Basics
Mitä on nanoteknologia?
Nanoteknologialla tarkoitetaan molekyylien ja atomien (tai tarkemmin ilmaistuna 1-100 nanometrin kokoisten hiukkasten) käsittelyä, jonka avulla pyritään valmistamaan uutta tekniikkaa. Aiheen monimuotoisuuden vuoksi puhutaan usein nanoteknologioista yhtenäisen nanoteknologian sijasta.
Nanoteknologiat hyödyntävät materiaalien erikoisominaisuuksia, jotka ovat havaittavissa ainoastaan erittäin pienessä mittakaavassa. Esimerkiksi jakamalla tietty määrä ainetta nanohiukkasiksi voidaan samalla laajentaa aineen pinta-alaa huomattavasti. Tämä puolestaan lisää aineen reaktiokykyä. Saman ilmiön voi huomata vaikkapa siinä, miten juokseva sokerikuorrute sulaa nopeammin kuin kiinteä sokeri. Lisäksi nanohiukkaset voivat liikkua solukalvon ja ihon läpi.
Uusi teknologia tuo aina mukanaan asioita, jotka voivat olla joko hyödyllisiä tai haitallisia riippuen niiden käyttötavasta (vertaa esimerkiksi höyryvoiman tai sähkön käyttöönottoon).
Info cards
Paljonkin! Pienessä mittakaavassa tutut materiaalit saavat uusia sähköisiä, kemiallisia ja magneettisia ominaisuuksia ja jopa yksittäisiä atomeja voidaan käsitellä. Nanomittakaavassa on myös mahdollista rakentaa pieniä moottoreita.
Nanohiukkaset ovat pikkuruisia materian palasia. Hiukkasten pienentyessä niiden suhteellinen pinta-ala kasvaa. Tämän vuoksi juokseva sokerikuorrute sulaa nopeammin kuin kiinteä sokeri.
Nanomittakaavassa olevat hiukkaset voivat läpäistä solukalvon tai ihon. Kuten kaikessa uudessa teknologiassa (esim. sähkö) tämä ominaisuus voi olla joko hyödyksi tai haitaksi.
Materia käyttäytyy poikkeuksellisesti, esimerkiksi:
• Kulta, joka yleensä ei reagoi herkästi, muuttuu reaktiiviseksi ja sulaa matalammassa lämpötilassa.
• Kupari lakkaa olemasta hyvä sähkönjohdin.
Nanoteknologia on yleisnimitys kaikille sellaisille tekniikoille, jotka käsittelevät 1-100 nanometrin kokoisia hiukkasia ja käyttävät hyväkseen ainakin yhtä hiukkasten ulottuvuuksista.
Kullan ja hopean nanohiukkasia on havaittu sedimentaarisissa kivissä. Tulivuorenpurkaus tuottaa nanohiukkasia, ja myös jotkut meren suolayhdisteet sisältävät niitä.
Nanoputki muistuttaa ohutta hiilipaperia käärittynä sylinteriksi. Sen läpimitta on vain muutama nanometri; se on 10 000 kertaa ohuempi kuin ihmisen hius.
"Tehtaiden ja tutkimuslaboratorioiden tulee pitää tuottamiaan nanohiukkasia ja nanoputkia terveydelle vaarallisina ja pyrkiä pienentämään niiden määrää jätteessä."
Kemikaalien ominaisuudet muuttuvat, kun ne pienennetään nanohiukkas- tai nanoputkimuotoon. Hyvin pienet hiukkaset voivat läpäistä solukalvon ja saattavat olla suuria myrkyllisempiä.
Isossa-Britanniassa toimiva riippumaton tieteellinen elin The UK Royal Society suosittelee ilmassa olevien nanohiukkasten välttämistä kunnes lisätutkimuksia on tehty.
Tutkija Eric Drexlerin mukaan niin kutsutut nanokoneet voisivat kopioitua ja kuluttaa maapallon kaiken materian. Tätä teoriaa ei enää pidetä ajankohtaisena ja Drexler onkin perunut puheensa.
Hiilinanoputket ovat erittäin kestäviä (terästä 100 kertaa kestävämpiä ja samalla 6 kertaa kevyempiä), ja niillä on erinomainen sähkönjohtamiskyky. Tästä voisi olla hyötyä lääkkeiden kohdistamisessa tiettyyn osaan elimistöä sekä erilaisissa sähköisissä ja mekaanisissa sovelluksissa.
Yhdysvallat ja Japani ovat suurimpia nanoteknologiatutkimuksen rahoittajia. EU ja muut Euroopan valtiot kuluttavat seuraavan neljän vuoden aikana yli miljardi euroa nanoteknologiaan. Suurimmat kehitysmaat ovat myös merkittäviä rahoittajia.
Hopean nanohiukkasia on käytetty sukissa hajunsyöjinä. Hopean bakteereja vastustava ominaisuus tehostuu pinta-alan laajentuessa nanomittakaavaan siirryttäessä.
Yhdysvaltojen merivoimat käyttää nanomittakaavaan pienennettyä keraamista pinnoitetta laivoissaan. Tämä estää ruostumista, sillä merenelävät eivät tartu pinnoitukseen. Säästöä saadaan noin miljoonan dollarin verran jokaista laivaa kohti.
Magneettisten nanohiukkasten avulla voitaisiin kohdistaa lääkitys oikeaan, sairaaseen kohtaan elimistössä. Nanoputket voitaisiin täyttää lääkkeellä ja putkien ohjaus toteuttaa kehon ulkopuolelta käsin.
DNA:n osiin liitetyillä, pienen pienillä kultahiukkasilla voitaisiin jäljittää veressä olevia sairauden aiheuttajia, viruksia ja bakteereja.
Rokotukset voitaisiin koteloida nanomateriaaleihin, jolloin niitä ei enää tarvitsisi pakastaa. Emme kuitenkaan tiedä, mitä tapahtuu, kun kotelot avataan. Aihetta tutkitaan paraikaa.
Raudan nanohiukkasia voitaisiin käyttää syöpäkudokseen kiinnittyjinä. Niiden kuumentaminen magneettikentän avulla tuhoaisi syöpäsolut.
Tällä hetkellä muovinen tekolonkka kestää käytössä noin kymmenen vuotta. Keraamisella pinnoitteella tekolonkka voisi kestää jopa 40 vuotta, sillä nanomittakaavassa keraaminen pinta vahvistuu merkittävästi.
Hiilinanoputkia hyödyntävät valaisimet voisivat vähentää valaistukseen kuluvan sähkön määrän puoleen nykyisestä.
Uudet materiaalit voisivat pudottaa aurinkokennojen hintaa. Näin aurinkoenergian hyödyntämisestä tulisi taloudellisesti kannattavaa ja todellinen vaihtoehto.
Erikoistuneilla nanohiukkasilla voitaisiin puhdistaa saastunutta vettä, maata tai jopa ilmaa. Nykyään on jo mahdollista tehdä kalvoja, joiden huokoset ovat tarpeeksi pieniä virusten suodattamiseksi vedestä.
Valoa säteilevistä nanomateriaaleista voitaisiin rakentaa paperinohuita TV-kuvaruutuja, jotka olisi mahdollista rullata sanomalehden lailla kasaan. Tämänkaltaiset kuvaruudut kuluttaisivat todennäköisesti hyvin vähän sähköä.
Issue cards
Onko hyväksyttävää parannella ihmiskehon toimintaa lääketieteellisillä hoitomenetelmillä kuten muistin heikentymistä tai ikääntymistä estävällä lääkityksellä?
Jotkut arvelevat nanoteknologioiden vaikuttavan elämäämme yhtä paljon kuin sähkön tai muovin keksiminen aikanaan. Kukaan ei kuitenkaan voi tietää, mikä tämän päivän nanoteknologioista on hyödyllistä tulevaisuudessa.
Esimerkkejä: virusten ja bakteerien vastustuskyky lääkkeille, kemikaalien pitkäkestoinen säilyminen luonnossa, ydinonnettomuudet, öljypäästöt ja –vuodot, maailmanlaajuinen ilmaston lämpeneminen. Nanoteknologian seuraukset ovat yhtä lailla arvaamattomia.
Mahdollisesti niitä ihmisiä, joita ei ole tavalla tai toisella “paranneltu”, alettaisiin syrjiä.
Raportin mukaan julkinen keskustelu ja osallistuminen ovat mahdollisia sen jälkeen, kun asiantuntijat ovat esitelleet uudet tutkimustulokset. Kuinka paljon suuren yleisön tulisi vaikuttaa nanoteknologian tutkimustavoitteisiin?
Tärkeintä oikeudenmukaisuuden kannalta on, kuinka osaamme käyttää nanoteknologiaa rikkaiden ja köyhien välisen kuilun kaventamiseksi.
Emme tiedä, mitä tapahtuu elimistössä, kun sen sisälle pääsee nanohiukkasia. Hiukkaset saattavat esimerkiksi vaikuttaa huolestuttavalla tavalla proteiinien toimintaan.
Nanohiukkaset eivät ole uusi asia. Altistumme niille jatkuvasti vetäessämme henkeen autojen pakokaasuja, tupakansavua ja hiuslakkaa sekä polttaessamme kynttilöitä ja paahtaessamme leipää.
Nanohiukkasten vaikutuksista eläinlajeihin tai ilmaan, veteen sekä maahan ei käytännössä ole olemassa lainkaan tietoa.
Kehitys vaatii uudistusmielistä tiedon tavoittelua. Tätä ei voi rajoittaa säännöillä ja säädöksillä.
Yhtäältä voidaan ajatella, että nanoteknologia on eettisesti puolueetonta, sillä sen vaikutukset riippuvat käyttötavasta. Toisaalta teknologia peilaa aina keksijöidensä, rahoittajiensa ja koko yhteiskunnan arvoja.
Eroaako teollisuuden rahoittama valtion rahoittamasta tutkimuksesta? Pitäisikö näillä kahdella olla eri pelisäännöt? Voidaanko kaupallisen tieteen tekoa ”salailla”?
Voisiko nanoteknologia lisätä köyhien ja rikkaiden välistä kuilua? Ajavatko lännen tiukat säädökset tuotannon köyhiin maihin, jossa ihmisten on pakko panna itsensä alttiiksi täällä kielletyille vaaroille?
• Kuka kontrolloi niiden käyttöä?
• Kuka hyötyy niiden käytöstä?
Pitäisikö meidän tyytyä “normaaliin” elinikään vai yrittää estää ikääntyminen?
Nanoteknologia saatetaan kokonaan suistaa raiteiltaan, ellei sen eettisten, lainopillisten, sosiaalisten ja ympäristö- sekä talousseuraamusten tutkimus pysy tieteen kehityksen vauhdissa.
“Hyvä lainsäädäntö on tärkeämpää kuin mikään määrä julkista osallistumista.” Jonathan Porritt, englantilainen ympäristöaktivisti.
Riippumattoman tieteellisen the UK Royal Societyn raportin mukaan julkista keskustelua tarvitaan “ennen kuin tärkeät teknologiaan liittyvät päätökset ’lukitaan asemiinsa’. ” Tämä tapahtuu useimmiten silloin, kun uudistus tuotteistetaan kaupallisiksi hyödykkeiksi.
Koko maailma on nykyään niin kiinteästi liitetty yhteen, että yhden valtion on lähes mahdotonta hallita ja kontrolloida yksittäisiä tieteenaloja.
Realistisesti ajateltuna, voimmeko millään keinolla säädellä niin monimuotoista ja nopeasti kehittyvää alaa kuin nanoteknologia?
Niissä maissa, joissa on tiukka terveys-, työturvallisuus-, ympäristö- ja lääkealan lainsäädäntö, olemassa olevat määräykset riittävät yksinkertaisten nanoteknologian sovellusten hallitsemiseen.
Näkymättömät seurantalaitteet antaisivat hallituksille rajattomat valvontamahdollisuudet.
2000-luvun vahvat teknologiat – genetiikka, nanoteknologia ja automatiikka – voivat luoda aivan uudenlaisia ongelmia. Ensimmäistä kertaa nämä teknologiat ovat yksittäisten ihmisten ja ihmisryhmien ulottuvilla.
Seurantasirun asentaminen sähkölaitteisiin antaisi kauppiaille ja valmistajille mahdollisuuden seurata, kuka laitteita ostaa ja missä laitteet sijaitsevat. Onko tämä etu, vaikkapa rikollisuuden ehkäisyssä, vai yksityisyyden loukkaus?
Story cards
Policies
Lisätään nopeasti nanoteknologioiden käyttöä ilman rajoituksia, jotta tekniikan kaikki eri hyödyt ymmärrettäisiin mahdollisimman pian.
Annetaan tieteellisen tutkimuksen edetä painollaan samalla kuitenkin rajoittaen nanoteknologioiden sovelluksia.
Säännöstellään nanotieteitä (kuten kohdassa kaksi) ja kannustetaan ihmisiä keskustelemaan julkisesti siitä, mihin suuntaan ja millaisiin sovelluksiin nanoteknologioita halutaan käyttää.
Sallitaan ainoastaan sellainen nanoteknologinen tutkimus, jonka tavoitteet on hyväksytty laajassa, julkisessa keskustelussa.
FUND is a project funded by the European Commission (