Nanotechnologie má svou odvrácenou tvář

Nanotechnologie se nezabývá pouze výrobou miniaturních robotů (taková výroba je zatím ještě hudbou budoucnosti), ale především a hlavně produkcí částic známých prvků nebo sloučenin, jejichž velikost je zvláštní technologii zmenšena na velikost jednotlivých molekul a atomů. Při takové velikosti dostávají známé látky nové vlastnosti. Mnohdy slibné, často nepředpověditelné a někdy nebezpečné.

Např. zlato, které je za normálních okolností téměř neslučitelné s jiným prvkem, je při nano-velikostech svých částí silně reaktivní - asi jako draslík.

Obzvlášť slibným prvkem v oboru nanotechnologie je uhlík. Patří mezi nejrozšířenější prvky, 90 % všech známých substancí obsahuje uhlík. Je rovněž součástí DNA.

Čistý uhlík je znám ve dvou molekulových formacích: diamant a grafit. V molekulové mřížce diamantu je uhlík čtyřmocný, svými vazbami vytváří nesmírně pevnou síť. V normálním grafitu bývá uhlík třímocný přičemž vytváří šestiúhelníkovou mřížku s mnohem slabšími vazbami.

V roce 1985 zjistil britský chemik Harry Kroto, že ve vzdáleném vesmíru se vyskytuje ještě další forma uhlíku. Brzy se podařilo tuto formu vytvořit i laboratorně. Jde o molekulu tvořenou desítkami atomů, nejčastěji je těch atomů v jedné molekule právě šedesát. Molekula vypadá přesně jako fotbalový míč. Je tvořena střídavě šesti a pětiúhelníky Ukázalo se, že struktura je neobyčejně stabilní. Nazvali ji podle exponátu na Mezinárodní montrealské výstavě v roce 1967 navrženém architektem Buckminstereme Fullerem buckminsterfullerene, později jméno zkrátili na buckyball. Chemicky je značena C₆₀. V roce 1996 dostal Kroto spolu s kolegy Curlem a Smalleym za tento objev Nobelovu cenu.

Molekula buckyball má s fotbalovým míčem společné i to, že rotuje, ovšem mnohem rychleji - sto milion krát za sekundu - a to, že je pružná. Při tlaku se deformuje a po uvolnění se znovu narovná.

Buckyballs mají nesmírně slibnou budoucnost. Vědci se domnívají, že je lze použít do filtrů, kde by mohly na svůj povrch poutat škodlivé látky. Mohou být použity ve zvlášť výkonných mikroskopech, které by měly mít možnost vidět povrch molekul. Bude možno z nich konstruovat miniaturní a nesmírně výkonné logické a paměťové obvody, které při nepatrné spotřebě budou mít mnohonásobně vyšší výkon než ty dnešní. Lze je použít jako skvělého mazadla, jako katalyzátorů při určitých reakcích a vykazují rovněž supravodivé vlastnosti při nízkých teplotách. Hovoří se o molekulárních sítech schopných propouštět molekuly určité velikosti. Firma Xerox si už patentovala technologii, která při použití buckyballs zvýší rozlišovací schopnost kopírek a laserových tiskáren (DPI - dots per inch) tisíckrát.

Existují už spotřební výrobky, které používají buckyballs. Firma ABS např. nabízí koule pro kuželky a golf vyrobené s použitím nanotechnologie a konkrétně buckyballs. Bohužel z jejich stránek není jasné, v které fázi výroby byla nanotechnologie aplikována.

Od doby objevení buckyballs vědci našli stovky podobných molekulových struktur uhlíku. V roce 1990 se poprvé podařilo vyrobit větší množství buckyballs. Jak šel čas a vědci v mnoha laboratořích světa objevovali nové a nové struktury uhlíku, přišli také na to, že se buckyball vyskytuje také v přírodě. Vzniká dokonce v plamenu obyčejní svíčky. Nikoliv v modré, ale v jeho žluté části. Právě jeho spalováním dochází k vyzařování příjemného nažloutlého světla.

Ale ukázalo se, že uhlík formuje nejen buckyballs, ale také tvar připomínající tubu na zubní pastu. Nanotuby mohou vzniknout v uhlíku průchodem elektrického proudu, přičemž jsou vytvářeny jedna v druhé systémem ruských babušek. Přidáním nepatrného množství kobaltu, niklu nebo železa jako katalyzátoru vznikají prázdné nanotuby, jejichž plášť je tvořen jedinou vrstvou atomů. Tyto nanotuby mohou být velmi dlouhé - tvořeny až milionem atomů. Jsou nesmírně stabilní a pevné.

Jedna firma hodlá v každém roce počínaje tím následujícím vyrobit 15 tisíc tun nanočástic. V žádném státě světa není dosud tato technologie regulována.

A možná by měla být. Velmi málo se ví o tom, co vlastně nanočástice dělají a jak se chovají v živých organismech. Víme, že je nelze odfiltrovat žádným filtrem, že dokáží lehce procházet buněčnou stěnou a jsou schopny zasáhnout i samotnou strukturu DNA.

Doktorka Eva Oberdörster z katedry biologických věd dallaské university je jednou z prvních, která provedla pokus na živých organismech. Do akvária s rybičkami přidala nepatrné množství buckyballs. Do 48 hodin se u rybiček projevilo znatelné poškození mozku. Membrány mozkových buněk byly porušeny způsobem, který připomínal Alzheimerovou chorobu.

Dva jiné nedávné experimenty ukázaly poškození plic u zvířat, které inhalovaly vzduch obsahující buckyballs a nanotuby.

Nanočástice dioxidu titanu dokonce zabíjejí bakterie. To je radostná zpráva pro nemocnice, ale v přírodě, kde jsou bakterie součástí životního prostředí (a způsobují např. bonitu půdy) může znamenat katastrofu.

V přípravě jsou další experimenty zaměřené na zjištění toxicity nanočástic. Některé nanočástice jsou bezpečné, jiné mohou být pro prostředí vražedné. Práce s nanočásticemi je neobyčejně náročná. Mikroskopy, které by mohly nanočástice vidět, jsou teprve ve vývoji.

Někteří vědci varují před otevřením další Pandořiny skříňky a požadují vlády, aby hned od začátku zavedly přísná regulační pravidla. Jiní naopak lehkomyslně prohlašují, že se není čeho bát a že jakékoliv regulace by zbrzdily další výzkum a vývoj, ze kterého může plynout lidstvu mnoho dobrého.

Seznam zdrojů

• http://www.wired.com/news/
• The many potential uses of fullerenes
• http://faculty.smu.edu/eoberdor/nano%20page.htm