Nanotechnologia: badania w zakresie do 100 nanometrów

Nasz świat zbudowany jest z atomów i cząsteczek. Jako nanotechnologię określa się badania w zakresie od wielkości atomu do wielkości około 100 nm (nanometrów, czyli 0,0001 mm).

W tym zakresie częściowo ważne są inne prawa fizyczne niż te, które obowiązują dla dużych przedmiotów. W nanotechnologii kształtowanie powierzchni i siły wiązań odgrywają znacznie ważniejszą rolę niż w przypadku przedmiotów lub powierzchni w skali codziennej. Dochodzą do tego efekty kwantowe. Często właściwości te da się bardzo dobrze modelować, na czym polega zasadniczy cel badań w zakresie nano. Dziedziny badań w obszarze nanotechniki można przy tym podzielić na:

• Nanomateriały
• Nanoelektronikę
• Nanochemię
• Nanomaszyny (nanoboty)
• Nanotechnologię dla sektora żywności (nanożywność)
• Zastosowania medyczne z zakresu nanotechnologii (w najszerszym sensie należy tu także inżynieria genetyczna)

Badania nad nanotechnologią prowadzone są więc w bardzo wielu różnych dziedzinach. Zjawiskami w zakresie miliardowych części milimetra zajmuje się też niemal każda tradycyjna dziedzina badań, w tym fizyka, chemia, biologia, budowa maszyn, technologia żywności i medycyna.

Należą tu także badania nad nanotechnologią w przyrodzie. Cząstki nano i drobne ukształtowania powierzchni często odgrywają tam ważną rolę. To, że mucha może chodzić po suficie, umożliwiają włoski o rozmiarach nanometrów na jej nóżkach. W dużej skali napęd komórek bakterii byłby fizycznie w ogóle nie do pomyślenia. Działa on tylko dzięki różnym uwarunkowaniom fizycznym w zakresie nanometrów i jest prawdziwą nanomaszyną. Bez pewnych struktur w zakresie nanometrów także muszle małży i nasze kości byłyby znacznie mniej stabilne. Zawierają więc one również nanotechnologię.

Aby oceniać rzeczy, a także zagrożenia, zwykle bardzo polegamy na naszych oczach. Co najmniej niepokój i niepewność budzi to, gdy substancje i materiały zmienia się w sposób, którego nasze oczy już nie dostrzegają, jak ma to miejsce w nanotechnologii.

Od niewidocznych i swobodnie poruszających się w naszym otoczeniu nanocząstek mogą wychodzić szczególne i całkiem realistyczne zagrożenia. Ten efekt jest porównywalny ze szkodliwym działaniem azbestu. Sam w sobie azbest byłby bardzo wartościową i użyteczną substancją, która jednak uwalnia najdrobniejsze włókna i pyły. Są one wdychane do płuc i organizm nie może ich już wydalić. Takie azbestozy mogą powodować nie tylko najcięższe ograniczenia oddychania, ale na dłuższą metę także najcięższe uszkodzenia płuc i serca.

Już dziś aktywnie stosuje się modyfikację żywności (nanożywność): ma ona na przykład sprawiać, że nierozpuszczalne witaminy stają się rozpuszczalne, zmieniać barwy lub smaki albo zwiększać odporność produktów na światło. Dla ludzkiego organizmu mogłoby to mieć skutki, które trudno oszacować i które dotąd prawie nie zostały zbadane. Choć mikroplastik jest wielokrotnie większy niż nanocząstki, nawet on może już wyrządzać ogromne szkody. Badania wielokrotnie pokazywały ponadto, że zwierzęta doświadczalne wykazywały na nanocząstki i nanocząsteczki dziwne i częściowo bardzo silne reakcje biologiczne. Zaobserwowanych reakcji nie można było ani wyjaśnić, ani przewidzieć rodzajem zastosowanej substancji. W tych przypadkach to wyłącznie mały rozmiar substancji musi powodować takie nieoczekiwane i nieprzewidywalne reakcje.

Wreszcie inżynieria genetyczna należy do dziedziny, o której od dawna dyskutuje się bardzo kontrowersyjnie. Mogą powstać nieprzewidywalne skutki, gdy dokonuje się celowych zmian technicznych w materiale genetycznym roślin uprawnych lub w ogóle w komórkach ciała ludzi albo zwierząt.

W centrum krytyki stoi to, że wiele nanotechnologii stosuje się już dziś na dużą skalę, podczas gdy możliwe ryzyka są prawie niezbadane. Jednocześnie badania w dziedzinie możliwych szkód postępują tylko bardzo połowicznie i z dużym opóźnieniem. Tylko bardzo opornie wydaje się standardy bezpieczeństwa i przepisy, choć już samo dla pracowników na takich stanowiskach istnieje ogromne ryzyko narażenia. Ze strony państwa często w gruncie rzeczy nie wiadomo nawet, w jakich aspektach ryzyka dla bezpieczeństwa w ogóle należałoby badać. Do tego ogólna wiedza o uwarunkowaniach nanotechnologicznych jest wciąż znacznie za mała.