(PhysOrg.com) -- Nanoteknik innebär att manipulera det ofattbart små. En nanometer är ungefär 5 kolatomer i rad, eller avståndet som din nagel växer på en sekund. Materia beter sig fundamentalt annorlunda på den skalan, öppnar nya möjligheter för produkter och processer. Nanotech är ett stort framväxande forskningsfält, full av möjligheter, och media och allmänheten börjar märka.

"Ett löfte med nanoteknik är idén att bygga maskiner i molekylstorlek för att dra atomer. Du kan "odla" vad du vill. Du kan odla ett hus. Eller en t-bone steak, " sa Arizona State University juridikprofessor Joel Garreau på ett vetenskapskafé, "Fakta eller hype:Vad berättar media för oss om nano och annan ny teknik?" på Arizona Science Center den 19 mars.

I dag, nanoteknik ger oss självrengörande fönster och fläckbeständiga byxor. Dessa produkter är användbara, men inte precis revolutionerande. Det är löftet om nanoteknik som är spännande.

"Världen kan förvandlas så abrupt att den blir oigenkännlig, " sa Garreau.

ASU håller på att bli ledande inom nanoteknologisk forskning, både inom naturvetenskap och teknik samt politiska frågor. År 2009, ASU biofysiker Stuart Lindsay publicerade den första omfattande läroboken för området, Introduktion till nanovetenskap. Även om det är nytt, det börjar användas flitigt.

En nanofallstudie

Lindsay använder nanoteknik i sitt labb för att förbättra DNA-sekvenseringstekniker. En av de nuvarande utmaningarna inom DNA-sekvensering är att ta processen från något som kostar tiotusentals dollar och tar veckor eller månader att utvecklas till något som skulle kunna göras på ett datorchip på några minuter eller timmar för bara några få dollar.

"Vi vill göra människors hälsa bättre, det är därför vi gör det, säger Lindsay.

Det primära målet med Lindsays forskning är att hitta ett nytt sätt att läsa DNA-basproteinerna:A, T, C, och G. Hans team undersöker en metod som kallas elektrontunnling, som Lindsay kallar ett "exotiskt stycke kvantmekanik." Elektrontunnelering innebär att DNA passerar mellan två elektroder som kan detektera den kemiska sammansättningen av varje enskild bas.

En annan viktig del av tekniken är nanopore, som leder DNA mellan elektroderna. Lindsay säger att nanoporet trär DNA "som en bit bomull genom en nål." Nanoporer skapades en gång genom att sammanställa naturliga proteiner, som bildar hål i cellväggarna, eller genom att ta en elektronmikroskopstråle och borra ett litet hål i en bit silikon. Båda dessa processer är svåra att göra, och det finns ett problem med att tillförlitligt skriva ut elektrodpar mycket nära DNA.

Lindsays team visade att ett enda kolnanorör, två nanometer i diameter och centimeter lång, kan lätt växa på en kiselwafer med konventionella vetenskapliga metoder. "Du behöver inte exotiska tekniker, " han säger.

DNA:t kommer sedan att glida genom insidan av kolnanoröret. Detta fenomen var högst oväntat. "Domarna på Science trodde inte på det första gången vi skickade in uppsatsen, så vi var tvungna att göra mycket mer för att övertyga dem, Lindsay säger, skrattande. Tidningen dök upp i Vetenskap i januari 2010.

Teamet har fortfarande arbete att göra innan de har en fungerande enhet och ett företag som producerar den, men Lindsay säger, "Vi har visat genomförbarheten av denna metod för DNA-sekvensering. För några år sedan skulle de flesta ha sagt att detta var science fiction.”

Han lägger till, "Det är synd eftersom sanningen om vetenskap är att det mesta av finansieringen stöder inkrementella framsteg, eftersom samhället kommer att acceptera att de kan göra dem. Det gör att de stora genombrotten är mycket svåra att stödja. Det är verkligen värt riskfylld finansiering för några viktiga mål eftersom människor kommer att uppnå dem. Om du får team av smarta människor som samarbetar för ett fokuserat mål, du kan verkligen göra mirakel."

Vid horisonten

En del av problemet kan vara att allmänheten inte kan reta ut vilka projekt som är "möjliga men avlägsna" och vilka som är "nästa års heta produkt." Massmedia är inte alltid tydliga om hur genomförbart, och nära förestående, lovande ny teknik är. Utveckla teknologier och sedan testa dem för effektivitet, säkerhet och kostnad kan ta lång tid. Men allmänheten kan bli försiktig med att stödja forskning när alltför hypade "genombrott" inte dyker upp på marknaden snabbt.

På vetenskapscaféet, Garreau talade om "The Seven Horizons:Timelines and Roadmaps for Emerging Technologies for the Next Twenty Years, ” en webbplats utvecklad för att bedöma ny teknik. Han sa att tidslinjen är till hjälp för att ta itu med frågor som, "Hur seriöst ska vi ta det här? Hur mycket tid har vi? Är denna möjlighet något som med säkerhet kan hända imorgon, eller något som kan vara möjligt många decennier i framtiden?”

Teknologier inom First Horizon är "tillgängliga, men inte allestädes närvarande, ” som antimikrobiella strumpor som tar bort lukt med hjälp av nanomaterial. De andra horisonterna inkluderar "kommersiella, " "teknik, " "vetenskaplig, " "informerade spekulationer, "blå himmel" och slutligen den sjunde horisonten, "tveksamt, ” som inkluderar vetenskap som inte verkar möjlig inom ens de kommande 20 åren.

Lindsays forskning kan för närvarande falla under den fjärde horisonten, "vetenskaplig, ” vilket betyder att det finns bevis för att tekniken är möjlig, men inte mycket forskning har gjorts om hur man gör processen säker och ekonomisk på marknaden. Teknik i denna kategori, enligt Seven Horizons webbplats, Det tar vanligtvis 4-10 år att nå allmänheten om allt går rätt till.

The Seven Horizons utvecklades av Consortium for Emerging Technologies, Military Operations and National Security (CETMONS) i samarbete med ASU:s Sandra Day O'Connor College of Law, Lincoln Center for Applied Ethics, och Prevail Project:Wise Governance for Challenging Futures.

"Nanotech existerar knappt idag, ” sa Garreau på vetenskapscaféet. "Nästan allt du kan säga idag om nanoteknik är spekulation."

Spekulationer eller vid horisonten, vem är medveten om dessa framsteg? Vem kommer att dra nytta av dem? Som författaren William Gibson sa, ”Framtiden är redan här; det är helt enkelt inte jämnt fördelat."

Nanoteknik och samhälle

En viktig fråga som nanotech står inför idag är utvecklingen av reglering inför vetenskaplig osäkerhet om tekniken. Elizabeth Corley, professor vid ASU:s School of Public Affairs, studerar nanoteknikens politiska konsekvenser.

"När vi tänker på ett område som nanoteknik, vetenskapen går framåt så snabbt att diskussionen om det sociala, etisk, och politiska effekter faller ofta efter, säger Corley, som är medföreståndare vid Center for Nanotechnology in Society vid ASU (CNS-ASU).

"Ett av målen för CNS-ASU är att se till att vi som ett forskarsamhälle engagerar oss i en diskussion om de sociala och politiska konsekvenserna av nanoteknologisk forskning samtidigt som vetenskapen går framåt."

Corley fick tre ingenjörsexamina innan hon fortsatte sina doktorandstudier i offentlig politik. Hennes nuvarande forskning utforskar allmänhetens uppfattningar om riskerna och fördelarna med nanoteknik, samt hur de ledande amerikanska nanoforskarna tänker om riskerna och fördelarnas roll i utvecklingen av reglering av nanoteknik.

"Vår senaste forskning visar att nanoteknik är en av de första framväxande teknologierna där vi har sett forskarna mer oroade än allmänheten över vissa risker, " hon säger. Den största skillnaden i oro var relaterad till människors hälsa och miljön.

Nanotech har just nu en fragmenterad och nästan obefintlig policyram. Till exempel, FDA reglerar viss nanoteknik baserad på en produkt-för-produkt-modell, medan EPA reglerar nanoteknologi till stor del genom lagen om kontroll av toxiska ämnen (TSCA). Det är väldigt olika modeller och vissa nanotekniska produkter omfattas inte av några befintliga bestämmelser.

"Allmänheten tänker ofta annorlunda om nanoteknik som används för att producera en livräddande anordning inom det medicinska området än när den används för nya övervakningsmetoder och tekniker, säger Corley. "Detta betyder att det blir allt viktigare att studera allmänhetens uppfattningar om särskilda tillämpningsområden för nanoteknik, som miljön, det medicinska området, och det nationella försvaret.”

En annan fråga att utforska, Corley säger, är hur vi gör policy om en framväxande teknik när vi ännu inte känner till alla risker.

Corley och hennes team har också spårat allmänhetens kunskap om nanoteknik över tid, särskilt att jämföra undersökningsdata från 2004 och 2007. Överraskande nog, när man ser den som helhet, Allmänhetens kunskapsnivåer om nanoteknik har inte förändrats mycket mellan 2004 och 2007 trots många uppsökande ansträngningar. Dock, i en studie publicerad i The Scientist i januari 2010, Corley och hennes team bestämde sig för att ta en närmare titt på olika segment av allmänheten. De fann att det finns en växande nanoteknikkunskapsgap bland allmänheten med de lägsta och mest formella utbildningsnivåerna.

Från denna forskning, Corley ställer frågan, "Vilken typ av uppsökande insatser skulle mer effektivt nå de segment av allmänheten med lägre formell utbildningsnivå?" Hennes resultat ger ett möjligt svar på denna fråga eftersom studien visade att Internet kunde fungera som en "utjämnare" av dessa kunskapsluckor.

"Spelar det verkligen någon roll om allmänheten förstår vetenskap och teknik?" frågade Joe Kullman, medieansvarig för ASU:s Ira A. Fulton Schools of Engineering på vetenskapskaféet. Hans svar var ett otvetydigt, "Ja!"

"Mycket av det som händer, händer – eller händer inte – på grund av politik, ” tillade Kullman. "Folks uppfattningar är avgörande för politiken. Politiker lyssnar på vad folk tycker, oavsett om det de tycker är korrekt eller inte. Om vi ​​fattar politiska beslut baserade på felinformerade uppfattningar, vi kommer att göra några stora misstag.”