Podľa odborníkov sa bude nový rok niesť v trendoch pokročilých uhlíkových a kompozitných nanomateriálov až po nanoenkapsuláciu.
Nanotechnológie prinášajú výsledky v mnohých oblastiach od liečby rakoviny po skladovanie energie a udržateľnosť životného prostredia. Zdroj: iStock.com/ClaudioVentrella
Niekedy tie najmenšie veci dokážu v živote najviac. To isté platí aj o neprestajne rastúcom svete nanotechnológií. Spôsob, ako sa stretávame so svetom, úplne menia nanotechnológie, ktoré prinášajú novú éru kreativity a príležitostí. S novým rokom 2025 môžeme očakávať príchod ďalších brilantných nápadov, aplikácií a prelomových výskumov. Čakajú nás transformačné zmeny, ktoré nanovo definujú priemyselné odvetvia a ovplyvnia náš každodenný život.
Nanotechnológie menia každodenný život
Inovácie vo veľkosti atómov v materiálových vedách a mikroskopii poháňajú nanotechnologické trendy v rôznych odvetviach. Manipulácia s materiálmi na tejto úrovni otvára predtým nepredstaviteľné míľniky v oblastiach, ako je elektronika a medicína. Startupy využívajú nanomateriály na navrhovanie celého radu nových štruktúr, zariadení a kompozitných materiálov. Nanotechnológie ďalej zlepšujú technológie, ako je 3D tlač, kvantová výpočtová technika a extrémne precízna biotechnológia.
Toto odvetvie prinieslo zásadnú zmenu, ktorá nám už teraz prináša výsledky v mnohých oblastiach od liečby rakoviny po skladovanie energie a udržateľnosť životného prostredia. Pochopenie potenciálu nanotechnológií je kľúčové pre maximalizáciu jej výhod a formovanie udržateľnej budúcnosti.
Rok 2025 sa bude podľa odborníkov niesť v trendoch siahajúcich od pokročilých uhlíkových a kompozitných nanomateriálov až po nanoenkapsuláciu. StartUs Insights, platforma zhromažďujúca údaje o startupoch so sídlom v Rakúsku, analyzovala 1 628 globálnych startupov a scaleupov. Zostavila rebríček oblastí, ktoré sa budú v ďalšom roku rozvíjať najviac.
Materiály syntetizované nanotechnológiou sú menšie ako 100 nanometrov. Označujú sa nanoštruktúry, nanoagregáty a nanokompozity. Koncept nanotechnológie inicioval v roku 1959 nositeľ Nobelovej ceny Richard Feynman.
1. Uhlíkové nanomateriály
Jedným z rastúcich odvetví je vývoj uhlíkových nanomateriálov. Startupy stále vyvíjajú nové metódy a zdokonaľujú konvenčné, ako je CVD metóda. Ide o chemickú depozíciu z pár. Výsledkom tejto metódy je príprava veľmi tenkých a vysoko čistých filmov a povlakov. Označuje sa skratkou CVD podľa začiatočných písmen jej anglického názvu (chemical vapor deposition). Slúži na syntézu uhlíkových nanomateriálov.
To umožňuje vývoj uhlíkových nanoštruktúr s vyššou mechanickou pevnosťou, chemickou stabilitou, odolnosťou a flexibilitou v porovnaní s konvenčnými materiálmi. Grafén, uhlíkové kvantové bodky a uhlíkové nanorúrky (CNT) sú jedny z uhlíkových nanomateriálov, ktoré nachádzajú využitie v elektronike, tkanivovom inžinierstve a textilnom odvetví. Uhlíkové nanorúrky napríklad poskytujú vodivosť s nízkym odporom, a preto slúžia ako nanoplnivá na vývoj elektronických štruktúr.
Trh s uhlíkovými nanomateriálmi bol v roku 2024 ocenený na približne 5,83 miliardy amerických dolárov a predpokladá sa, že do roku 2034 vzrastie na 66,15 miliardy dolárov.
Grafénové vrstvy syntetizované HF CVD metódou. Zdroj: PRIF UK/M. Kadlečíková, K. Jesenák
2. Polovodičové nanozariadenia
Pokroky v miniaturizácii vedú k vývoju polovodičových zariadení v oblasti nanotechnológií a nanorobotiky. Startupy využívajú molekulárnu nanotechnológiu (MNT) na výrobu zariadení a vedeckých nástrojov, ako sú nanomanipulátory a nanotranzistory s vysokou presnosťou. Tie vedcom umožňujú skúmať a manipulovať s objektmi na nanoúrovni.
Nanozariadenia navyše poháňajú a zlepšujú výkonové požiadavky v satelitoch na pozorovanie Zeme, v spotrebnej elektronike, elektronickom snímaní a autonómnych vozidlách. Uplatnenie nachádzajú aj v priemysle nanobotov, ktoré slúžia na vzdialené monitorovanie a servis v nebezpečných prostrediach.
Pozrite si
3. Zelená nanotechnológia
Zelené nanotechnológie sú nevyhnutné v niekoľkých priemyselných odvetviach vrátane biotechnológie, elektroniky, jadrovej energie, palív a energetiky a farmácie. Tento typ technológie otvoril dvere kreatívnym aplikáciám v mnohých iných odvetviach. Vedci totiž znižujú niektoré riziká spojené s nanomateriálmi a sústreďujú sa na využívanie prírodných zdrojov na syntézu nanomateriálov.
Startupy využívajú zelenú výrobu na vývoj analogických biomateriálov z rastlín alebo iných biologických surovín. Opatrenia obehového hospodárstva zároveň uľahčujú vývoj biologicky odbúrateľných polymérnych a kovových nanomateriálov z recyklovaných kovov, plastov, potravín a z poľnohospodárskeho odpadu. Odborníci sa sústreďujú aj na vývoj nanomateriálov, ktoré slúžia na bioremediáciu (obnovenie ekologickej rovnováhy v jazerách zaťažených ľudskou aktivitou alebo v znečistených jazerách za pomoci mikroorganizmov a enzýmov) a biotransformáciu pôdy, odpadových vôd, ropných škvŕn a iných toxických znečisťujúcich látok.
4. Nanokompozity
Nanokompozity, ako sú kryštály kovovo-organických štruktúr (MOF), polyméry vystužené uhlíkovými vláknami (CFRP) a nanokeramika čoraz viac nachádzajú uplatnenie v automobilovom a leteckom priemysle. Inovácie v nanokompozitoch s kovovou a polymérnou matricou uľahčujú ich výrobu pomocou techník, ako je 3D tlač. Navyše nanovýstuže menia mikroskopické vlastnosti štandardných materiálov.
Vďaka tomu výskumníci vytvárajú nanokompozity s vyšším pomerom povrchu k objemu, ako aj s vynikajúcimi mechanickými a optickými vlastnosťami. Startupy ich využívajú rôzne – na nátery, prísady, katalyzátory a konštrukčné komponenty. Biotechnologické startupy vyvíjajú aj polymérne a organické nanokompozity pre tkanivové inžinierstvo, regeneratívnu medicínu, podávanie liekov a bunkové terapie.
5. Nanosenzory
Trh s nanosenzormi bol v roku 2023 ocenený na 2,03 miliardy dolárov. Predpokladá sa, že bude rásť a do roku 2030 dosiahne 4,12 miliardy dolárov. Startupy vytvárajú rôzne elektrochemické a mechanické senzory, ktoré slúžia na detekciu a snímanie na molekulárnej úrovni.
Nanolitografia a molekulárne samousporiadanie sú bežné techniky na výrobu týchto nanosenzorov. Vďaka nanosenzorom napredujeme v analýze DNA, proteomike, mikroskopii atómovej sily a detekcii chorôb.
Využívajú sa aj ako injekčné biosenzory a v rozhraniach ako spojenie medzi mozgom a počítačom na personalizovanú liečbu. Rýchlo rastie aj trh s prenosnými biosenzormi v mobiloch a iných zariadeniach, ktoré zhromažďujú a poskytujú dôležité zdravotné informácie. Inteligentné nanosenzory umožňujú detekciu kontaminácie, environmentálne merania, diaľkové snímanie a komunikáciu.
Pozrite si
6. Nanoenkapsulácia
Nanoenkapsulácia je technika založená na uzavretí (obalení) bioaktívnej zlúčeniny v kvapalnom, pevnom alebo plynnom skupenstve v matrici alebo inertnom materiáli. Globálny trh s nanoenkapsuláciami bol v roku 2023 vyčíslený na 27,53 miliardy dolárov a predpokladá sa, že do roku 2030 dosiahne 42,67 miliardy dolárov.
Nanoenkapsulácia sa využíva v cielenom dodávaní liekov, biozobrazovaní, diagnostikovaní a terapii, imunizácii, ako aj v rôznych environmentálnych odvetviach. Startupy sa zameriavajú na technológie, ktoré poskytujú vyššiu účinnosť enkapsulácie, výťažok produktu, stabilitu voči degradácii a riadené uvoľňovanie.
Napríklad biopolymérne a organické nanočastice, nanoemulzie, nanolamináty a nanokapsuly pôsobia ako nosné platformy a nahrádzajú mikroplasty. Dodávacie systémy na báze nanočastíc zlepšujú rozpustnosť a biologickú dostupnosť liečiv alebo v prípade poľnohospodárstva hnojív, čím poskytujú lepšie výsledky s menšími objemami a menšími dávkami.
7. Energetické nanomateriály
Energetické nanomateriály zvyšujú efektívnosť a cenovú dostupnosť systémov skladovania, šetrenia a výroby energie. Nanotextúrovanie (pokrývanie povrchu nanoštruktúrami) existujúcich energetických komponentov zlepšuje dĺžku výdrže, a tým poskytuje úsporu energie.
Nanopoťahy s antireflexnými vlastnosťami, odolnosťou proti opotrebovaniu, tepelnou odolnosťou a ochranou proti korózii zlepšujú okrem iného kvalitu elektród a solárnych článkov. Nanočastice nachádzajú uplatnenie v superkondenzátoroch a lítium-iónových batériách. Nedávno boli vyvinuté rôzne inovatívne nanokompozity, nanogély a nanopeny.
Zdroj: StartUs Insights, ScienceDirect, PRIF UK, sanaqua.sk, Wikipedia
(zh)
