14-ra várhatóan 126-szeresére, 2020 millió dollárra ugrik-derül ki a feltörekvő technológiákat elemző Lux Research cégből.
A múlt tanulságait figyelembe véve miért kell óvatosnak lenni?
A technikai szakértők azt jósolják, hogy a grafén a fogyasztási cikkek széles skáláját képes átalakítani, az óvszerektől a számítógépeken át a kémiai érzékelőkig. „5 ok, amiért a grafén örökre megváltoztatja a modulokat,-harsogta az NBC News, listája, amely papírvékony okostelefonokkal, rugalmas számítógép-kijelzőkkel, emberi sejtekkel „beszélni képes” orvosi eszközökkel és szuperhosszú élettartamú akkumulátorokkal teli jövőt sugallt.
Graphene lelkes bajnokai azt állítják, hogy erősebb és könnyebb autók, jelentősen hatékonyabb napelemek, sőt szintetikus vér készítésére is felhasználható lenne.
A gátlástalan felháborodásnak ismerős gyűrűje van - és óvatosságra int bennünket, figyelembe véve a múlt tanulságait. Az azbeszt egykor „varázslatos ásványnak” nevezték, mivel képes ellenállni a lángoknak; csak később fedeztük fel, hogy valójában gyilkos por.
Ugyanez a történet a DDT-vel, amely rendkívül károsnak bizonyult nemcsak a betegségeket hordozó szúnyogok számára, amelyeket el akart ölni, hanem a vadon élő állatok (különösen a madarak) és az emberek; vinyllel, ami végül is bebizonyosodott jelentős hormonzavar; vagy a biológiailag nem lebomló polietilén fóliával számtalan ban-the-bag meghajtó. Mindegyiket lelkesen ölelték, és széles körben elterjedtek, mielőtt felfedeztük, hogy van sötét, veszélyes oldala.
A Collingridge dilemma
Valójában van egy kifejezés erre a jelenségre, nemrég megtanultam: a Collingridge -dilemma. David Collingridge -ről, az egyébként homályos brit professzorról nevezték el, aki először 1980 -ban könyvelte ki, és elismeri, hogy nehéz egy új technológia negatív hatásait előre megjósolni mindaddig, amíg ez a technológia széles körben elterjedt - ekkor természetesen sokkal nehezebb kezelni ezeket a negatívumokat, és megfelelő jogorvoslatokat előírni. Vagy ahogy maga Collingridge fogalmazott A technológia társadalmi irányítása,
„Amikor a változás könnyű, annak szükségességét nem lehet előre látni; Amikor a változás szükségessége nyilvánvaló, a változás drága, nehéz és időigényes lett. ”
Ez megmagyarázhatja, hogy a nanoanyagok tekintetében miért próbálnak a kutatók a görbe elé kerülni. Számos kutatási program indult a nanotechnológia kérdéseinek tanulmányozására. Például 2008 óta mind a Környezetvédelmi Ügynökség, mind a Nemzeti Tudományos Alapítvány több tízmillió dollárt öntött a Los Angeles -i Kaliforniai Egyetem és a Duke Egyetem közös programjába. A nanotechnológia környezeti hatásainak központja (CEIN).
A kutatók olyan kérdéseket keresnek, amelyeket a múltban gyakran nem tettek fel, amíg túl késő lett volna a válaszokból adódó komoly problémák megoldásához. Bejuthatnak ezek az új anyagok a környezetünkbe? Mi történik, ha megteszik? Hogyan lépnek kapcsolatba a különböző növényekkel és élőlényekkel? Van -e mérgező hatásuk?
Többek között ezek a kutatók különböző nanoanyagokat teszteltek emberi és állati sejtekben, figyelték hatásukat laboratóriumi állatokban, tanulmányozták, hogyan viselkednek a talajban és a vízben, valamint elemezték az ellenőrzésre és szabályozásra vonatkozó hatályos jogszabályok megfelelőségét. Az ilyen erőfeszítéseknek köszönhetően „sokkal több adatot gyűjtöttünk, mint azt hét évvel ezelőtt gondoltam volna” - mondja Andrew Maynard, a Michigani Egyetem Kockázati Tudományos Központjának igazgatója, aki régóta figyelmeztetett arra, hogy jobb felügyeletre van szükség. nanotechnológia. Azt mondja, még mindig sok fontos megválaszolatlan kérdés van, de „kezdünk igazán kezelni azt, ami igazán aggasztó és mi nem annyira aggasztó”.
A veszélyesség sokféle formát ölthet
Kezdésként egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy bizonyos típusú nanoanyagok kevés környezeti vagy közegészségügyi kockázatot jelentenek, némelyik többet, és néhány-különösen az újabbak-még mindig alapvetően kérdőjelek. Ezek közül a legveszélyesebbnek tűnnek bizonyos ezüstből, rézből vagy cinkből származó nanoanyagok - amelyek mindegyike könnyen oldódik vízben és sejtekben, miközben mérgező fémeket bocsát ki. De a veszélyesség sokféle lehet.
A nanoanyagok sajátos morfológiája nagy különbséget jelent. Néhányuk (beleértve a grafént is) éles szélekkel rendelkezik, amelyek átvághatják a sejtfalakat. A tűszerű szén nanocsövek belélegezve nagyon hasonlóak az azbeszthez, és nagymértékben károsítják a tüdőszövetet.
Mint a legújabb nanocsoda, amely a helyszínre került, a grafén csak most kezdte felkelteni a kutatók figyelmét. És az első megállapítások már aggasztó jeleket mutattak, amelyek aláhúzzák, mennyire fontosak ezek a korai vizsgálatok. Egyben 2013 vizsgálatpéldául a Brown Egyetem mérnökei megállapították, hogy az éles szélű grafénlapok kilyukaszthatják - és esetleg behatolhatnak - az emberi bőrt, a tüdőt és az immunsejteket.
Elindíthatjuk -e a grafén forradalmat egészségünk vagy környezetünk veszélyeztetése nélkül?
In újabb friss tanulmány, A CEIN-hez kapcsolódó tudósok a Kaliforniai Egyetemen-Riverside megállapították, hogy a grafén-oxid nanorészecskék zavaró környezeti perzisztenciát mutatnak bizonyos vízi környezetben. Egy vízadó réteg szimulációjában úgy tűnt, hogy elsüllyednek az üledékbe, ahol valószínűleg biológiailag lebomlanak. De a felszíni vizek, például egy tó vagy patak szimulációjában a részecskék hajlamosak voltak elhalni a levelekre és más szerves anyagokra. A vízoszlopban lebegve sokkal nagyobb valószínűséggel szívták fel őket a vízi mikro-élőlények-vagy kerültek vízellátásunkba.
De természetesen különbséget kell tenni a lehetséges kockázatok és a tényleges veszélyek között. Ahogy Sharon Walker, az UC – Riverside tanulmány egyik szerzője elmondta nekem:
„... nem annyira a vörös zászlókat akarjuk felvonni, mint az embereket tájékoztatni, hogy a vörös zászlók ne ajánlatunkra fel kell emelni. ”
Az ilyen tanulmányok a gyártóknak és a döntéshozóknak korai - és rendkívül értékes - lehetőséget kínálnak arra, hogy kitalálják a grafén forradalom elindításának módjait egészségünk vagy környezetünk veszélyeztetése nélkül.
Gondolom, David Collingridge örülne.
Ez a cikk eredetileg a A földön
A szerzőről
Susan Freinkel a szerzője Plasztika: Mérgező szerelmi történet és a Amerikai gesztenye: A tökéletes fa élete, halála és újjászületése. Írt a New York Times, a Discover, a Smithsonian, a Mindful és más kiadványokhoz is. Érdeklődési köre széles körű: történeteket tartalmaz, az őrült tehénbetegségtől a bipoláris zavar vitaminkezeléséig, az örökbefogadástól az állatkertek ügyéig és a kék rózsa kifejlesztéséig. Egy történet a kaliforniai tölgyfákat sújtó betegségről vezetett első könyvéhez, Amerikai gesztenye: Egy tökéletes fa élete, halála és újjászületése. 2008 -ban elnyerte a National Outdoor Book Award díjat. Miután belevetette magát a könyv természetes világába, a következő könyvében a természetellenes világ felé fordította figyelmét, Plasztika: Mérgező szerelmi történet.
Ajánlott könyv:
Plasztika: Mérgező szerelmi történet
szerző: Susan Freinkel.
A műanyag építette a modern világot. Hol lennénk a kerékpáros sisakok, táskák, fogkefék és pacemakerek nélkül? De egy évszázaddal a műanyaggal való szerelmi kapcsolatunk kezdte rájönni, hogy ez nem olyan egészséges kapcsolat. A műanyagok egyre fogyó fosszilis tüzelőanyagokból merítenek, kimosódnak a káros vegyi anyagok, szemetelik a tájat, és elpusztítják a tengeri életet. Amint Susan Freinkel újságíró rámutat ebben a megnyerő és szemet nyitó könyvben, válságponthoz közeledünk. Belefulladunk a dolgokba, és el kell kezdenünk néhány nehéz döntést. A szerző élénk anekdoták és elemzések keverékével adja meg a szükséges eszközöket. Műanyag utat mutat egy új kreatív partnerség felé az anyaggal, amelyet imádunk gyűlölni, de úgy tűnik, hogy nem élhetünk anélkül.
Kattintson ide további információkért és / vagy a könyv megrendeléséhez az Amazonon.
