Nanotechnologia – zagadnienia podstawowe

Nauka zajmująca się zagadnieniami skali nanometrycznej, (ang. nanoscience) definiowana jest jako opis oraz badanie zjawisk i działań na obiektach w skali atomów, cząstek i makrocząstek. W kręgu zainteresowania nanonauki leżą te zjawiska i działania, które są równoznaczne z wykazywaniem przez badane obiekty właściwości różnych od tych, które są obserwowane w tych samych obiektach, ale w większej skali.

Nanotechnologia zajmuje się tworzeniem, badaniem, produkcją i zastosowaniem struktur, urządzeń i systemów poprzez kontrolowanie rozmiaru i kształtu obiektów w skali nanometrycznej.

Historia nauki i technologii skali nano

Nanotechnologia jako pojęcie istnieje od niedawna. Po raz pierwszy zostało ono użyte przez japońskiego badacza Norio Taniguchi w 1974 roku jako objaśnienie możliwości inżynierii materiałów na poziomie nanometrów. Początek nanonauki i nanotechnologii jako wyodrębnionych dziedzin datuje się na rok 1959. Fizyk Richard Feyman wygłosił wówczas wizjonerski wykład podczas zjazdu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego - There is a plenty of room at the bottom, w którym mówił o tym, że prawa fizyczne ani żadne inne nie przemawiają za tym, że operowanie pojedynczymi atomami jest niemożliwe. Twierdził jednocześnie, że jedyne ograniczenie to brak wystarczająco precyzyjnych urządzeń i technik (...it has not been done because we are to big).

Milowymi krokami w rozwoju nauki i technologii nanoskali były dwa zdarzenia. W 1981 roku zespół naukowców IBM (Szwajcaria) pod kierownictwem Heinricha Rohrera i Gerda Binninga zbudował skaningowy mikroskop tunelowy (scanning tunelling microscope STM, Nagroda Nobla w 1986 r.). Urządzenie to pozwala na precyzyjne zbadanie struktury materiałów jak i na operacje na nich z dokładnością do pojedynczych atomów. Odkrycie nowych materiałów takich jak fullereny (Harold Kroto i zespół badaczy Uniwersytetu w Rice, Nagroda Nobla w 1996 r.) i nanorurki węglowe (Sumio Iijima, NEC- Japonia, 1991 r.) było znaczącym osiągnięciem w rozwoju nanotechnologii. Fullereny to alotropowa odmiana węgla, składająca się od kilkudziesięciu do ponad tysiąca atomów węgla, tworzących zamkniętą strukturę kulistą. Nanorurki to walcowate, zamknięte warstwy atomów o średnicy rzędu kilku nanometrów i długości nawet kilku centymetrów. Oba nanomateriały wykazują właściwości niespotykane w skali makro.

Podstawowe definicje

Nanocząstki to obiekty, których jeden z wymiarów nie przekracza 100 nm (Rys. 1). Granicę 100 nm należy traktować jednak umownie. Jak wskazują autorzy różnych publikacji, istnieją obiekty o większych rozmiarach (do około 250 nm), które zalicza się do kategorii nanocząstek. Dolną granicę wielkości nanocząstek stanowi rozmiar pojedynczych atomów i wyznacza się ją na około 0,2 nm. Warto jednak zauważyć, że nie każdy obiekt, który jest wystarczająca mały można zaliczyć do kręgu zainteresowań nanonauki czy nanotechnologii. Warunkiem koniecznym jest bowiem wykazywanie przez obiekt w postaci nanometrycznej właściwości, które nie występują w większej skali, a dodatkowo z punktu widzenia zwłaszcza nanotechnologii - możliwe jest wytworzenie tego obiektu w skali nano i zastosowanie.

Nanocząstki mogą mieć różne kształty, np.:

• kule, na przykład fullereny węglowe; fullereny zbudowane są z pojedynczych atomów węgla ułożonych w warstwę zwinięta w kulę; z odkryciem fullerenów wiązano duże nadzieje, sądzono bowiem, że można je skutecznie zastosować jako swojego rodzaju kontenery czy rusztowania do przyczepu innych cząstek, np. leków,
• rurki, warstwy pojedynczych atomów mogą zwijać się nie tylko w kule, ale także mogą tworzyć rurki: jedno i kilkuwarstwowe; obiekty te tworzą się, ponieważ zrolowanie warstw atomów wiąże się z obniżeniem energii układu, co z punktu widzenia stabilności termodynamicznej jest korzystne; znane są nanorurki węglowe i niewęglowe; nanorurki niewęglowe mogą być zbudowane z różnych substancji, np. azotku boru czy z tlenków metali przejściowych, jak np. TiO2 czy ZnO (nanorurki z tych materiałów są obecnie intensywnie badane zwłaszcza w obszarze katalizy, w szczególności w procesach oczyszczania wody i powietrza); istnieją również nanorurki organiczne (także białkowe), które bada się zwłaszcza intensywnie pod względem zastosowania w nanomedycynie,
• formy różne, np. płatki czy formy „kwiatopodobne”, jak na przykład cząsteczki ditlenku tytanu otrzymanego przez meksykańskich naukowców; nanoprodukt zbudowany był w ten sposób, że gładka powierzchnia jego cząsteczek tworzyła swego rodzaju płatki, a rdzeń cząsteczek stanowił porowaty materiał.

• materiały zerowymiarowe (punktowe), np. kropki kwantowe i materiały nanoheterogeniczne, zbudowane w ten sposób, że w osnowie materiału umieszczone są cząstki nanometryczne (kropka kwantowa to bardzo mała cząstka materii jak choćby nanokryształ, którą można opisać za pomocą praw fizyki kwantowej i tylko za pomocą jednego wymiaru; kropki kwantowe wykazują właściwości absorpcyjne w stosunku do fali elektromagnetycznej zależne od ich wielkości, co wykorzystuje się praktycznie),
• materiały jedno- i dwuwymiarowe, czyli warstwy o grubości nanometrycznej, zbudowane z jednej lub kilku substancji nanometrycznych; przykładem takiego materiału jest cienka błona ditlenku tytanu (utworzona z pojedynczych kryształów TiO₂ ułożonych jeden obok drugiego); tak cienki film wykazuje oryginalne właściwości katalityczne w stosunku do licznych związków organicznych, adsorbując je na swojej powierzchni a następnie rozkładając je do prostszych postaci, co wykorzystywane jest między innymi w oczyszczaniu powietrza i wody,
• materiały trójwymiarowe (nanokrystaliczne) zbudowane są z kryształów o rozmiarach nanometrycznych; materiały te mogą być homo- i heterogeniczne.

Urządzenie molekularne to zbiór skończonej liczby cząstek, zaprojektowany i utworzony w celu pełnienia określonej funkcji jako całość, a z czego każda z poszczególnych cząstek czy zbiorów cząstek pełni odrębne zadanie.

Maszyna molekularna to szczególny rodzaj molekularnego urządzenia, w którym poszczególne składniki mogą zmieniać swoje pozycje w stosunku do pozostałych, w wyniku działania czynnika zewnętrznego.

Właściwości materiałów nanometrycznych

Materiały nanometryczne i cząstki nanometryczne wykazują właściwości, które w tych samych materiałach, ale w skali makro nie występują. Te unikalne cechy stanowią o właściwości użytkowych produktów wytwarzanych przez nanotechnologie, które nie można by uzyskać przy zastosowaniu tradycyjnych materiałów. Stąd też tak duże zainteresowanie świata technicznego nanoobiektami, intensywny rozwój nanotechnologii oraz duże środki przeznaczane na badania.

Nanocząstki i nanomateriały zachowują właściwości fizykochemiczne charakterystyczne dla skali makro, a dodatkowo posiadają zespół oryginalnych cech, co związane jest z rozmiarem cząstek. Z jednej strony z racji wielkości podlegają one już nie tylko prawom fizyki klasycznej, ale są dla nich właściwe także zachowania opisywane przez fizykę kwantową. Wykazują cechy, zwłaszcza te elektryczne i optyczne, znacznie różne od materiałów w rozmiarach makrometrycznych. Dualizm charakteru nanocząstek stanowi jedną z największych zalet tego rodzaju obiektów. Dodatkowo nanocząstki posiadają rozmiary, które pozwalają im na między innymi przenikanie przez większość barier, również tych na poziomie bioorganicznym. Powstanie narzędzi sterowania nanoobiektami (między innymi mikroskopów nano skali) pozwala na wykorzystanie niewielkich wymiarów nanocząstek jako ich charakterystycznej cechy w wielu dziedzinach, szczególnie zaś istotne jest ich wykorzystanie w medycynie precyzyjnej.

Właściwością charakterystyczną nanocząstek jest także znacznie bardziej rozwinięta powierzchnia właściwa w porównaniu do tradycyjnych materiałów. Na przykład powierzchnia właściwa cząsteczek nanopochodnych krzemu zawartych w objętości równej objętości kropli deszczu jest w przybliżeniu równa powierzchni dużego boiska piłkarskiego. Silnie rozwinięta powierzchnia właściwa niektórych nanocząstek i materiałów z nich zbudowanych decyduje między innymi o ich bardzo dobrych właściwościach adsorpcyjnych i przekłada się dalej na ich specjalne zachowanie podczas użytkowania, różne od tradycyjnie obserwowanych.

Nanomateriały w porównaniu do konwencjonalnych wykazują właściwości między innymi takie jak:

• większa twardość (nanokrystaliczny nikiel jest równie twardy co utwardzana stal),
• większa wytrzymałość (np. nanokrystaliczny krzem jest znaczenie bardziej wytrzymały na rozciąganie niż stal) i występujący jednocześnie wzrost plastyczności, odwrotnie niż ma to miejsce w materiałach tradycyjnych; w przypadku niektórych nanomateriałów ceramicznych ma się do czynienia ze zjawiskiem tzw. superplastyczności, materiały te mogą ulegać odkształceniom plastycznym nawet do 250%,
• większa odporność na pełzanie, co pozwala na wytwarzanie materiałów do stosowania w najwyższych temperaturach (np. nanometryczny węglik krzemu),
• właściwości ślizgowe (np. materiały polimerowo-nanometryczne stosowane jako części maszyn nie wymagające stosowania smarów),
• większa biokompatybilność biomateriałów nanometrycznych,
• oryginalne bądź wzmocnione zdolności adsorpcyjne i absorpcyjne (między innymi w stosunku do wodoru), a także unikalne właściwości magnetyczne wykorzystywane do gromadzenia informacji w elektronice i informatyce,
• większa odporność chemiczna (np. azotki metali przejściowych);
• większa hydrofilowość niektórych nanomateriałów, zwana superhydrofilowością, polegająca na obniżeniu kąta zwilżania powierzchni materiału przez wodę do około 1o (nanometryczny ditlenek tytanu).

Właściwości danego materiału w zależności od rozmiaru jego cząstek da się porównać na przykładzie ditlenku tytanu TiO₂. Ditlenek tytanu w formie makrometrycznej jest stosowany w technice od początku XX w. jako biały pigment. Obecnie nadal jest najlepszym znanym białym pigmentem i jego produkcja stanowi 70% wielkości produkowanych pigmentów nieorganicznych na świecie. Nanometryczny ditlenek tytanu należy nanoproduktów już skomercjalizowanych i produkowanych w skali przemysłowej. Główne zastosowania nanoTiO₂ to kataliza zanieczyszczeń wody i powietrza (Tabela 2).

Otrzymywanie materiałów nanometrycznych

W nanotechnologii wyróżnia się dwie techniki wytwarzania nanoobiektów, tzw. top-down i bottom-up. Różnią się one między sobą kierunkiem działań (Tabela 3). Pierwsza z technik polega na rozdrabnianiu materiału do bardzo drobnej postaci i jest stosowana od dawna. Metoda bottom-up oznacza otrzymywanie większych struktur z pojedynczych atomów czy cząsteczek. Obecnie pracuje się również nad połączeniem obu podejść i sugeruje się, że metody połączone stanowić będą przyszłość technik nanotechnologii.

Techniki wytwarzania top-down

1. Procesy mechaniczne to najstarsze procesy stosowane w nanotechnologii i opierają się one na mechanicznym rozdrabnianiu materiałów, zazwyczaj na drodze mielenia bądź cięcia, czemu towarzyszą zmiany w strukturze krystalicznej rozdrabnianych substancji. Zaletami tych procesów są przede wszystkim proste oprzyrządowanie i niski koszt, natomiast szereg wad, jak na przykład brak precyzji w wielkości i rozkładzie wielkości otrzymywanych cząstek, procesy aglomeracji rozdrobnionych cząstek (zbijania się w większe, szczególnie w przypadku substancji organicznych) powoduje, że procesy te są stosowane w ograniczonym zakresie.
2. Litografia jako technika otrzymywania bardzo małych obiektów stosowana jest obecnie przede wszystkim w elektronice do produkcji elementów elektronicznych takich jak układy scalone. Litografia w nanotechnologii opiera się na podobnych zasadach jak ta w sztukach malarskich. Techniki litograficzne prowadzone są w dwóch podstawowych etapach:
   • stworzenie w danym materiale wzoru, poprzez na przykład działanie promieniami światła o danej długości, wiązką jonów czy elektronów; działanie wymienionymi czynnikami skutkuje powstaniem zmian w materiale,
   • trawienie w kwasie i/lub osadzanie mające na celu lub usunięcie zmienionego materiału (część pozostała to pożądany nanoobiekt bądź szablon, z którego po osadzeniu dodatkowej substancji utworzony zostanie produkt) lub nadbudowanie się innego materiału na zmienionym w pierwszym etapie, stanowiącym swego rodzaju wzór.
3. Do grupy technik ultraprecyzyjnych zalicza się między innymi skrawanie, trawienie, szlifowanie obiektów z precyzją nanometryczną.

Techniki wytwarzania bottom-up:

1. Chemiczna synteza materiałów o rozmiarach nanometrycznych zawiera szereg metod, które można podzielić na 2 podgrupy:
   • metody chemicznej syntezy w fazie ciekłej (między innymi metody zol-żel, metody strąceniowe),
   • metody chemicznej syntezy w fazie gazowej.

Wśród metod prowadzonych w fazie ciekłej największe znaczenie mają powszechnie stosowane metody zol-żel, do zalet których zalicza się przede wszystkim czystość otrzymywanych produktów, różnorodność form otrzymywanych produktów, prostotę procesu wytwarzania, a także możliwość otrzymywania produktów o precyzyjnie określonych właściwościach, ze względu na to, że procesy wytwarzania można skutecznie sterować. Metody zol-żel powszechnie wykorzystywane są do otrzymywania głównie nanometrycznych tlenków metali przejściowych (np. TiO2, ZnO), a także niektórych materiałów nanometrycznych. Istotą metody zol-żel jest utworzenie, zazwyczaj na drodze hydrolizy, zolu soli danego związku, a który to zol poddawany jest następnie zazwyczaj ogrzewaniu, w celu otrzymania czystego związku i oddzielenia części zbędnych. Takie prowadzenie procesu pozwala na otrzymanie bardzo cienkich warstw związków (nawet jednoatomowych warstw) bezpośrednio na danych powierzchniach, bez konieczności prowadzenia skomplikowanego procesu osadzania. Jako przykład otrzymywania związku nanometrycznego metodą zol-żel przedstawić można wytworzenie ditlenku tytanu w reakcji hydrolizy tetraizopropylu tytanu:

Ti(OCH(CH₃)₂)₄ + 2 H₂O → TiO₂ + 4 (CH₃)₂CHOH

(Tertraizopropylotytan + woda → ditlenek tytanu + alkohol izopropylowy)

Otrzymywanie ditlenku tytanu obejmuje trzy etapy:

1. Otrzymanie zolu- sól organiczna tytanu (tu tetraizopropyl tytanu) zostaje poddana powolnej hydrolizie, w wyniku czego tworzy się zol ditlenku tytanu.
2. Przemiana zolu w żel- zol pozostawiony zostaje na okres około kilkunastu godzin, w tym czasie zachodzi przemiana zolu w żel (złożony proces żelowania, oparty na kondensacji i polimeryzacji cząsteczek).
3. Kalcynacja bądź suszenie w podwyższonej temperaturze (około 500oC) otrzymanego żelu, w celu otrzymania produktu, w przypadku otrzymywania ditlenku tytanu usunięta zostaje część organiczna, stanowiąca swego rodzaju matrycę, a produkt ulega przekształceniu w formę końcową.

Do grupy metod prowadzonych w fazie ciekłej należą także techniki strąceniowe, dość powszechnie obecnie stosowane. Do jednej z najpopularniejszych należy metoda otrzymywania ditlenku tytanu z tetrachlorku tytanu:

TiCl₄ + H₂O → TiO₂ + HCl

Wytrącający się produkt (tu ditlenek tytanu) poddawany jest kalcynacji bądź suszeniu.

Synteza w fazie gazowej obejmuje kilka metod, z czego największe znaczenie mają techniki chemicznego osadzania (chemical vapour deposition CVD) oraz pirolizy aerozolowej (spray pyrolysis deposition SPD). W metodzie CVD prekursor jest w fazie gazowej i synteza cząstek nanometrycznych zachodzi bezpośrednio z fazy gazowej. Technika SPD jest podobna do chemicznego osadzania, różni się tym, że aerozol formowany jest z roztworu prekursora i nanoszony jest na powierzchnię, gdzie zachodzi reakcja syntezy.

2. Synteza nanomateriałów na zasadzie samoorganizacji polega na samorzutnym tworzeniu się struktur nanometrycznych z atomów bądź cząstek. W ten sposób powstają fullereny węglowe i nanorurki. Jest to szczególnie interesujące, powstające struktury wykazują duże uporządkowanie i jednorodność.
   
   
3. Powstanie technik precyzyjnej kontroli substancji na poziomie pojedynczych atomów i cząstek (mikroskopy skali nano) daje tym samym możliwość tworzenia struktur z poszczególnych atomów i cząstek (molekularnych urządzeń i maszyn). Procesy te są nadal intensywnie badane, ze względu na duże możliwości, jakie daje ich opanowanie.

Zastosowania nanotechnologii

Jakkolwiek istnieje bardzo wiele potencjalnych zastosowań dla nanotechnologii, to obecnie główny rynek komercyjnie dostępnych produktów w nano skali stanowi przemysł chemiczny (Tabela 4). Najpowszechniej wykorzystywanymi nanoproduktami są półprzewodniki, których udział w rynku stanowi jedną trzecią. Produkty te znajdują zarówno zastosowanie w przemyśle chemicznych (zarówno jako katalizatory chemiczne, jak i środki do oczyszczania wody, ścieków i powietrza), jak również w elektronice i innych branżach. Mimo że z rozwojem nanotechnologii wiąże się duże nadzieje na zastosowanie nanoproduktów w nanomedycynie, to obecnie ich udział w rynku jest niewielki, co więcej przewidywania rozwoju rynku nie wskazują na wzrost udziału tych produktów.

Przewiduje się, że największy udział w rynku nanotechnologii w przeciągu najbliższych 15 lat będą miały nanomateriały o znaczeniu przemysłowym (do otrzymywania wytrzymałych materiałów, powłok, skutecznych katalizatorów i czułych sensorów) oraz te, które stosowane są w oczyszczaniu wody i powietrza (Rys. 2).

Nanometrologia

Metrologia jest nauką zajmującą się pomiarami, sposobem ich prowadzenia i ich interpretacją. W przypadku nanonauki i nanotechnologii rozwój odpowiednich narzędzi pomiarowych ma decydujące znaczenie. Narzędzia do pomiaru w nanoskali pozwalają kontrolować pojedyncze cząstki, a tym samym możliwe staje się operowanie tymi obiektami. Największe zasługi na polu nanometrologii przypisywane są wynalezieniu skaningowego mikroskopu tunelowego STM i mikroskopu sił atomowych (atomic force microscope AFM), choć w nanometrologii pomocne są także od dawna znane: spektroskopia czy mikroskop elektronowy.

1. Skaningowy mikroskop elektronowy STM: jest to narzędzie, które działa w oparciu o wykorzystanie tzw. efektu tunelowego. Z efektem tunelowym ma się do czynienia wówczas, gdy dana cząstka materii jest w stanie pokonać barierę potencjału wyższą niż jej energia (przejść przez tę barierę). Z punktu widzenia fizyki klasycznej jest to paradoks. Cząstka zachowuje się tak, jak gdyby znajdowała dziurę/tunel w barierze (stąd nazwa zjawiska). Wyjaśnianiem i badaniem zjawisk tunelowych zajmuje się fizyka kwantowa.
   Działanie mikroskopu skaninowego polega na wykorzystaniu różnicy potencjałów pomiędzy sondą mikroskopu, a powierzchnią badanego materiału, oddzielonymi od siebie nanometryczną warstwą materiału nieprzewodzącego. Różnica potencjałów sondy i badanego materiału powoduje przepływa prąd elektronów w materiale nieprzewodzącym (zachodzi zjawisko tunelowe). Powstający prąd jest odczytywany przez sondę mikroskopu, odpowiednio przetwarzany i daje w rezultacie precyzyjny obraz skanowanej powierzchni.
   Możliwości mikroskopu tunelowego najlepiej obrazuje osiągnięcie zespołu IBM (na stronie można obejrzeć zdjęcie z mikroskopu tunelowego, na którym widać napis IBM ułożony z pojedynczych atomów ksenonu).
   
   
2. Mikroskop sił atomowych AFM: urządzenie pozwala również na uzyskanie obrazu powierzchni materiałów nanometrycznych nieprzewodzących prądu. Zasada działania mikroskopu polega na badaniu siły oddziaływań międzyatomowych pomiędzy sondą mikroskopu a badanych materiałem. Igła mikroskopu umocowana jest na dźwigni, która w zależności od siły oddziaływania ugina się w danym stopniu. Ugięcia są przetwarzane na sygnał elektryczny a ten na obraz.

Zaawansowanie badań nad nanonauką i nanotechnologią. Ekonomia nanotechnologii

Nanotechnologia jest pojęciem nowym, jednak często przywoływanym na przestrzeni ostatnich lat. O randze nanotechnologii świadczy choćby fakt, jak wiele środków finansowych jest angażowanych w prace nad jej rozwojem. Obecnie roczne światowe nakłady finansowane tylko z budżetów państwowych wynoszą ponad 6,5 mld USD. Sektor prywatny przeznacza podobnie duże środki.

Badania nad nanotechnologiami najprężniej rozwijają się w Stanach Zjednoczonych i Japonii (Rys. 3). Japonia jest przodującym producentem produktów nano, zwłaszcza w obszarze ich wykorzystania do oczyszczania środowiska naturalnego.

W Europie, w porównaniu z USA czy Japonią, zdecydowanie mniej jest zorganizowanych grup badawczych nanotechnologii. W ramach Komisji Europejskiej działa Nanoforum (http://www.nanoforum.org, od 2002 r.), będąc ogólnie dostępną platformą informacyjną i kontaktową w sprawach nanonauki i nanotechnologii. Od stycznia 2007 roku zainicjowano także program dofinansowujący Unii Europejskiej Seventh Framwork Programme FP7, w ramach budżetu którego przeznaczono ponad 3,5 mld EUR na badania związane z naotechnologiami, na lata 2007-2013.

Analitycy przewidują rozwój nanotechnologii w tempie 30% na rok. W 2010 rynek nanotechnologii ma być wart 11 mld USD.

Ryzyko związane z nanotechnologią

Nanotechnologia będzie z dużym prawdopodobieństwem w najbliższej przyszłości co najmniej równie intensywnie rozwijana, co obecnie. Ze względu na to, że jest to dziedzina bardzo młoda i operująca obiektami o nie zawsze poznanych oddziaływaniach na ludzkie organizmy i środowisko naturalne, zwłaszcza w długim okresie, powstaje pytanie, na ile nanotechnologia jest bezpieczna. Bezpieczeństwo stosowania nanotechnologii, a właściwie produktów, które tworzy jest tematem wielu rozpraw. Udaje się jednak mało precyzyjnie określić bezpieczeństwo stosowania nanoproduktów i nanotechnologii. Warto zwrócić uwagę jednak, że istniejące od lat w powszechnym użyciu naoobiekty: między innymi układy scalone, nie wykazują żadnych szkodliwych oddziaływań dla człowieka i jego środowiska. Z wyników opublikowanymi przez The Royal Society & The Royal Academy of Engineering w 2004 roku, wynika, że największe zagrożenie mogą stanowić wolne pojedyncze nanocząstki. Największe niebezpieczeństwo wiąże się z możliwością ich ewentualnego przenikania przez większość barier, ze względu na mały rozmiar nanoobiektów.

Produkcja nanoobiektów może wiązać się także w ryzykiem przedostawania się do środowiska zanieczyszczeń w skali nanometrycznej czy produktów nanometrycznych, nie powstrzymywanych przez stosowane bariery. Z kolei obiekty w skali nano mogą dostawać się ze środowiska do organizmów żywych i tam, ze względu na pewne właściwości, być szkodliwe, nawet jeżeli te same materiały w skali makro, z których wykonano dany nanoobiekt, są w pełni bezpieczne.

Obecnie wydaje się jednak, że największe ryzyko związane z nanotechnologią polega na braku jej kontroli, w tym sensie, że brak zarówno środków technicznych do monitorowania np. środowiska naturalnego, co do obecności i oddziaływania nanocząstek i nanomateriałów, jak i brak jest przepisów na szczeblach zarówno lokalnych jak i międzynarodowych regulujących tę kontrolę.