De verwachting is dat nanotechnologie een enorme verandering zal brengen in het dagelijkse leven. De toepassingen lijken eindeloos: van kleding tot auto’s, van voeding tot medicatie. Maar nanotechnologie biedt niet alleen kansen.
Nanotechnologie is de technologie op de schaal van enkele atomen, dus van superkleine materiële structuren. 1 nanometer is 1 miljardste van een meter (0,000000001 m). Nano-onderzoek en -ontwikkeling vindt plaats op nanoschaal (0,1 tot 100 nm). Door de uitvinding begin jaren tachtig van de rastertunnelmicroscoop door Nobelprijswinnaars Binnig en Rohrer (IBM, Zürich) werd het mogelijk atomen te ‘zien’. Dit apparaat tast de buitenkant van materialen af met zo’n grote gevoeligheid dat de afzonderlijke atomen aan het materiaaloppervlak zichtbaar worden. Al snel bleek dat atomen ook konden worden verplaatst. IBM kon dit als eerste aantonen (zie de IBM-afbeelding, een mijlpaal binnen de geschiedenis van de nanotechnologie.
Door de minuscule omvang van het materiaaldeeltje worden bestaande eigenschappen van het element versterkt of worden onbekende eigenschappen naar voren gebracht. De nanoversie is bijvoorbeeld sterker, lichter of elastischer dan de grote normale versie. Het idee is simpel. Met gewone onderdelen, die bestaan uit een enorme hoeveelheid atomen, kan alleen de bovenste laag atomen een chemische reactie aangaan met andere stoffen. Nanomaterialen zijn echter zo klein dat bijna elk atoom reageert, simpelweg omdat bijna elk atoom blootstaat aan de buitenwereld. Voor een zeer kleine hoeveelheid materiaal krijg je daarom een relatief grote chemische reactie.
In de nanotechnologie ontmoeten natuurkunde, scheikunde, elektrotechniek, biologie en geneeskunde elkaar. Het is een multidisciplinair gebied dat in bijna alle hoeken van de wetenschap een bijdrage kan leveren. Geschat wordt dat er in Nederland zo’n 200 tot 250 bedrijven actief bezig zijn met nanodeeltjes, op wat voor manier dan ook. Bijvoorbeeld grote bedrijven als Akzo (verf), DSM (verpakking) en Unilever (voeding). Maar ook veel kleine bedrijven (kleine verfproducenten, experimentele laboratoria, apotheken). MESA+ is in Nederland het instituut op het gebied van de nanotechnologie en een van de grootste wereldwijd.
Er zijn zo’n 600 producten op de markt die gebruikmaken van nanotechnologie en wekelijks komen daar drie tot vijf bij. In Nederland bevatten naar schatting 120 producten piepkleine nanodeeltjes. Het gaat om een breed assortiment – van sokken en stropdassen tot tafelzout en schoensmeer, van soep, tandpasta, autobanden, muurverf en autoruitcoatings tot zonnebrandcrème, pillen en wondverband. In het kader staan enkele producten waaraan wordt gewerkt of die al bestaan.
Blik op de toekomst
De toepassingen van naotechnologie lijken eindeloos: van kleding tot auto’s, van voeding tot medicatie. Een indruk van de producten en toepassingen in de (nabije) toekomst.
Voeding van de toekomst
– Aantrekkelijker voedingsproducten wat smaak, kleur en een sterkere werking betreft. BASF stopt daartoe al nanodeeltjes in fruitsappen en margarines.
– Nieuwe smaakbelevingen, bijvoorbeeld in nanomelk – magere melk die smaakt als volle melk.
– Meer functional food door effectievere toevoeging van vitamines.
– Producten die het verzadigingsgevoel kunnen beïnvloeden.
– Intelligente verpakkingsmaterialen die kleine defecten herstellen, op omgevingsfactoren (zoals temperatuur en luchtvochtigheid) anticiperen of de consument waarschuwen wanneer het product is besmet, bijvoorbeeld door van kleur te veranderen.
– Nieuwe toepassingen van radio frequency identification (RFID) om levensmiddelen van fabriek tot het bord te volgen.
Huis van de toekomst
– Meubels die vuil- en waterafstotend zijn.
– Antibacteriële schoonmaakmiddelen.
– Wasmachines en stofzuigers die desinfecteren en geur opnemen.
– Borden en bestek die niet meer hoeven worden afgewassen.
– Desinfecterende keukenapparatuur.
– Windschermen die waterafstotend zijn.
– Verf die er na vijf jaar nog als nieuw uitziet.
– Ramen die niet meer vuil worden en niet spiegelen.
– Brandwerend glas.
– Onbrandbaar karton.
Cosmetica van de toekomst
– Zonnecrèmes die je gemakkelijk opbrengt en die het hele spectrum aan ultraviolette straling blokkeren.
– Antirimpelcrèmes (Lancôme Renergie Microlift).
Kleding van de toekomst
– Kleding die niet vuil wordt (Hagger nanotex broeken met nano-pel).
– Nanosokken om zweetvoeten tegen te gaan.
Sport van de toekomst
– Superlichte tennisrackets (Wilson nCode)
– De tennisbal die hard blijft (Wilson Double Core).
– Sportkleding die de sporter langer fris houdt en beschermt tegen UV-stralen.
Auto van de toekomst
– Autolak die drie keer zo moeilijk krast en 40 keer zo lang meegaat als de huidige.
– Autoruiten waar druppels en vuil geen vat op hebben.
– Meetapparatuur om te kijken of je niet te veel alcohol hebt gedronken.
Tegenover alle kansen die de nanotechnologie biedt, staan ook bedreigingen. Welke dit zijn, is nog niet zeker, maar langzamerhand wordt duidelijk dat sommige toepassingen gezondheidsrisico’s voor mens en milieu kunnen opleveren. Zo blijkt uit recent onderzoek aan de universiteit van Edinburgh dat nanobuisjes (ontdekt in 1991, holle cilinders van koolstofatomen, die bijzonder sterk en licht zijn) dezelfde eigenschappen hebben als asbest. In grote hoeveelheden kunnen ze mesothelioom veroorzaken.
Een ander gevaar is opeenhoping van nanodeeltjes in het lichaam. Schijnbaar dringen sommige typen deeltjes makkelijk door de huid en hopen ze zich ‘ergens’ op, waar ze de natuurlijke celdeling kunnen verstoren, met als gevolg bijvoorbeeld kanker. Tot slot kunnen de antibacteriële eigenschappen van met name nano-zilverdeeltjes schadelijk zijn voor allerlei micro-organismen.
Onderzoek naar de gevaren is nog maar net op gang gekomen en de middelen die hiervoor zijn vrijgemaakt, vormen slechts een fractie van de totale researchbedragen. Rond de veiligheid van nanodeeltjes bestaan op dit moment dan ook meer vragen dan antwoorden.
Jeannette van Zee (De Informatiekamer),
ibm-full.jpg -
Zenon atomen werden door onderzoekers van IBM een voor een op hun plaats gezet
