Moderna hårddiskar kräver bara en yta på några kvadratnanometer för varje informationsbit. För att skydda oss mot solbränna använder vi solskyddsmedel som innehåller nanopartiklar av titandioxid eller zinkoxid. Är detta början på nano-eran? Younan Xia (Georgia Institute of Technology, USA) följer denna fråga i sin ledare i den senaste upplagan av tidskriften Angewandte Chemie , som är tillägnad ämnet nanovetenskap (gratis tillgänglig fram till slutet av 2014).
"Innan 'nano' blev ett modeord, människor hade redan använt nanomaterial i många decennier, om inte århundraden, " säger Xia. "Ta till exempel katalysatorer, som kommersialiserades på 1970-talet." Våra celler innehåller också strukturer i nanoskala, som de som används för produktion av proteiner eller för att generera energi. Dessa har länge varit föremål för intensiv forskning. "Nano" är alltså inte alls ny. Dock, det återstår mycket att upptäcka, att undersöka – och föra över till nya användningsområden.
"Kvanteffekten är förmodligen den mest spännande gåvan från nanovärlden, " säger Xia. "T.ex. nanopartiklar av samma fasta material (så kallade kvantprickar) avger ljus med olika färger beroende på partikelstorlek." Detta och andra fenomen skulle kunna användas för framtida elektroniska eller fotoniska komponenter. Å andra sidan, vissa applikationer gynnas när egenskaperna förblir desamma eftersom partiklarna blir mindre:även om dimensionerna på en transistor har krympt från några hundra mikrometer till 22 nanometer under de senaste femtio åren, de verkar fortfarande på samma fysiska principer.
Nanomedicin möjliggör mycket specifik diagnos och behandling på molekylär nivå. Högeffektiva cancerläkemedel bör kunna övervinna barriärer, känna igen maligna celler, och selektivt attackera dem. säger Xia, "Ett stort antal läkemedelstillförselsystem har godkänts för cancerterapi på kliniker." Ett komplext område som nanomedicin kräver tvärvetenskapliga team från kemi, fysik, teknik, biologi, genetik, proteomik, radiologi, onkologi, och folkhälsa. En av de största utmaningarna är att dra samman dessa olika människor för verkligt samarbete.
Många nanomaterial har en lång väg kvar att gå från labbet till industriell tillämpning, eftersom produktionen av exakt definierade nanopartiklar i industriell skala är extremt svår. I detta område, mikrofluidikteknik visar sig vara ett mycket lovande alternativ för skalbara, pålitlig, och kostnadseffektiv produktion.
Denna specialutgåva av Angewandte Chemie inkluderar recensionsartiklar av ledande experter, ger en översikt över den senaste utvecklingen och frågorna:Harald Krug tar upp temat "Nanosäkerhetsforskning – är vi på rätt spår", Jens Rieger och hans medarbetare presenterar "Formation of Nanoparticles and Nanostructures - An Industrial Perspective on CaCO3, Cement, och polymerer", Reinhard Niessner diskuterar "The Many Faces of Soot:Characterization of Engine-released Soot Nanoparticles", och Frank von der Kammer och hans medarbetare erbjuder "Spot the Difference:Engineered and Natural Nanoparticles in the Environment – Release, Beteende, och ödet". Xia och hans medarbetare bidrar med "Engineered Nanoptics for Drug Delivery in Cancer Therapy".
"Från elektronik till fotonik, informationslagring, kommunikation, katalys, energi, medicin, miljöskydd för hemlandets säkerhet, kosmetika, och till och med byggnadskonstruktion, var och en av dem skulle kunna dra nytta av nanomaterial, " avslutar Xia. "Först när denna relativt nya och fortfarande till synes bisarra värld av nano kan göra en positiv och långvarig inverkan på varje aspekt av vårt samhälle, kan vi äntligen deklarera ankomsten av nano-eran."
