1. Безопасность окружающей среды и нанотехнологии.

Среди факторов риска окружающей среды наибольшее значение имеют воздействие и угроза. Под воздействием подразумевается возможность контакта с загрязняющим веществом в достаточно высокой концентрации, которая способна вызвать проблемы. Под угрозой подразумевается сама эта проблема (например, воздействие однослойных углеродных нанотрубок в форме аэрозоля выражается в возможности их вдыхания, а угроза - в потенциальной угрозе органам дыхания).

К сожалению, в настоящее время практически ничего не известно о токсикологии искусственно созданных наночастиц в «мокрых» взаимодействиях. Кое-что на сегодня определено лишь в вопросе влияния аэрозолей на живые организмы в результате их вдыхания. Однако токсикологическое влияние наночастиц на биологические процессы пока не изучено. В настоящее время интенсивно исследуется биологическое

влияние наночастиц кварца, титана и железа на функционирование клеток в частности и дыхательной системы в целом. Аналогичные исследования выполняются научно-исследовательскими лабораториями США для изучения воздействия наночастиц на кожу человека.

Одним из наиболее важных вопросов, волнующих многих ученых и политиков, является уровень последствий от постоянного или внезапного масштабного воздействия наночастиц на окружающую среду. Нельзя с уверенностью сказать, что такое воздействие окажет какое-то негативное влияние. Просто до сих пор еще недостаточно ясно, какие свойства наночастиц могут нанести вред окружающей среде и в какой мере.

В настоящее время ученым известны многие позитивные свойства наноматериалов. Однако, во избежание неприятных последствий для здравоохранения и благополучия окружающей среды, нужно предусмотреть все негативные эффекты от применения новых нанотехнологий.

Ученые занимаются исследованиями фактической дозы наночастиц, влиянию которых может подвергнуться окружающая среда и биологические организмы (бактерии, рыбы, люди). Для предсказания скорости и эффективности распространения наночастиц в окружающей среде необходимо тщательно изучить все способы перемещения наночастиц.

Наноматериалы способны распространяться разными способами в пористых материалах. Например, фуллерены и однослойные углеродные нанотрубки демонстрируют совершенно разную подвижность. Во время сборки наноструктур их подвижность заметно падает. Профессор Марк Визнер с коллегами из Университета Дьюк (США) занимается изучением подвижности и методов перемещения разных наночастиц.

«Зеленые» нанотехнологии

Нанотехнологии способны изменить производственные процессы двумя способами. Во-первых, за счет быстрого сокращения отходов производства и повышения его эффективности. Во-вторых, за счет использования наноматериалов в качестве катализаторов, которые повысят эффективность производственных процессов и позволят избавиться от токсичных и грязных материалов, а также конечныхпродуктов.

«Зеленые» нанотехнологии - это технологии, в которых используются безопасные для окружающей среды химические и технологические процессы. В идеале «зеленые» нанотехнологии должны улучшить производственные процессы, предъявляемые к материалам требования, химические процедуры, а также заменить текущие небезопасные вещества и процессы. Это позволит сократить расходы энергии и материалов.

Для достижения данных целей ученые ведут исследования в следующих направлениях:

- синтез на атомном уровне новых улучшенных катализаторов для производственных процессов;

- вставка информации в молекулы (такие как ДНК) для создания новых молекул;

- самосборка молекул как основа для новых химикатов и материалов;

- создание молекул в микро- и нанореакторах;

- использование альтернативной энергии на основе солнечных батарей и топливных элементов, а также разработка новых способов передачи энергии;

- усовершенствование производственных процессов с целью более экономного использования энергии.

Значение «зеленой» химии и «зеленых» технологий было оценено по достоинству в 2005 г., когда Нобелевскую премию по химии «За вклад в развитие метода метатезиса в органическом синтезе» вручили Роберту Граббсу (Robert Grubbs) из Калифорнийского технологического института (США), Ричарду Шроку (Richard Schrock) из Массачусетского технологического института (США) и Иву Шовену (Yves Chauvin) из Института нефти (Франция). Метатезис означает такое «переключение» пары химических связей, при котором возникает перегруппировка атомов, то есть изменяется углеродный скелет одной или двух молекул.

Вот типичный пример такой реакции:

NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3.

Этот тип реакции играет огромную роль в химической промышленности, например при создании лекарств и пластмасс, поскольку для метатезиса расходуется гораздо меньше энергии и уменьшается количество вредных побочных продуктов.