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7 Erstaunliche Wege Nanotechnologie verändert die Welt

2021

"Alles hat, wenn es im Sub-100-Nanometer-Bereich miniaturisiert wird, neue Eigenschaften, unabhängig davon, was Chad Mirkin, Professor für Chemie (und Materialwissenschaften, Ingenieurwesen, Medizin, Biomedizintechnik sowie chemische und biologische Technik) an der Northwestern University, sagt Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...2/index.html Deshalb sind Nanopartikel die Werkstoffe der Zukunft: Sie haben im Vergleich zu ihren größeren Verwandten seltsame chemische und physikalische Eigenschaften.

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Nanoskalige Materialien werden in allen Bereichen eingesetzt, von Sonnenschutzmitteln über chemische Katalysatoren bis hin zu antibakteriellen Wirkstoffen - von alltäglich bis lebensrettend. "Ich habe einmal Wein auf einer Weihnachtsfeier verschüttet, und ich hatte Angst. Rotwein auf einem weißen Teppich. Und er wischt Mirkin wieder ab." Teppich und Flecken auf dem Teppich. "

Auf einer anspruchsvolleren Seite entwickeln Forscher nanoskalige Assays, die zum Screening auf Krebs, Infektionen und sogar Gene verwendet werden. Mit DNA dotierte Goldnanopartikel können verwendet werden, um Bakterien in der Blutbahn einer Person zu erkennen und festzustellen, ob und welche Art von Infektion bei einem Patienten vorliegt. Oder sie können verwendet werden, um Veränderungen im Immunsystem einer Person zu erkennen, die das Vorhandensein von Krebs widerspiegeln. Nano-Flares können den genetischen Inhalt von Zellen messen und aufleuchten - oder aufflammen -, wenn sie eine bestimmte Zelle nach Wahl eines Arztes erkennen, beispielsweise Krebs, Stammzellen oder sogar die Reaktion auf ein kleines Molekül, das in einem neuen Medikament verwendet wird.

Warum verhalten sich nanoskalige Dinge so? Die Skala ermöglicht einzigartige Wechselwirkungen zwischen Atomen und ihren Bestandteilen, und dies kann auf verschiedene Arten geschehen. Bei nicht-biologischen Nanopartikeln hilft es, sich eine Bowlingkugel vorzustellen, in der sich alle Atome befinden. Die überwiegende Mehrheit befindet sich im Ball, mit einer endlichen Zahl an der Oberfläche, die mit der Luft oder den Holzbahnen interagiert. Atome im Ball interagieren mit Atomen genau wie sie selbst, aber Atome an der Oberfläche interagieren mit Atomen, die sich sehr von sich selbst unterscheiden, erklärte Mirkin. Schrumpfe den Ball jetzt auf molekulare Skalen.

"Je kleiner du gehst, desto größer wird das Verhältnis von Oberflächen- zu Massenatomen", sagte er. "In größerem Maßstab sind die Atome an der Oberfläche relativ belanglos." Aber im Nanobereich könnte man ein Teilchen haben, das fast nur eine Oberfläche hat. Diese Atome tragen sehr stark zu den Gesamteigenschaften des Materials bei. "

Diese Wechselwirkungen spielen auch in der Elektronik eine Rolle und machen Material wie Graphen und Quantenpunkte für winzige Computer und Kommunikationsgeräte nützlich. Nanoskalige Materialien bieten eine kleinere Fläche, auf der sich Elektronen bewegen können. Und vielleicht liegt das Wichtigste für die aktuelle Forschung im Nanobereich auf der Skala der Biologie.

Angesichts all dieser Verwendungen und Zukunftsversprechen, so Mirkin, würden die meisten Menschen die Nanotechnologie im täglichen Leben zu schätzen wissen, auch wenn die meisten nicht wissen, was das eigentlich bedeutet. Sogar kontroverse Anwendungen wie Sonnenschutzmittel sind weit verbreitet und oftmals ohne Kenntnis davon.

"Ein Großteil davon wird in konventionelle Produkte eingebettet sein, die wir kaufen und an die Mirkin nicht einmal denkt." Es gibt nichts, was an sich gut oder schlecht ist, wenn es darum geht, Dinge klein zu machen. Die Frage ist letztendlich, was machen sie und wofür werden sie verwendet? Haben wir in Anbetracht der Anwendung die richtigen Sicherheitsanalysen und -auswirkungen in Betracht gezogen? Und ich denke, wir haben bisher ziemlich gute Arbeit geleistet. "

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