Monille maallikoille nanotutkimus voi kuulostaa termiltä, joka muistuttaa etäisesti tieteiselokuvien maailmaa, mutta sen enempää siitä ei useimmiten tiedetä. Alan tutkijat ovat kuitenkin olleet kiinnostuneita tästä “kääpiötieteestä” jo 70-luvulta asti ja tulevaisuudessa sen uskotaan olevan vastaus moniin ihmiskunnan pohdiskelemiin kysymyksiin.

Mitä on nanotutkimus?

Nanotutkimus haarautuu lukuisiin eri aloihin ja niitä yhdistävä tekijä on minimaalisen pienten kohteiden tutkiminen. Nanotutkijoiden maailmassa mittakaava on hyvin pieni, joten esimerkiksi ihmisen hius on nanomaailmassa valtava jättiläinen. Hiusta tutkittaessa se jaetaan satoihin osiin ja tutkitaan siitä eroteltua minimaalista kohdetta. Kyse on siis mahdollisimman pienen mittakaavan tutkimisesta ja tutkimustulosten hyödyntämisestä erilaisissa sovelluksissa. Mikroskooppisia tuloksia tarvitaan esimerkiksi kosmetiikassa, moottoreissa, lääketieteessä ja erilaisten pintojen suunnittelussa. Tulevaisuudessa nanotutkimuksella voi olla paljon annettavaa moniin tärkeisiin asioihin, joilla pyritään ratkaisemaan kansainvälisiä ongelmia.

Nanoteknologia termi otettiin käyttöön vuonna 1974 Norio Taniguchi nimisen tutkijan toimesta ja siitä alkaen sillä on tarkoitettu atomi- ja molekyylitasolla tehtyä aineen muokkausta. Nanoteknologian eri alat eivät juuri kohtaa tutkimuskentällä, sillä huolimatta pienen mittakaavan tutkimuskentästä, niiden kohteet ja pyrkimykset poikkeavat toisistaan.

Nanoelektroniikka ja tulevaisuus

Tutkijoiden suurimmat haasteet nanoelektroniikassa liittyvät materiaaliin, sillä nykyinen materiaalitutkimus ei riitä niin pienien aparaattien rakentamiseen kuin nanotutkimus elektroniikan alalla toivoisi. Toinen vielä ratkaisematon kynnys liittyy kokeiluihin, sillä esimerkiksi vaatteisiin asennettujen nanopartikkeleiden negatiiviset vaikutukset ovat toisinaan positiivisia suurempia. Vaatteiden tiettyjä bakteereja hylkivä vaikutus on esimerkiksi tuhonnut hyviä bakteereita tutkimuksissa ja juuri tällaisien kysymysten äärellä tutkijat ovat tarkkoina kun tuotteet tuodaan vaikuttamaan koko ekosysteemiin. Nanotutkimus osoittaa sen kuitenkin pystyvän vastaamaan moniin lääketieteellisiin ongelmiin, kunhan tutkimustyö ja eri alojen toisiaan tukevat toiminnot on saatu tutkittua ja kehiteltyä tarpeeksi pitkälle.

Nanoelektroniikka tulee näyttelemään merkittävää roolia teknologisessa kehityksessä ja erityisesti lääketieteen saralla siltä odotetaan suuria. Jos tutkijat pystyvät ratkaisemaan tietyt ongelmat tieltään, voidaan tulevaisuudessa kuunnella musiikkia, nauttia viihteestä ja olla yhteyksissä muihin nanokokoisten laitteiden kanssa, joita voidaan asentaa suoraan ihmisiin, vaatteisiin ja isompiin kokonaisuuksiin. Tietoyhteyksien kehitys laitteiden mullistumisen kanssa voi olla yksi suurimpia askelia mitä ihmiskunta tulee ottamaan teknologian saralla.

Lääketieteen toivo

Sairauksien hoito ja potilaiden yksilöllisempi hoito voi olla todellisuutta jo lähitulevaisuudessa, jos kaikki menee, kuten nanotutkijat toivovat. Jo nyt testaillaan nanotutkimuksen aikaansaannoksia, joiden avulla vielä voittamattomien sairauksien hoito voi helpottua ja potilaan diagnosointi selkeytyä. Yksi mielenkiintoisempia tuotteita ovat anturit, joista kyseinen tutkimus pyrkii tekemään aiempaa herkempiä. Niiden avulla voidaan tunnistaa pieniä molekyylejä, esimerkiksi ihmisen hengityksestä saadut viestit voivat kertoa antureiden avulla erilaisten sairauksien olemassaolosta kehossa. Tämä helpottaisi sairauksien tunnistamista ja nopeuttaisi hoitoprosessia jos laitteet voitaisiin ottaa käyttöön laajalti. Osa tutkijoista arvelee että tulevaisuudessa tietyt tuotteet voivat olla niin edullisia valmistaa että niitä voidaan myydä jopa kotikäyttöön. Tällainen voisi olla esimerkiksi laite, jonka avulla voidaan helposti selvittää onko potilaalla influenssavirus.

Tutkimuskentän tulevaisuus

Nanoelektroniikalta toivotaan paljon myös syöpä sairauksien hoidossa. Tutkijat ovat kokeilleet erilaisia tapoja, joiden avulla voitaisiin tunnistaa kehossa olevia sairauksia aiemmin kuin nyt ja kuinka niitä voitaisiin mahdollisesti hoitaa kehoon lähetettävien sirujen avulla. Hermostosairauksia on pyritty hoitamaan asentamalla kehoon antureita, jotka stimuloivat lihaksia ja hermoja. Niiden käyttö olisi suuri apu esimerkiksi epileptikoille ja hermosäryistä kärsiville.

Tutkimuksen mahdollistaminen vaatii valtioilta ja yksityisiltä tahoilta määrärahoja mutta kyseinen tutkimuksen saavutukset ovat jo nyt sen verran vahvoja että tuen luulisi jatkuvan. Sairauksien lisäksi kehoon asennettavat laitteet voivat toimia myös tiedonantajina henkilöille oman kehon tilasta, nanopartikkeli kertoo esimerkiksi sydämen tilan ja monia muista kehon toimintoja, joista on hyötyä esimerkiksi urheilijoille mutta myös vastavuoroisesti lääkärille tarpeen tullen. Tulevaisuudessa ne voidaan ohjelmoida välittämään raportteja suoraan puhelimeen tai vaikkapa älykelloon.