Forfattere
Nanomaterialer er bittesmå partikler, der er fremstillet ved at nedbryde bulkprodukter eller ved at gruppere atomer, så de danner små ting, der kaldes nanopartikler. Nanopartikler har en størrelse på 1-100 nm, så en person kan kun se dem med et kraftigt mikroskop, da de er mindre end bredden på et enkelt hår! Nanopartikler er byggestenene i nanoteknologi, som er en videnskab, der bruges til at fremstille mange ting i vores dagligdag, f.eks. vores elektroniske gadgets, landbrugskemikalier og medicin. Nanomaterialer kan have forskellige former, f.eks. kugler, ledninger og stænger. De kan være flade eller have mange dimensioner. Forskere kan fremstille nanomaterialer af kulstof, metal eller plast og give nanomaterialet særlige egenskaber som at lede elektricitet, absorbere lys eller endda skifte farve. Disse unikke egenskaber gør hver type nanomateriale anvendelig til forskellige opgaver. Størrelsen, formen og typen af nanomateriale kan ses ved hjælp af mange forskellige laboratoriemetoder.
Nanomaterialer har eksisteret i rigtig lang tid – de er endda ældre end dine tipoldeforældre! De blev brugt første gang i det 4. århundrede, hvilket er omkring 1.700 år siden. Det allerførste nanomateriale var en glaskop, der kunne skifte farve afhængigt af lyset. Bægeret indeholdt bittesmå partikler af sølv, guld og kobber [1]. I dag bruges nanomaterialer stadig i mange ting, så det er godt at forstå, hvad de er, og hvordan de fremstilles.
Nanomaterialer er bittesmå partikler, der har lag som et løg: en kerne, et overfladelag og et skallag (figur 1A). De er virkelig små med størrelser fra 1 til 100 nanometer (nm, 1 nm er en milliardtedel af en meter). Nanomaterialer kan fremstilles på to måder: ved at nedbryde større genstande til bittesmå stykker eller ved at samle meget små stykker, f.eks. atomer, og danne nanopartikler (Figur 1B). Disse to måder at fremstille nanomaterialer på kan ske naturligt, f.eks. under vulkanudbrud eller skovbrande, eller på grund af menneskelige aktiviteter, f.eks. bilkørsel eller brug af brændstof [2].
Nanomaterialer er som små byggesten, der bruges inden for nanoteknologi… næsten som nanobotterne i filmen Big Hero 6! De findes i ting, som vi bruger hver dag, f.eks. gødning til landbruget, medicinsk udstyr, medicin og endda elektronik som mobiltelefoner [3]. De nanomaterialer, der bruges i landbruget, er med til at sikre, at gødningen ikke nedbrydes for hurtigt. Dem, der bruges i medicin, er superfølsomme over for forholdene i menneskekroppen og hjælper medicinen med at komme præcis derhen, hvor den skal i vores kroppe.
Vidste du, at nanomaterialer er så bittesmå, at de er 10.000 gange mindre end diameteren på et enkelt hårstrå? De er så små, at vi måske ikke kan se dem med vores øjne, så vi har brug for særlige værktøjer til at se dem. De to meget unikke værktøjer, som forskerne bruger til at se disse bittesmå nanomaterialer tæt på: transmissionselektronmikroskopi (TEM) og dynamisk lysspredning(DLS). TEM hjælper os med at se størrelsen på de enkelte nanopartikler, mens DLS viser os, hvor store eller små nanopartiklerne er, når de klæber sammen og danner klynger i antal [4]. DLS kan også fortælle os, om nanomaterialer har en positiv eller negativ ladning på deres ydre lag. Denne ladning er vigtig, fordi den kan påvirke deres klyngedannelse, og den kan fortælle os, om nanomaterialer kan lide eller ikke lide at sætte sig fast på celler eller organismer [5].
Nanomaterialer har forskellige størrelser og former, hvilket kan ses med TEM. Vi kan se, at nano-kobberoxid-nanopartikler (figur 2A) er større end nanodiamanter (figur 2B). Den største nano-kobberoxidpartikel er 31 nm, mens de største nanodiamanter er 7 nm. Det betyder, at nano-kobberoxid er næsten fire gange større end nanodiamanter!
Nanomaterialer findes også i mange former og dimensioner. Der findes fire forskellige slags dimensioner: 0-D, 1-D, 2-D og 3-D (hvor D står for dimensioner) [3]. Et eksempel på 0-D ville være en lille prik, som kvantepunkt-nanomaterialer (de kan være fluorescerende, næsten som om de kan lyse!); 1-D ville være en lige linje, som nanostænger; 2-D ville være en firkant/rektangel, som nanoskiver; og 3-D ville være to eller flere strukturer, der er sat sammen (figur 3).
Andre former for nanomaterialer omfatter stjerner, terninger og cylindre [2]. Nanosheets findes i hårfarve; nanorør og nanosfærer findes i makeup og lotion [6]; og nanodiamanter bruges i medicinsk udstyr.
Nanomaterialernes former og størrelser giver anledning til unikke egenskaber, som omfatter evnen til at lede elektricitet, fange lys, om det er stærkt eller svagt, og dets magnetiske styrke [2]. Nu ved du, at nanomaterialer kan komme i alle former og størrelser, men hvad er de lavet af?
Nanomaterialer kan fremstilles af fire forskellige typer materialer: kulstof, organiske stoffer, uorganiske stoffer eller kompositter [3].
Kulstof er et kemisk grundstof, som findes i alle levende organismer. To forskellige slags kulstofnanomaterialer er grafen [3] og nanodiamanter. Grafen findes i blyanten, som er det, vi bruger til at skrive/tegne med hver dag! Nanodiamanter har en særlig form, der kaldes tetraedrisk, hvilket betyder, at de ligner små pyramider. De er meget stærke, og derfor bruges nanodiamanter ofte i hospitalsudstyr, som hjælper lægerne med at se ind i vores kroppe.
Organiske stoffer er stoffer, der har kulstofatomer, typisk bundet til brintatomer, og som også kan indeholde andre elementer som ilt, kvælstof, svovl og andre. Det er en bred kategori af stoffer, der omfatter alt fra simple molekyler som metangas (CH4 ) til komplekse strukturer som proteiner og DNA. Organiske nanomaterialer omfatter lipider og miceller [3, 7], som kan findes i lækkerier som cremer, chokolade og kager.
Uorganiske stoffer ikke har kulstofatomer. Metaller, metaloxider og halvledere kan bruges til mange forskellige formål [3]. Metaller består kun af én slags materiale/element, f.eks. kobber eller zink. Metaloxider, som er metaller, der er bundet til iltmolekyler, omfatter kobberoxid og zinkoxid. Disse nanomaterialer kan have forskellige dimensioner, enten 0-D, 1-D, 2-D eller 3-D. Endelig er halvledere interessante, da de kan have en superstærk magnetisk kraft, ingen magnetisk kraft eller en lille smule magnetisk kraft. Halvledere bruges ofte i elektroniske apparater [3].
Kompositter er kombinationer af forskellige slags nanopartikler [3]. Nogle sammensatte nanomaterialer er lavet af metal, nogle er lavet af keramik, og andre kan være lavet af en særlig slags plastik kaldet polymerer. De findes f.eks. i støvsugere og telefoncovers.
Nanomaterialer bruges i ting, som vi bruger hver dag, og de hjælper ofte disse ting med at fungere endnu bedre. Men selv om de nogle gange hjælper os, kan nanopartikler i andre tilfælde skabe problemer for andre organismer.
Rejer er vandlevende dyr med et hårdt overtræk på kroppen, et såkaldt exoskelet, som de kan fjerne, når det bliver for småt for dem. De kan leve i ferskvand eller saltvand og er vigtige i miljøets fødenet. Vi ville finde ud af, hvordan nanomaterialer som nano-kobberoxid og nanodiamanter påvirker de rejer, der lever i ferskvandsfloder. Vores undersøgelse viste, at disse nanomaterialer fik rejerne til at trække vejret hurtigere og opføre sig anderledes, end de normalt gør. Det betyder, at rejerne blev stressede. Så når disse nanomaterialer slippes ud i vandet af mennesker, kan de skade andre levende organismer, som f.eks. rejer og fisk, der lever i vandet.
Nanomaterialer bruges til at gøre vores liv bedre, men når de bortskaffes forkert, kan de have dårlige virkninger på dyr, der lever på land eller i vand. Så selv om de er gavnlige for os, skal vi være ekstra forsigtige med dem. Brugen af nanomaterialer skal være “perfekt afbalanceret, som alle ting bør være”-Thanos: Avengers Infinity War.
Nanomaterialer: Meget små partikler, der er for små til at kunne ses, og som bruges til at fremstille hverdagsting.
Nanopartikler: Bittesmå molekyler, der er byggesten til nanomaterialer.
Nanoteknologi: En videnskab, der bruger nanopartikler til at skabe mange nye ting, der kan hjælpe os.
Transmissionselektronmikroskopi: En særlig type superkraftigt mikroskop, der bruges til at se bittesmå strukturer.
Dynamisk lysspredning: Et værktøj, der bruger lys til at hjælpe forskere med at finde ud af, hvor store molekyler er.
Organiske stoffer: Materialer fra levende ting, såsom planter eller dyr.
Uorganiske stoffer: Materialer lavet af ikke-levende ting, som f.eks. metal eller luft.
Kompositter: Materialer fremstillet af to eller flere partikler.
[1] Heiligtag, F. J., og Niederberger, M. 2013. Den fascinerende verden af nanopartikelforskning. Mater. Today 16:262-71. doi: 10.1016/j.mattod.2013.07.004
[2] Dolez, P. I. 2015. “Nanomaterials definitions, classifications, and applications”, i Nanoengineering Global Approaches to Health and Safety Issues, red. P. I. Dolez (Amsterdam: Elsevier). s. 1-33.
[3] Mekuye, B., og Abera, B. 2023. Nanomaterialer: en oversigt over syntese, klassificering, karakterisering og anvendelser. Nano Select. 4:486-501. doi: 10.1002/nano.202300038
[4] Joshi, R., Khandelwal, A., Shrivastava, M. og Singh, S. D. 2020. “Karakterisering af nanomaterialer ved hjælp af forskellige teknikker”, i Soil Analysis: Recent Trends and Applications, eds. A. Rakshit, S. Ghosh, S. Chakraborty, V. Philip og A. Datta (Singapore: Springer). s. 187-98.
[5] Botha, T. L., Elemike, E. E., Horn, S., Onwudiwe, D. C., Giesy, J. P. og Wepener, V. 2019. Cytotoksicitet af Ag-, Au- og Ag-Au-bimetalliske nanopartikler fremstillet ved hjælp af planteekstrakt fra gyldenris (Solidago canadensis). Sci. Rep. 9:4169. doi: 10.1038/s41598-019-40816-y
[6] Cardoza, C., Nagtode, V., Pratap, A. og Mali, S. N. 2022. Nye anvendelser af nanoteknologi inden for kosmeceutisk sundhedsvidenskab: seneste opdateringer. Health Sci. Rev. 4:100051. doi: 10.1016/j.hsr.2022.100051
[7] Romero, G., og Moya, S. E. 2012. “Syntese af organiske nanopartikler”, i Frontiers of Nanoscience: Nanobiotechnology Inorganic Nanoparticles vs Organic Nanoparticles, eds. J. M de la Fuente og V. Grazu (Oxford: Elsevier). s. 115-41.
Mange tenniskampe finder sted i varme omgivelser, når solen skinner. Tennisspillere skal derfor træne i varmen for at lære at præstere under varme forhold. Selvom de måske får rådet til at bære lyst tøj, bærer mange spillere sorte T-shirts under træning og kampe. Denne undersøgelse, der blev gennemført med unge, dygtige tennisspillere, undersøgte, om T-shirtens farve (sort eller hvid) havde nogen indflydelse på spillerne. Under to træningskampe i varmen (32 °C) målte vi luft- og T-shirt-temperaturen, hvor hårdt spillerne følte, at de arbejdede, hvor komfortable de følte sig med omgivelserne, og hvor trætte de følte sig. Resultaterne viste, at når man spiller tennis udendørs i varmen, har T-shirtens farve ingen indflydelse på fysiske faktorer som temperatur. At bære en sort T-shirt kan dog have en negativ indflydelse på mentale faktorer ved at øge atleternes følelse af at arbejde hårdt, træthed og ubehag.
…
Børn har brug for at bevæge sig. Bevægelse af kroppen kaldes også fysisk aktivitet. Fysisk aktive børn har sundere kroppe og sind. Når børn er fysisk aktive, hjælper det deres kroppe og sind med at føle sig godt tilpas. De fleste børn opfylder ikke de nationale anbefalinger for fysisk aktivitet. Skoler er et godt sted at hjælpe børn med at bevæge sig mere. En måde at gøre dette på er at give børnene mulighed for at være fysisk aktive i klasseværelset. Når børn er fysisk aktive i klasseværelset, kaldes det bevægelsesintegration. Når børn sidder for længe, kan de føle sig triste og ensomme, men når lærerne bruger bevægelsesintegration, føler børnene sig gladere og klar til at lære. I denne artikel vil vi tale om, hvorfor bevægelsesintegration er vigtigt, og hvordan det kan hjælpe børn med at klare sig bedre i skolen.
…
Cerebral synshandicap (CVI) er en synsforstyrrelse forårsaget af hjerneskade, der gør det vanskeligt at behandle information fra øjnene. Selvom deres øjne fungerer fint, har børn med CVI ofte svært ved at finde og genkende objekter, især på rodede eller travle steder. Klinikere, såsom øjenspecialister (der studerer øjne og synsfunktioner) og neuropsykologer (der studerer hjernefunktioner), arbejder på at identificere børn med CVI og støtte dem, hvis de har det. En nyttig test er en visuel søgeopgave, der viser, hvordan børn leder efter ting. Hvorfor er det svært for børn med CVI at søge? Videnskabelige forskere bruger værktøjer som øjenregistrering, der viser, hvor børn kigger hen under en søgning, og hjerneafbildning, der hjælper dem med at forstå, hvordan dele af hjernen arbejder sammen. Ved at kombinere klinisk praksis og videnskabelig forskning kan vi bedre forstå, hvordan børn med CVI oplever verden, og finde nye måder at hjælpe dem i dagligdagen.
…
Forestil dig at kunne styre dit yndlingsvideospil ved blot at tænke på det! Det lyder måske som science fiction, men denne utrolige teknologi er ved at blive en realitet takket være hjerne-computer-grænseflader (BCI’er). BCI’er muliggør kommunikation mellem hjernen og et kunstigt apparat. Forestil dig din hjerne som en kraftfuld maskine, der sender elektriske signaler, når du vil gøre noget, f.eks. styre en robotarm med tankerne, efter at du har mistet evnen til at bevæge dine hænder. BCI’er overfører hjernesignaler til en computer, som derefter lærer at forstå disse signaler og oversætte dem til instruktioner, der styrer enheden. I denne artikel udforsker vi en verden, hvor sind og maskiner interagerer, og hvor mulighederne kun er begrænset af vores fantasi.
…