Настъплението на нанотехнологиите, раздел от инженерните науки, опитващ се да изгражда обекти молекула по молекула и дори атом по атом, предизвиква футуристични визии за самовъзпроизвеждащи се нанороботи, използвани пряко в хирургията, или такива, които превръщат планетата в сива пустиня, като изконсумират всичко, което им се изпречи на пътя.

Тези два сценария се движат по добре утъпкан път - технологичният прогрес, преминал през развитието на ядрената енергия, генетично модифицираните организми, информационните технологии и синтетично-органичната химия, първо обещава спасение, но впоследствие, когато последиците от него, най-вече екологичните, станат видни, заплашва света с унищожение. Дори и дезинфекцирането на водата - най-важното технологично постижение в битката за удължаване на човешкия живот, се оказва, че произвежда канцерогенни странични продукти.

Цикълът - фундаментално откритие, технологично развитие, разкриване на нежеланите последици и публично отдръпване, изглежда ненарушим.

Дали при нанотехнологиите ще видим друго развитие? Заедно с ранната еуфория и възбуда, които по принцип съпътстват всяка нова технология, нанотехнологиите бяха обекта на загриженост относно евентуалните рискове за околната среда далеч преди те да станат обект на трайна и широко разпространена комерсиализация. Повдигането на подобни въпроси, когато нанотехнологиите са още в началния стадий от развитието си, може да доведе до разработването на по-добри и по-сигурни продукти, с по-малко проблеми за индустрията.

Бързоразвиващата се индустрия за наноматериали вероятно първа ще засегне пряко живота ни. Според оценка на Съюза на нанобизнеса за 2003 г. именно наноматериалите са най-масовата категория в началния етап на развитието на индустрията. Що се отнася до екологичните технологии, там чрез наноматериалите ще станат възможно намаляването на производството на отпадъци, по-пестеливото ползване на ресурсите, очистване на промишленото замърсяване, осигуряването на питейна вода и подобряването на ефикасността на енергопроизводството и енергопотреблението.

В комерсиално отношение наноматериалите скоро ще бъдат прилагани в наноинженерни титаниеви частици за слънчеви екрани и бои, въглеродни нанокомпозити в гумите, силиконови наночастици като твърди лубриканти и протеинови наноелементи в сапуни, шампоани и почистващи препарати.

Производството, употребата и изразходването на наноматериали неизбежно ще доведе до появата им във въздуха, водата, почвата и организмите. Нужни са доста усилия, за да бъде сигурно, че те, а и произвеждащата ги индустрия, не са опасни за околната среда. За съжаление за потенциалните въздействия на наноматериалите върху природата се знае малко. След дългогодишни изследвания стана ясно например, че характеристиките на наноматериалите, които предизвикват опасения, са идентични с някои, които са особено полезни за медицинска употреба.

Някои въглеродни наноматериали с молекули с форма на футболна топка - фулерини, са мощни антиоксиданти, сравними с витамин Е. Същевременно те могат да бъдат и силно токсични. Някои изследвания са показали, че фулерините могат да подобряват мозъчните функции при рибите, но са високо токсични при досег с човешки тъкани. Категорични изводи обаче не биха могли да се правят, тъй като фулерините са били смесени с органични компоненти, за да бъде улеснено действието им във вода.

За да се определи дали дадена субстанция е опасна, трябва да станат ясни както токсичността на дадения материал, така и нивото, до което той влиза в досег с живата клетка. Токсичността може да бъде измерена с поставянето на фулерини в аквариум, но същевременно трябва да бъде преценено какво ще бъде въздействието им, ако попаднат в реална жива среда - езеро или река. Вече сме наясно, че когато дадени материали се разграждат трудно, въздействието им върху околната среда е дълготрайно. Засега обаче възможностите за разграждането на наноматериалите например от бактерии просто не са изследвани.

Също толкова неизвестно е и как наноматериалите ще се движат в природата. Най-опасните естествено ще бъдат тези, които са едновременно отровни и мобилни. Фулерините са едни от най-малко мобилните, но поне се знае, че всеки наноматериал може да се държи по различен начин. Окуражаващо звучи тенденцията методите за производство на наноматериали да стават все по-"зелени" с преминаването от лабораторията към индустриалното производство. Като се изключи проблемът с токсичността на наноматериалите, повечето изследвания показват, че свързаните с тях опасности са по-малки или сравними със съществуващите в сегашните индустриални дейности.

Наивно е да си представяме, че нанотехнологията ще разцъфти без рискове за нашето здраве и околната среда. Но докато опитите да бъде спряно развитието й биха били нереалистични и безотговорни, отговорното й развитие изисква внимание и социална бдителност. Природосъобразните нанотехнологии ще се появят с цената на време, пари и политически капитал. С поглед напред и внимание обаче тя ще се развие по начин, полезен за нас и нашата планета.

Революцията на малките частици

В недалечно бъдеще една от сферите на растеж на телекомите ще бъде нанотехнологията, смятат експерти. Тези малки частици ще бъдат инкорпорирани в телекомуникационни системи и микропроцесори, което пък ще ги направи много по-мощни. Става дума за частици с размери от 1 до 50 нанометра, което се равнява на няколко милиардни от метъра. А това са размери, където физиката, занимаваща се с фотони, електрони, атоми и молекули, се пресича с биологията на ниво ДНК.

Поради твърде малките размери на това ниво важат и принципите на квантовата физика. Специалистите очакват различни наноструктури като нанофотонни устройства, въглеродни нанотръби, наножици и плазмонни апарати да станат през следващите години неразделна част от телекомуникационните компоненти и микропроцесорите.

*Марк Уизнър е директор на Института по екологични и енергийни системи към университета "Райс. Статията е предоставена от Project Syndicate