Vật liệu nano siêu nhỏ đã sẵn sàng để cách mạng hóa các công nghệ của chúng tôi. Đối với những gì họ có thể làm với chúng tôi: không ai thực sự biết.

Mỗi thời đại có vật liệu kỳ diệu của nó. Đối với người Victoria, đó là cao su. Vào thế kỷ 20, nó là nhựa. Và đối với 21 được số hóa^st thế kỷ, nó cũng có thể trở thành graphene.

Bạn đã nghe nói về graphene? Nếu không, bạn sẽ sớm thôi. Đây là một trong những vật liệu có kích thước nano mới nhất xuất hiện từ các phòng thí nghiệm của chúng tôi và như Bán Chạy Nhất của Báo New York Times Gần đây, công bố, nó dự kiến ​​sẽ biến đổi gần như mọi khía cạnh của cuộc sống.

Mỗi ngày, các nhà khoa học đang học những điều mới về vật liệu nano tuyệt vời này. Nhưng không phải tất cả mọi thứ họ đang tìm hiểu về nó là một lý do cho sự lạc quan không kiềm chế. Giống như các vật liệu kỳ diệu khác trong quá khứ, graphene có thể không hoàn toàn tuyệt vời như vậy.

Graphene là gì?

Graphene có nguồn gốc từ than chì, chất tương tự carbon mà chúng ta đặt bên trong bút chì. Nhưng không có gì chung về graphene. Các nguyên tử của nó được liên kết trong lớp mỏng nhất có thể tưởng tượng: một mạng tinh thể tổ ong chỉ dày một nguyên tử.

Trên thực tế, một tấm graphene rất mỏng, theo Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, một ounce của nó có thể bao phủ các sân bóng đá 28; một đoạn nhỏ rất nhẹ để bạn có thể cân bằng nó trên một bông hoa cúc mà không làm cong cánh hoa. Nó cũng (không phải ngẫu nhiên) mạnh hơn thép, cứng hơn kim cương và dẫn điện hơn đồng hoặc silicon, ngoài khả năng chống thấm nước, trong suốt và dẻo dai đến khó tin.

Nói cách khác, bạn khó có thể tìm thấy một tài liệu khác được đóng gói với rất nhiều thuộc tính hữu ích. Không có gì ngạc nhiên khi các nhà nghiên cứu trong một loạt các ngành công nghiệp đang tranh giành để đưa graphene ra khỏi phòng thí nghiệm và vào cuộc sống của chúng ta. Doanh số, chỉ ở mức dưới 9 triệu đô la trong 2012, dự kiến ​​sẽ tăng 14 lần lên tới $ 126 triệu bởi 2020, theo Lux Research, một công ty phân tích các công nghệ mới nổi.

Những lý do để cảnh giác với những bài học của quá khứ

Các chuyên gia công nghệ đang dự đoán rằng graphene có thể biến đổi một loạt các sản phẩm tiêu dùng, từ bao cao su đến máy tính sang cảm biến hóa học. Cúc5 Lý do Graphene sẽ thay đổi tiện ích của bạn mãi mãi, NBC News nổi giận, với một danh sách gợi ý về một tương lai chứa đầy điện thoại thông minh mỏng như giấy, màn hình máy tính linh hoạt, các thiết bị y tế có thể nói chuyện với các tế bào người và pin siêu bền.

Các nhà vô địch hăng hái của Graphene tuyên bố rằng nó có thể được sử dụng để tạo ra những chiếc xe mạnh hơn và nhẹ hơn, pin mặt trời hiệu quả hơn rất nhiều, thậm chí là máu tổng hợp.

Sự cường điệu không suy nghĩ có một vòng quen thuộc với nó và nó vẫy gọi chúng ta phải cảnh giác, đưa ra những bài học trong quá khứ. Amiăng đã từng được quảng cáo là một loại khoáng chất ma thuật, có khả năng chịu được lửa; chỉ sau đó chúng ta mới phát hiện ra rằng, trên thực tế, bụi giết người.

Câu chuyện tương tự với DDT, đã gây ra tác hại cực kỳ nghiêm trọng không chỉ đối với những con muỗi mang mầm bệnh mà nó có ý định giết mà còn cả động vật hoang dã (đặc biệt là chim) và con người; với vinyl, cuối cùng đã được hiển thị một chất gây rối loạn nội tiết tố đáng kể; hoặc với màng polyethylen không phân hủy đã bắt lửa vô số ổ đĩa. Mỗi cái đều được chấp nhận một cách say sưa và được sử dụng rộng rãi trước khi chúng tôi phát hiện ra nó có một mặt tối, nguy hiểm.

Thế lưỡng nan Collingridge

Thực sự có một thuật ngữ cho hiện tượng này, gần đây tôi đã học được: Thế lưỡng nan Collingridge. Được đặt tên theo David Collingridge, giáo sư người Anh khó hiểu, người đầu tiên đã đăng nó trong một cuốn sách 1980, nó thừa nhận khó khăn trong việc dự đoán các tác động tiêu cực của một công nghệ mới cho đến khi công nghệ đó được sử dụng rộng rãi vào thời điểm đó, dĩ nhiên, nó trở nên khó khăn hơn nhiều để giải quyết những tiêu cực đó, và áp dụng các biện pháp khắc phục thích hợp. Hoặc, như chính Collingridge đã đặt nó vào Kiểm soát xã hội về công nghệ,

Khi thay đổi dễ dàng, nhu cầu về nó không thể lường trước được; khi nhu cầu thay đổi là rõ ràng, thay đổi đã trở nên đắt đỏ, khó khăn và tốn thời gian.

Điều này có thể giải thích tại sao, khi nói đến vật liệu nano, các nhà nghiên cứu đang cố gắng vượt lên trên đường cong. Một số chương trình nghiên cứu đã xuất hiện để nghiên cứu các vấn đề được đặt ra bởi công nghệ nano. Chẳng hạn, kể từ 2008, cả Cơ quan bảo vệ môi trường và Quỹ khoa học quốc gia đã rót hàng chục triệu đô la vào một chương trình chung tại Đại học California Los Angeles và Đại học Duke được gọi là Trung tâm Ý nghĩa môi trường của công nghệ nano (CEIN).

Các nhà nghiên cứu đang theo đuổi các loại câu hỏi mà trước đây, thường không được hỏi cho đến khi quá muộn để giải quyết bất kỳ vấn đề nghiêm trọng nào phát sinh từ các câu trả lời. Những vật liệu mới này có thể xâm nhập vào môi trường của chúng ta không? Điều gì xảy ra nếu họ làm? Làm thế nào để chúng tương tác với các thực vật và sinh vật khác nhau? Chúng có tác dụng độc hại?

Trong số những thứ khác, các nhà nghiên cứu này đã thử nghiệm các vật liệu nano khác nhau trong tế bào người và động vật, quan sát tác động của chúng ở động vật thí nghiệm, nghiên cứu cách chúng hành xử trong đất và nước và phân tích sự phù hợp của các luật hiện hành về kiểm soát và điều chỉnh. Nhờ những nỗ lực như vậy, chúng tôi đã tạo ra nhiều dữ liệu hơn tôi nghĩ cách đây 7 năm, Andrew Maynard, giám đốc Trung tâm Khoa học Rủi ro Đại học Michigan, người từ lâu đã cảnh báo về sự cần thiết phải giám sát tốt hơn công nghệ nano. Vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được trả lời quan trọng, nhưng chúng tôi bắt đầu hiểu rõ về những gì thực sự đáng lo ngại và những gì không đáng lo ngại lắm.

Nguy hiểm có thể có nhiều hình thức

Đối với người mới bắt đầu, ngày càng rõ ràng rằng một số loại vật liệu nano gây ra ít rủi ro cho môi trường hoặc sức khỏe cộng đồng, một số đặt ra nhiều hơn và một số đặc biệt là các loại mới hơn. Nguy hiểm nhất trong số chúng dường như là một số vật liệu nano có nguồn gốc từ bạc, đồng hoặc kẽm, tất cả đều dễ dàng hòa tan trong nước cũng như tế bào, giải phóng các kim loại độc hại khi chúng làm như vậy. Nhưng sự nguy hiểm có thể có nhiều hình thức.

Hình thái đặc biệt của vật liệu nano tạo ra sự khác biệt lớn. Một số (bao gồm cả graphene) có các cạnh sắc nét có thể cắt xuyên qua thành tế bào. Các ống nano carbon giống như kim có thể hoạt động rất giống amiăng khi hít vào, làm tổn thương rất nhiều mô phổi.

Là kỳ quan nano mới nhất xuất hiện, graphene mới chỉ bắt đầu thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Và những phát hiện đầu tiên đã đưa ra một số dấu hiệu đáng lo ngại, nhấn mạnh tầm quan trọng của những cuộc điều tra ban đầu này. Trong một 2013 nghiên cứu, chẳng hạn, các kỹ sư của Đại học Brown đã phát hiện ra rằng các tấm graphene có các cạnh sắc nhọn có thể đâm thủng và có thể xâm nhập vào da, phổi và các tế bào miễn dịch của con người.

Chúng ta có thể khởi động cuộc cách mạng graphene mà không gây nguy hiểm cho sức khỏe hay môi trường không?

In một nghiên cứu gần đây, Các nhà khoa học liên kết với CEIN tại Đại học California, Riverside đã phát hiện ra rằng các hạt nano oxit graphene cho thấy sự tồn tại đáng lo ngại của môi trường trong các môi trường thủy sinh nhất định. Trong một mô phỏng của một tầng chứa nước, chúng dường như chìm vào trầm tích, nơi chúng có khả năng phân hủy sinh học. Nhưng trong mô phỏng nước mặt, như hồ hoặc suối, các hạt có xu hướng dính vào lá chết và các chất hữu cơ khác. Nổi trong cột nước, chúng có khả năng được hấp thụ nhiều hơn bởi các sinh vật cực nhỏ sống dưới nước hoặc để vào nguồn nước của chúng ta.

Nhưng dĩ nhiên, có một sự khác biệt được rút ra giữa các rủi ro tiềm ẩn và các mối nguy hiểm thực tế. Như Sharon Walker, một trong những tác giả của nghiên cứu UCTHER Riverside, đã nói với tôi,

Cẩn ... chúng tôi không muốn giương cờ đỏ nhiều như vậy để thông báo cho mọi người, để cờ đỏ không có được nuôi dưỡng."

Những nghiên cứu như vậy đưa ra các nhà sản xuất và các nhà hoạch định chính sách với cơ hội ban đầu và có giá trị vô cùng lớn để tìm ra cách khởi động cuộc cách mạng graphene mà không gây nguy hiểm cho sức khỏe và môi trường của chúng ta.

Tôi tưởng tượng David Collingridge sẽ hài lòng.

Bài báo này xuất hiện lần đầu trong Trên trái đất

Lưu ý

Susan Freinkel là tác giả của Nhựa: Chuyện tình độc hại và Hạt dẻ Mỹ: Sự sống, cái chết và sự tái sinh của một cái cây hoàn hảo. Cô cũng đã viết cho New York Times, Discover, Smithsonian, Mindful và các ấn phẩm khác. Sở thích của cô mở rộng: cô kể những câu chuyện từ bệnh bò điên đến điều trị vitamin cho chứng rối loạn lưỡng cực, từ việc nhận con nuôi cho đến sở thú cho đến nhiệm vụ phát triển một bông hồng xanh. Một câu chuyện về một căn bệnh gây hại cho cây sồi California đã dẫn đến cuốn sách đầu tiên của cô, Hạt dẻ Mỹ: Sự sống, cái chết và sự tái sinh của một cây hoàn hảo. Nó đã giành được một giải thưởng sách ngoài trời quốc gia 2008. Sau khi đắm mình trong thế giới tự nhiên cho cuốn sách đó, cô chuyển sự chú ý sang thế giới không tự nhiên cho cuốn sách tiếp theo của mình, Nhựa: Chuyện tình độc hại.

Sách giới thiệu: 

Nhựa: Chuyện tình độc hại
bởi Susan Freinkel.

Nhựa xây dựng thế giới hiện đại. Chúng ta sẽ ở đâu nếu không có mũ bảo hiểm xe đạp, baggies, bàn chải đánh răng và máy tạo nhịp tim? Nhưng một thế kỷ trong mối tình của chúng ta với nhựa, chúng ta bắt đầu nhận ra đó không phải là một mối quan hệ lành mạnh. Nhựa thu hút nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt, rửa trôi các hóa chất độc hại, cảnh quan xả rác và phá hủy sinh vật biển. Như nhà báo Susan Freinkel chỉ ra trong cuốn sách hấp dẫn và mở mắt này, chúng ta đang gần đến điểm khủng hoảng. Chúng ta đang chìm đắm trong những thứ này, và chúng ta cần bắt đầu thực hiện một số lựa chọn khó khăn. Tác giả cung cấp cho chúng tôi các công cụ chúng tôi cần với sự pha trộn của các giai thoại và phân tích sống động. nhựa chỉ cách hướng tới quan hệ đối tác sáng tạo mới với các tài liệu chúng tôi yêu ghét nhưng dường như không thể sống mà không có.

Bấm vào đây để biết thêm thông tin và / hoặc đặt mua cuốn sách này trên Amazon.