Nanotehnoloogia

Nanotehnoloogia on valdkond, mis tegeleb aatomi- ja molekulmõõtmetes süsteemide kujundamise ja kasutamisega nanomeetrilisel skaalal (1–100 nanomeetrit). Selles suuruses võivad materjalide omadused erineda märkimisväärselt makro- ja mikroskoopilise tasandi omadustest, pakkudes suuremat pindala/mahtu suhet ning võimaldades tugevat kvanti- või muid nanoefekte.

Ajalooliselt sai valdkonna alus märkimisväärseks 20. sajandi lõpust; olulised inspiratsiooniallikad tulenevad Feynmani 1959 kõnest „There’s Plenty of Room at the Bottom“ ja hilisematest edusammudest nanomõõtmete manipuleerimisel, näiteks skaneeriva tunneli mikroskoobi arengust 1980.–1990. aastatel.

Meetodid jagunevad peamiselt allapoole (bottom-up) ja ülalpoole (top-down) lähenemisteks. Allapoole hõlmab molekulide ja nanoosakeste enesejärjestumist ning sünteesi; ülalpoole lähenemine keskendub suuruse vähendamisele ja pinnatöötlusele, näiteks litograafia ja nanostruktuuride valmistamisele.

Rakendused on laiad: meditsiinis sihtlaaditud ravimite tarne ja diagnostika; elektroonikas ja sensorites nanoelektroonika; energias ja materjalides (kerge ja tugev materjal, paremad kattekihid, energiasalvestus ja katalüüs); keskkonnas (veepuhastus ja toksiliste ainete kõrvaldamine) ning tööstuslikes rakendustes (paremad kattekihid ja tugevamad komposiidid).

Väljakutsed hõlmavad ohutust ja toksikoloogiat, eetikat ning regulatiivseid raamistikke, tootmiskvaliteeti ning skaleerimist, samuti keskkonnamõju hindamist. Nanotehnoloogia areng nõuab tihedat koostööd teaduse, tööstuse ja valitsustega ning jätkuvat tähelepanu investeeringutele ja sotsiaalsetele mõjudele.