ナノテクノロジー

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フラーレンナノギア

ナノテクノロジーとは、少なくとも一次元が1~100ナノメートル(nm)の大きさを持つ物質の操作を指します。一般的にナノスケールと呼ばれるこのスケールでは、物質の特性を記述する上で、表面積量子力学的効果が重要になります。このナノテクノロジーの定義には、これらの特殊な特性を扱うあらゆる種類の研究と技術が含まれます。「ナノテクノロジー」や「ナノスケール技術」といった複数形は、共通の特性であるスケールを持つ研究や応用を指すのによく用いられます。[ 1 ]ナノテクノロジーは、以前は原子や分子を精密に操作してマクロスケールの製品を製造するための特定の技術的目標を指していましたが、現在では分子ナノテクノロジーと呼ばれています。[ 2 ]

スケールによって定義されるナノテクノロジーには、表面科学有機化学分子生物学半導体物理学エネルギー貯蔵[ 3 ] [ 4 ]工学[ 5 ]微細加工[ 6 ]分子工学[ 7 ]などの科学分野が含まれます。関連する研究と応用は、従来のデバイス物理学の拡張から分子自己組織化[ 8 ]ナノスケールの寸法を持つ新材料の開発から原子スケールの物質の直接制御まで多岐にわたります。

ナノテクノロジーは、ナノ医療ナノエレクトロニクス農業、バイオマテリアル、エネルギー生産、消費財など、多様な用途を持つ新しい材料やデバイスを生み出す可能性があります。しかしながら、ナノテクノロジーは、ナノマテリアルの毒性や環境への影響[ 9 ]、世界経済への潜在的な影響、そして様々な終末シナリオなど、様々な問題を引き起こしています。これらの懸念から、ナノテクノロジーに対する特別な規制の必要性 について、支援団体や政府の間で議論が巻き起こっています。

起源

ナノテクノロジーの種を蒔いた概念は、1959年に物理学者リチャード・ファインマンが講演「底には十分な余地がある」の中で初めて議論し、原子を直接操作することで合成できる可能性について説明しました。

ナノマテリアルのサイズの比較

「ナノテクノロジー」という用語は、 1974年に谷口典雄によって初めて使用されましたが、当時は広く知られていませんでした。ファインマンの概念に触発されたK・エリック・ドレクスラーは、1986年に出版した著書『創造のエンジン:ナノテクノロジーの到来』の中で「ナノテクノロジー」という用語を使用しました。この本は広く受け入れられ、ナノテクノロジーを社会に押し上げるきっかけとなりました。[ 10 ] この本の中で、彼は原子レベルの制御によって、自分自身や他の任意の複雑さを持つ物体のコピーを作成できるナノスケールの「アセンブラー」という概念を提唱しました。また、1986年には、ナノテクノロジーの概念とその影響に関する一般の認識と理解を高めるために、フォーサイト研究所を共同設立しました。

1980年代にナノテクノロジーが一つの分野として台頭したのは、概念的枠組みを開発・普及させたドレクスラーの理論的・公的研究と、その将来性にさらなる注目を集めた実験的進歩との融合によるものである。1980年代には、2つのブレークスルーがナノテクノロジーの成長を促した。まず、 1981年の走査型トンネル顕微鏡の発明により、個々の原子と結合の可視化が可能になり、1989年には個々の原子の操作に成功した。この顕微鏡の開発者であるIBMチューリッヒ研究所ゲルト・ビーニッヒハインリッヒ・ローラーは、 1986年にノーベル物理学賞を受賞した。 [ 11 ] [ 12 ]ビーニッヒ、クエイト、ガーバーも同年に 類似の原子間力顕微鏡を発明した。

バックミンスターフラーレンC 60は、バッキーボールとも呼ばれ、フラーレンと呼ばれる炭素構造の代表的な分子です。フラーレン類は、ナノテクノロジー分野の主要な研究対象となっています。
ハリー・クロトー(左)は、1985年にバックミンスターフラーレンを発見したことにより、リチャード・スモーリー(右)、ロバート・カールとともに1996年のノーベル化学賞を受賞し、一方、飯島澄男(中央)は、1991年にカーボンナノチューブを発見したことにより、 2008年に第1回カブリナノサイエンス賞を受賞した。

第二に、フラーレン(バッキーボール)は1985年にハリー・クロトーリチャード・スモーリーロバート・カールによって発見され、3人は1996年のノーベル化学賞を受賞しました。[ 13 ] [ 14 ] C 60は当初ナノテクノロジーとは呼ばれていませんでした。この用語は、ナノスケールの電子機器やデバイスへの応用の可能性を示唆する、関連するカーボンナノチューブグラフェンチューブやバッキーチューブと呼ばれることもあります)に関するその後の研究に関連して使用されました。カーボンナノチューブの発見は、1991年にNEC飯島澄男氏によってなされました。 [ 15 ]この発見により、飯島氏は2008年に第1回カブリナノサイエンス賞を受賞しました。

2000年代初頭、この分野は科学的、政治的、そして商業的な注目を集め、論争と進歩の両方をもたらしました。ナノテクノロジーの定義と潜在的な影響に関する論争が浮上し、王立協会のナノテクノロジーに関する報告書がその好例です。[ 16 ]分子ナノテクノロジーの支持者が構想する応用の実現可能性に関する疑問が提起され、2001年と2003年にはドレクスラーとスモーリーの間で公開討論が行われました。[ 17 ]

一方、ナノスケール技術の進歩に基づく商用製品が登場し始めました。これらの製品はナノ材料のバルク応用に限定されており、物質の原子制御には至っていませんでした。例としては、銀ナノ粒子を抗菌剤として利用するSilver Nanoプラットフォーム、ナノ粒子ベースの日焼け止め、シリカナノ粒子を用いた炭素繊維の強化、防汚繊維用カーボンナノチューブなどが挙げられます。 [ 18 ] [ 19 ]

政府は、ナノテクノロジーの研究を促進し、資金を提供する動きを見せた。例えば、米国では国家ナノテクノロジー・イニシアチブがナノテクノロジーのサイズベースの定義を公式化し、研究資金を確保した。また、欧州では欧州研究技術開発枠組み計画を通じてナノテクノロジーの研究を促進し、資金を提供する動きが見られた。

2000年代半ばまでに、科学的な関心が高まり始めました。ナノテクノロジーのロードマップは、物質を原子レベルで精密に操作することに焦点を当て、既存および将来の能力、目標、そして応用について議論されました。[ 20 ] [ 21 ]

基本的な概念

ナノテクノロジーとは、分子レベルの機能システムを科学・工学的に研究する分野です。本来の意味では、ナノテクノロジーとは、下から上へと物体を組み立て、完全で高性能な製品を作り出すという構想を指します。

1ナノメートル(nm)は1メートルの10億分の1、つまり10の−9乗である。比較すると、典型的な炭素−炭素結合長、つまり分子内のこれらの原子の間隔は、 0.12〜0.15nmの範囲であり、DNAの直径は約2nmである。一方、最小の細胞生命体であるマイコプラズマ属の細菌の長さは約200nmである。慣例により、ナノテクノロジーは、米国国立ナノテクノロジーイニシアチブで使用される定義に従い、1〜100nmのスケール範囲とみなされる。下限は原子のサイズによって設定される(最小の原子は水素であり、その運動直径は約25nmである)。上限は多かれ少なかれ任意であるが、それ以下ではより大きな構造では観察されない現象が明らかになり始め、それを利用できるようになるサイズである。[ 22 ]これらの現象により、ナノテクノロジーは、同等のマクロデバイスの単なる小型化バージョンであるデバイスとは区別されます。このようなデバイスはより大規模であり、マイクロテクノロジーの説明に含まれます。[ 23 ]

このスケールを別の文脈で言えば、1ナノメートルと1メートルの大きさの比較は、ビー玉と地球の大きさの比較と同じです。[ 24 ]

ナノテクノロジーには主に2つのアプローチが用いられている。「ボトムアップ」アプローチでは、分子認識の原理によって化学的に自己組織化する分子構成要素から材料やデバイスが構築される。[ 25 ]「トップダウン」アプローチでは、原子レベルの制御なしに、より大きな構成要素からナノオブジェクトが構築される。[ 26 ]

ナノエレクトロニクスナノメカニクスナノフォトニクスナノイオニクスなどの物理学の分野は、ナノテクノロジーの科学的基礎を提供するために発展してきました。

大きいものから小さいものへ:材料の視点

走査トンネル顕微鏡を用いて可視化された、清浄な100)表面の再構成画像。表面を構成する個々の原子の位置が見える。

システムのサイズが大きくなるにつれて、いくつかの現象が顕著になります。これらには、統計力学的効果だけでなく、量子力学的効果も含まれます。例えば、「量子サイズ効果」と呼ばれる、固体の電子特性が粒子サイズの縮小に伴って変化する現象です。このような効果はマクロやミクロの次元では現れません。しかし、ナノメートルスケールになると量子効果が顕著になることがあります。さらに、マクロスケールのシステムと比較して、物理的特性(機械的、電気的、光学的など)も変化します。例えば、表面積と体積の比が大きくなると、材料の機械的特性、熱的特性、触媒特性が変化します。拡散や反応も変化する可能性があります。高速イオン輸送を示すシステムは、ナノイオニクスと呼ばれます。ナノシステムの機械的特性は、研究対象となっています。

シンプルから複雑へ:分子の視点

現代の合成化学は、ほぼあらゆる構造の小分子を合成することが可能です。これらの方法は、医薬品や市販のポリマーなど、様々な有用化学物質の製造に用いられています。この能力は、この種の制御をさらに大きなレベルに拡張し、単一の分子を、明確に定義された方法で配列した多数の分子からなる超分子集合体に組み立てる方法の探求という課題を提起しています。

これらのアプローチは、分子自己組織化超分子化学の概念を利用し、ボトムアップアプローチによって有用な立体構造へと自動的に自己組織化します。分子認識の概念は重要です。分子は、非共有結合性の分子間力によって特定の構成や配置が優先されるように設計できます。ワトソン・クリックの塩基対形成則は、この直接的な結果であり、酵素が単一の基質を標的とする特異性や、タンパク質の特定の折り畳みも同様です。したがって、構成要素は互いに補完し合い、より複雑で有用な全体を構成できるように設計できます。

このようなボトムアップ型のアプローチは、デバイスを並行して製造でき、トップダウン型の方法よりもはるかに安価であるはずですが、目的とするアセンブリのサイズと複雑さが増すにつれて、限界に達する可能性があります。有用な構造のほとんどは、複雑で熱力学的に考えにくい原子配置を必要とします。しかしながら、分子認識に基づく自己組織化の例は生物学において数多く存在し、特にワトソン・クリック型塩基対形成と酵素-基質相互作用が顕著です。

分子ナノテクノロジー:長期的な視点

DNAを翻訳するリボソームは、分子組み立て装置として機能する生物学的機械です。タンパク質ドメインのダイナミクスは、中性子スピンエコー分光法によって観察できるようになりました。

分子ナノテクノロジー(分子製造とも呼ばれる)は、分子レベルで動作する人工ナノシステム(ナノスケールマシン)に関するものです。分子ナノテクノロジーは特に、メカノシンセシスの原理を用いて原子一つ一つから所望の構造やデバイスを作製できる分子アセンブラと関連しています。生産性の高いナノシステムにおける製造は、カーボンナノチューブやナノ粒子などのナノ材料の製造に用いられる従来の技術とは無関係です。

ドレクスラーが「ナノテクノロジー」という用語を独自に作り出し、普及させたとき、彼は分子機械システムに基づく製造技術を構想していました。その前提は、従来の機械部品の分子スケールにおける生物学的類似性が、分子機械の実現可能性を実証するというものでした。生物学には、高度で確率論的に最適化された生物学的機械の例が数多く存在していました。

ドレクスラーと他の研究者[ 27 ]は、高度なナノテクノロジーは最終的には機械工学の原理、すなわち、これらのコンポーネント(ギア、ベアリング、モーター、構造部材など)の機械的機能に基づいた製造技術に基づいて、原子の仕様に合わせてプログラム可能な位置組み立てを可能にすることを提案しています。[ 28 ]模範的な設計の物理的および工学的性能は、ドレクスラーの著書「ナノシステム:分子機械、製造、および計算」で分析されています。[ 2 ]

一般的に、原子スケールでデバイスを組み立てるには、原子を同等のサイズと粘着性を持つ他の原子の上に配置する必要があります。カルロ・モンテマグノは、将来のナノシステムはシリコン技術と生物学的分子機械のハイブリッドになると考えています。[ 29 ]リチャード・スモーリーは、個々の分子を機械的に操作することが困難であるため、メカノシンセシスは不可能であると主張しました。[ 30 ]

このことがきっかけで、 2003年にアメリカ化学会の出版物『Chemical & Engineering News』で書簡のやり取りが行われました。[ 31 ]生物学は分子機械の実現可能性を明確に示していますが、非生物学的な分子機械はまだ初期段階にあります。ローレンス・バークレー研究所とカリフォルニア大学バークレー校のアレックス・ゼットルとその同僚[ 32 ]は、電圧の変化によって動きを制御する少なくとも3つの分子デバイスを構築しました。ナノチューブナノモーター、分子アクチュエーター[ 33 ] 、そしてナノ電気機械緩和発振器です。[ 34 ]

1999年にコーネル大学のホーとリーは走査型トンネル顕微鏡を使用して、平らな銀結晶上に存在する個々の一酸化炭素分子(CO)を個々の鉄原子(Fe)に移動させ、電圧を印加することでCOをFeに化学的に結合させました。[ 35 ]

研究

分子スイッチとして有用なロタキサンの図解
このDNA四面体[ 36 ]は、 DNAナノテクノロジーの分野で人工的に設計されたナノ構造です。四面体の各辺は20塩基対のDNA二重らせん構造で、各頂点は3本の腕を持つ接合部です。
フラーレンの一種であるC 60の回転画像
この装置は量子井戸のナノ薄層からその上のナノ結晶にエネルギーを伝達し、ナノ結晶から可視光を放射します。[ 37 ]

ナノ材料

科学の多くの分野では、ナノスケールの大きさから生じるユニークな特性を持つ材料の開発や研究が行われています。[ 38 ]

ボトムアップアプローチ

ボトムアップ アプローチでは、小さなコンポーネントをより複雑なアセンブリに配置することを目指します。

トップダウンアプローチ

これらは、より大きなデバイスを使用して組み立てを指示することで、より小さなデバイスを作成しようとします。

機能的アプローチ

機能的なアプローチでは、どのように組み立てられるかに関係なく、有用なコンポーネントの開発を目指します。

生体模倣アプローチ

推測的な

これらの分野は、ナノテクノロジーがどのような発明を生み出すかを予測したり、研究を進めるためのアジェンダを提案したりすることを目指しています。これらの分野は、多くの場合、工学的な詳細よりも社会的な影響を重視し、全体像を把握します。

  • 分子ナノテクノロジーは、単一分子を精密に制御された決定論的な方法で操作するという提案されたアプローチです。これは他の分野よりも理論的な側面が強く、提案されている技術の多くは現在の能力を超えています。
  • ナノロボティクスは、ナノスケールで動作する自立型機械を研究する。ナノロボットを医療分野に応用することが期待されている。[ 51 ] [ 52 ]しかしながら、革新的な材料と特許取得済みの手法の進歩が実証されている。[ 53 ] [ 54 ]
  • 生産的ナノシステムとは、「ナノシステムのシステム」であり、他のナノシステムのために原子レベルで精密な部品を生産することができる。必ずしもナノスケールで新たに出現する特性を用いる必要はなく、製造における十分に理解された基礎技術を用いる必要がある。物質の離散的(すなわち原子的)性質と指数関数的成長の可能性により、この段階は新たな産業革命の基盤となる可能性がある。ミハイル・ロコは、産業革命の技術進歩と並行して、受動的なナノ構造から能動的なナノデバイス、複雑なナノマシン、そして最終的には生産的ナノシステムへと進化する、ナノテクノロジーの4つの段階を提唱した。[ 55 ]
  • プログラマブルマターは、情報科学材料科学の融合を通じて、特性を容易に、可逆的に、外部から制御できる材料の設計を目指しています。
  • ナノテクノロジーという用語が広く普及し、メディアでも取り上げられたため、それに類似してピコテクノロジーフェムトテクノロジーという造語が生まれましたが、これらは非公式にのみ使用されています。

ナノマテリアルの次元性

ナノ材料は、0D、1D、2D、3Dナノ材料に分類できます。次元性は、ナノ材料の物理的化学的生物学的特性を含む特性を決定する上で重要な役割を果たします。次元性が減少するにつれて、表面積と体積の比が増加します。これは、より小さな次元のナノ材料は、3Dナノ材料と比較して表面積が大きいことを示しています。2次元(2D)ナノ材料は、電子機器生物医学薬物送達バイオセンサーなどの用途で広く研究されてきました。

ツールとテクニック

典型的な原子間力顕微鏡(AFM)のセットアップ。先端が鋭い微細加工されたカンチレバーが、サンプル表面の凹凸によってたわみます。蓄音機の仕組みに似ていますが、スケールははるかに小さいです。レーザービームはカンチレバーの裏面で反射し、一連の光検出器に入射します。これによりたわみが測定され、表面の画像が作成されます。

走査型顕微鏡

原子間力顕微鏡(AFM)と走査トンネル顕微鏡(STM)は、ナノスケールの観察に使用される走査プローブの2つのバージョンです。他のタイプの走査プローブ顕微鏡は、音波や光の波長に制限されないため、はるかに高い分解能を備えています。

走査プローブの先端は、ナノ構造(位置アセンブリ)の操作にも使用できます。特徴指向走査は、自動アルゴリズムを用いてこれらのナノスケール操作を実行する有望な方法となる可能性があります。[ 56 ] [ 57 ]しかし、顕微鏡の速度が低いため、このプロセスは依然として時間がかかります。

トップダウンアプローチは、製造品と同様に段階的に一つ一つ構築する必要があるナノデバイスを想定しています。走査プローブ顕微鏡は、特性評価と合成の両方において重要な技術です。原子間力顕微鏡と走査トンネル顕微鏡は、表面を観察し、原子を移動させるために使用できます。これらの顕微鏡の先端部を設計することで、表面に構造を刻み込んだり、自己組織化構造を誘導したりすることができます。例えば、特徴指向走査アプローチを用いることで、走査プローブ顕微鏡技術を用いて原子や分子を表面上で移動させることができます。[ 56 ] [ 57 ]

リソグラフィー

光リソグラフィーX 線リソグラフィー、ディップペン リソグラフィー、電子ビーム リソグラフィー、ナノインプリントリソグラフィーなどのさまざまなリソグラフィー技術では、バルク材料をナノスケールのパターンに縮小するトップダウン製造技術が提供されます。

ナノテクノロジー技術の別のグループには、ナノチューブナノワイヤの製造に使用されるもの、深紫外線リソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、集束イオンビーム加工、ナノインプリントリソグラフィー、原子層堆積分子蒸着などの半導体製造に使用されるもの、さらにジブロックコポリマーを使用する分子自己組織化技術が含まれます。[ 58 ]

ボトムアップ

対照的に、ボトムアップ技術では、原子ごと、または分子ごとに、より大きな構造を構築または成長させます。これらの技術には、化学合成、自己組織化、位置アセンブリが含まれます。二重偏光干渉計は、自己組織化薄膜の特性評価に適した1つのツールです。ボトムアップ手法の別のバリエーションは、分子線エピタキシー、またはMBEです。ベル電話研究所の研究者、John R. ArthurAlfred Y. Cho、Art C. Gossardは、1960年代後半から1970年代にかけて、研究ツールとしてMBEを開発し、実装しました。MBEで作成されたサンプルは、1998年のノーベル物理学賞の受賞理由となった分数量子ホール効果の発見の鍵となりました。MBEは、原子レベルで正確な原子層を堆積させ、その過程で複雑な構造を構築します。半導体研究で重要なMBEは、新興分野のスピントロニクスのサンプルやデバイスの作成にも広く使用されています。

応答性ナノ材料(例えば、高度に変形可能で、ストレスに敏感なトランスファーソーム小胞)をベースにした治療製品は、一部の国ではヒトへの使用が承認されています。[ 59 ]

アプリケーション

ナノテクノロジーの主要な応用分野の一つはナノエレクトロニクスであり、 MOSFETは長さ約10nmの微細ナノワイヤで作られています。これは、そのようなナノワイヤのシミュレーションです。
ナノ構造により、この表面には超疎水性が与えられ、水滴が傾斜面を転がり落ちるようになります。
光パルスで情報を超高速伝送するナノワイヤレーザー

2008年8月21日現在、新興ナノテクノロジープロジェクトは、メーカーが特定したナノテク製品が800種類以上公開されており、毎週3~4種類のペースで新製品が市場に投入されていると推定している。[ 19 ]ほとんどの用途は「第一世代」の受動的なナノマテリアルであり、日焼け止め、化粧品、表面コーティング剤、[ 60 ]、一部の食品に使用される二酸化チタン、ヤモリテープの製造に使用される炭素同素体、食品包装、衣類、消毒剤、家電製品に使用される銀、日焼け止めや化粧品、表面コーティング剤、塗料、屋外用家具用ニスに使用される酸化亜鉛、燃料触媒としての酸化セリウムなどが含まれる。[ 18 ]

電気自動車業界では、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)が、エネルギー密度、充電率、耐用年数、コストなど、リチウムイオン電池の主要な課題に取り組んでいます。SWCNTは充放電プロセス中に電極粒子を接着し、電池の早期劣化を防ぎます。活物質粒子を包み込む優れた能力により、導電性と物理的特性が向上し、多層カーボンナノチューブやカーボンブラックとは一線を画しています。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]

さらなる応用により、テニスボールはより長持ちし、ゴルフボールはよりまっすぐ飛び、ボウリングボールはより耐久性が増します。ズボン靴下にはナノテクノロジーが注入され、夏の暑さをしのぎ、長持ちさせています。包帯には銀ナノ粒子が注入されており、切り傷の治りを早めます。[ 64 ]ナノテクノロジーのおかげで、ビデオゲーム機パソコンはより安価で高速になり、より多くのメモリを搭載できるようになるかもしれません。[ 65 ]また、光を用いたオンチップコンピューティング、例えばオンチップ光量子情報処理やピコ秒情報伝送のための構造を構築することもできます。[ 66 ]

ナノテクノロジーは、既存の医療アプリケーションをより安価にし、診療所や家庭などでより使いやすくする可能性があります。[ 67 ]自動車では、将来的には自動車部品の製造に必要な金属が少なくなり、燃料消費量も少なくなるような方法でナノマテリアルが使用されています。 [ 68 ]

ナノカプセル化とは、活性物質をキャリア内に封入することです。これらのキャリアは、一般的に、バイオアベイラビリティの向上、放出制御、標的への送達、カプセル化された物質の保護などの利点を提供します。医療分野では、ナノカプセル化は薬物送達において重要な役割を果たしています。これにより、薬物投与の効率が向上し、副作用が軽減され、治療効果が向上します。特に、ナノカプセル化は難水溶性薬物のバイオアベイラビリティの向上、薬物放出の制御と持続、そして標的治療の開発を支援するのに有用です。これらの特徴は、医療と患者ケアの進歩に大きく貢献しています。[ 69 ] [ 70 ]

ナノテクノロジーは組織工学において重要な役割を果たす可能性があります。研究者は、足場を設計する際に、細胞の微小環境のナノスケールの特徴を模倣し、適切な系統への分化を誘導しようとします。 [ 71 ]例えば、骨の成長をサポートする足場を作成する場合、研究者は破骨細胞の吸収窩を模倣することがあります。[ 72 ]

研究者たちは、ゴキブリへの薬物送達を標的として、論理機能を実行できるDNA折り紙ベースのナノボットを使用しました。 [ 73 ]

テクニオンは、若者のナノテクノロジーへの関心を高めるために、ナノバイブル(0.5mm2のシリコンチップ)を作成した。 [ 74 ]

意味合い

ナノ毒性学研究が示唆するように、ナノマテリアルの工業規模での製造と使用が人間の健康と環境に与える影響は懸念事項の一つです。こうした理由から、一部の団体はナノテクノロジーの規制を主張しています。しかし、規制は科学研究や有益なイノベーションの開発を阻害する可能性があります。国立労働安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health)などの公衆衛生研究機関は、ナノ粒子への曝露に起因する潜在的な健康影響を研究しています。[ 75 ] [ 76 ]

ナノ粒子製品は意図しない結果をもたらす可能性があります。研究者たちは、足の臭いを抑えるために靴下に使用される殺菌効果のある銀ナノ粒子が洗濯時に放出されることを発見しました。[ 77 ]これらの粒子はその後、排水に流れ込み、自然生態系、農場、廃棄物処理プロセスの重要な構成要素である細菌を破壊する可能性があります。[ 78 ]

社会におけるナノテクノロジーセンターが米国と英国で実施したリスク認識に関する公開討論では、参加者はナノテクノロジーを医療用途よりもエネルギー用途に利用することに肯定的であり、医療用途ではコストや入手可能性などの道徳的・倫理的ジレンマが生じることが明らかになった。 [ 79 ]

ウッドロウ・ウィルソン・センターの新興ナノテクノロジー・プロジェクトのディレクターであるデビッド・レジェスキ氏を含む専門家は、商業化は適切な監督、リスク研究戦略、そして市民の関与にかかっていると証言した[ 80 ]。206年時点で、カリフォルニア州バークレー市はナノテクノロジーを規制している唯一の米国の都市であった[ 81 ]。

健康と環境への懸念

ナノテクノロジーの健康と安全への影響に関するビデオ

空気中のナノ粒子やナノファイバーを吸入すると、線維症などの肺疾患の一因となる可能性があります。[ 82 ]研究者らは、ラットがナノ粒子を吸入すると、粒子が脳と肺に沈着し、炎症とストレス反応のバイオマーカーが大幅に増加することを発見しました。 [ 83 ]また、ナノ粒子は無毛マウスの酸化ストレスを通じて皮膚の老化を誘発します。 [ 84 ] [ 85 ]

カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)公衆衛生学部で行われた2年間の研究では、ナノ二酸化チタンを摂取した実験用マウスのDNAと染色体の損傷が「がん、心臓病、神経疾患、老化など、人類の死因のすべてに関連する」程度にまで及んだことが明らかになった。[ 86 ]

ネイチャー・ナノテクノロジー誌の研究では、ある種のカーボンナノチューブは、十分な量を吸入した場合、アスベストと同程度の有害性を持つ可能性があることが示唆されている。スコットランド、エディンバラにある産業医学研究所のアンソニー・シートン氏は、カーボンナノチューブに関する論文に寄稿し、「一部のカーボンナノチューブは中皮腫を引き起こす可能性があることが分かっています。そのため、この種の物質は非常に慎重に取り扱う必要があります」と述べた。[ 87 ]政府による具体的な規制がまだ行われていない状況を受け、ポール氏とライオンズ氏(2008年)は、食品から人工ナノ粒子を排除するよう求めている。[ 88 ]ある新聞記事によると、ある塗料工場の労働者が重度の肺疾患を発症し、肺からナノ粒子が検出されたという。[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]

規制

ナノテクノロジーに対する規制強化を求める声は、人間の健康と安全に対するリスクに関する議論を伴ってきた。[ 93 ]一部の規制当局は、ナノテクノロジーを既存の規制に「追加」することで、ナノテクノロジー製品とプロセスの一部を規制対象としており、明確な欠陥が残っている。[ 94 ]デイヴィスは、これらの欠陥に対処するための手順を示すロードマップを提案した。[ 95 ]

ウッドロー・ウィルソン・センターの新興ナノテクノロジープロジェクトの主任科学顧問アンドリュー・メイナード氏は、人間の健康と安全に関する研究への資金が不十分であり、その結果、人間の健康と安全に対するリスクの理解が不十分であると報告した。[ 96 ]一部の学者は、予防原則のより厳格な適用、販売承認の遅延、ラベルの強化、および追加の安全性データを求めている。 [ 97 ]

王立協会の報告書は、廃棄、破壊、リサイクルの過程でナノ粒子やナノチューブが放出されるリスクを特定し、「製品寿命規制などの拡大生産者責任制度の対象となる製品の製造業者は、これらの材料がどのように管理され、人や環境への曝露を最小限に抑えるかを概説した手順を公開する」ことを推奨した。[ 16 ]

参照

参考文献

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