What is Nanotechnology? – ナノテクノロジーの定義

ナノテクノロジーの定義

「ナノテクノロジー」という言葉は、ここ数年、メディアで大きな注目を集めています。 ニュース記事では、ナノテクノロジーが次の科学革命であると謳われており、より高速なコンピューター、癌の治療法、エネルギー危機の解決などが期待されています。 しかし、そもそも「ナノテクノロジー」とは何なのか？

National Nanotechnology Initiative (NNI)によるナノテクノロジーの正式な定義は以下の通りです。

ナノテクノロジーとは、約1～100ナノメートルの次元で物質を理解し制御することであり、固有の現象が新たな応用を可能にするものである。

ナノスケールの科学、工学、技術を包含するナノテクノロジーは、この小さなスケールの物質のイメージング、測定、モデリング、操作を含みます。

NNIの定義は、次の3つの基本的なコンセプトに集約されます。

1. ナノテクノロジーはとても小さい。

   何かがナノスケールであるとき、それは少なくとも1つの次元において1～100ナノメートル（nm）の大きさです。 ここまで小さいと、私たちの目で見ることはもちろん、通常の光学顕微鏡でも見ることができません。

   水の分子やシリコン原子のように、もともとナノスケールの物質もあります。

2. ナノスケールでは、材料は予想外の異なる方法で動作する可能性があります。

   ナノスケールでは、一般的な物質の多くが、電気に対する抵抗が著しく低くなったり、融点が下がったり、化学反応が速くなったりするなど、通常とは異なる特性を示します。

   例えば、マクロスケールでは金（Au）は光沢のある黄色です。 しかし、金の粒子の大きさが25nmになると、赤く見えるようになる。 小さい粒子は光との相互作用が異なるため、金の粒子は別の色に見えるのです。 粒子の大きさや形によって、金は赤、黄色、青に見えるのです。

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   金貨

   ナノ粒子が対応するマクロスケールの材料とは異なって見えるもう一つの例として、日焼け止めに見られるものがあります。 二酸化チタン（TiO2）は、昔からサンスクリーンやサンブロックに使われてきました。 これは、クリームの色を白く見せるための成分の1つです。

   その他にも、材料がナノスケールになると特性が変化します。 例えば、ソーダ缶に使われているアルミニウム（Al）は、光沢のある柔軟な金属です。 ナノスケールでは、アルミニウムの粒子は非常に反応性が高く、爆発してしまいます。

3. 研究者たちは、これらの異なる予期せぬ行動を利用して、新しい技術を作りたいと考えています。

   これらの新しい行動を利用することで、さまざまな分野の研究者たちは、抗菌性の靴下やより軽いテニスラケットなどの日常的な製品から、最先端の太陽電池、より高速で小型のコンピュータ、あるいは病気を選択的に治療する医療行為まで、多くの新しいものを作りたいと考えています。

Is iPod Nano an example of Nanotechnolgy?

ナノテクノロジーで強化された製品は、すでに市場に出回っています。 しかし、「nano」と表示されている製品のすべてが、本当にナノテクノロジーを利用しているわけではありません。 メーカーの中には、製品のサイズが小さいことをアピールするために「nano-」という接頭語を使っているところもあります。

例えば、ナノテクノロジーを利用した製品には、「ナノ」という言葉が使われています。

例えば、インドの自動車メーカーが「Tata Nano」を発表しました。

image taken from http://en.wikipedia.org/wiki/Tata_Nano

この車は確かにナノスケールではありませんが、デザイナーは「ナノ」という名前をつけて、「ハイテク」を使っていることと、サイズが小さいことを潜在的な購買者に伝えようとしました。

もっと身近な例では、このような車があります。

より一般的な例としては、iPod nanoがあります。

image taken from http://www.apple.com/ipodnano/

繰り返しになりますが、この音楽プレーヤーは「ナノサイズ」ではありませんが、初期のiPodよりもはるかに小さいです。

世の中には、名前に含まれていなくても、ナノテクノロジーを使用している製品がいくつかあります。 最も一般的な例としては、消費者向け製品に銀のナノ粒子が使用されていることが挙げられます。 銀にはもともと抗菌作用があり、古くから細菌の駆除に使われてきました。 ナノスケールの銀を繊維やプラスチック、家電製品などに組み込むことで、メーカーは製品の他の特性に影響を与えることなく、少量の銀でバクテリアを殺す材料を作ることができます。

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「ベニー・ザ・ベア」のぬいぐるみ

すべての画像はhttp://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/

しかし、このような状況下では…。

しかしながら、このような方法で銀の使用を増やすことは、環境へのリスクや銀抗生物質耐性菌の発生につながることが懸念されています。

Project on Emerging Nanotechnologiesでは、実際にナノテクノロジーを利用していると思われる消費者製品のリストを作成しています。

Project on Emerging Nanotechnologiesでは、何らかの形でナノテクノロジーを利用していると思われる消費者向け製品のリストを作成していますが、これらの製品は独占的な性質を持っているため、その製品がどのようにナノテクノロジーを利用しているかについては、明確な判断ができないことが多いようです。 癌の新しい治療法、エネルギーの独立、電子機器の改良、第三世界の国々にきれいな水を提供するための鍵となると言われています。 このように多様な応用が可能なナノテクノロジーは、過去30年間にコンピューターが社会を変えたように、私たちの住む世界を変える可能性を秘めています。 しかし、このような偉業を成し遂げるためには、ナノスケールの材料を扱う科学者やエンジニアが、ナノスケールの材料がどのように振る舞うのか、またどのようにして信頼性の高い合成を行うのかを、より深く理解する必要があります。 例えば、ライス大学のナオミ・ハラス教授とジェニファー・ウェスト氏のような研究者は、金のナノシェルを使ったがん治療法を共同で開発しています。 この治療法はまだ開発中ですが、近い将来、臨床試験が行われるかもしれません。