ナノテクノロジー

ナノテクノロジーとは、少なくとも 1 つの次元が 1 から 100ナノメートル(nm) のサイズである物質の操作です。一般にナノスケールと呼ばれるこのスケールでは、表面積と量子力学的効果が物質の特性を説明する上で重要になります。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」の複数形や「ナノスケール技術」は、共通の特徴がスケールである研究とアプリケーションを指すのによく使用されます。^{[1]ナノテクノロジーの以前の理解では、マクロスケールの製品を製造するために原子と分子を正確に操作するという特定の技術的目標を指していましたが、これは現在では}分子ナノテクノロジーと呼ばれています。^[2]

規模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、生体材料エネルギー生産、消費者製品など、多様な用途を持つ新しい材料やデバイスを生み出すことができる可能性があります。しかし、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に関する懸念^{[9] 、世界経済への潜在的な影響、さまざまな}終末シナリオなどの問題を引き起こしています。これらの懸念から、ナノテクノロジーの特別な規制が必要かどうかについて、擁護団体や政府の間で議論が巻き起こっています。

ナノテクノロジーの原点となった概念は、1959年に物理学者リチャード・ファインマンが講演「底辺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述べた。

「ナノテクノロジー」という用語は、1974年に谷口範雄によって初めて使用されましたが、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年の著書『創造のエンジン：ナノテクノロジーの到来』で「ナノテクノロジー」という用語を使用し、原子レベルの制御で自分自身のコピーや任意の複雑さの他のアイテムを作成できるナノスケールの「アセンブラー」のアイデアを提案しました。また、1986年にドレクスラーは、ナノテクノロジーの概念と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分野として登場したのは、概念的枠組みを開発し普及させたドレクスラーの理論的かつ公的研究と、その見通しにさらなる注目を集めた注目度の高い実験的進歩の融合を通じてであった。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刺激した。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視覚化が可能になり、1989年には個々の原子の操作に成功した。顕微鏡を開発したIBMチューリッヒ研究所のゲルト・ビニッヒとハインリッヒ・ローラーは、1986年にノーベル物理学賞を受賞した。 ^{[10] [11]}ビニッヒ、クエイト、ガーバーは、同年、 類似の原子間力顕微鏡も発明した。

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た。^{[12] [13]} C _60は当初ナノテクノロジーとは説明されていなかったが、この用語はナノスケールの電子機器やデバイスへの潜在的な応用を示唆する、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る）のその後の研究に関して使用された。カーボンナノチューブの発見は、1991年のNECの飯島澄男によるものとされており、^[14]飯島は2008年に第1回カブリナノサイエンス賞を受賞した。

2000年代初頭、この分野は科学的、政治的、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起こり、王立協会のナノテクノロジーに関する報告書がその例です。^[15]分子ナノテクノロジーの支持者が思い描いたアプリケーションの実現可能性に関する疑問が提起され、2001年と2003年に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。^[16]

一方、ナノスケール技術の進歩に基づいた商用製品が登場し始めた。これらの製品はナノ材料のバルクアプリケーションに限定されており、物質の原子制御は含まれていなかった。例としては、銀ナノ粒子を抗菌剤として使用するシルバーナノプラットフォーム、ナノ粒子ベースの日焼け止め、シリカナノ粒子を使用した炭素繊維の強化、汚れ防止繊維用のカーボンナノチューブなどが挙げられる。^{[17] [18]}

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、ナノテクノロジーのサイズに基づく定義を公式化し、研究資金を確立した国家ナノテクノロジー・イニシアティブが、欧州では、欧州研究技術開発枠組み計画がその一例である。

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、物質の原子レベルでの精密な操作に焦点を当て、既存および予測される機能、目標、アプリケーションについて議論しました。^{[19] [20]}

ナノテクノロジーは、分子レベルでの機能システムの科学と工学です。本来の意味では、ナノテクノロジーは、アイテムをボトムアップで構築し、完全で高性能な製品を作ることができると予測される能力を指します。

1ナノメートル（nm）は1メートルの10億分の1、つまり10 ⁻⁹です。比較すると、一般的な炭素-炭素結合長、つまり分子内のこれらの原子の間隔は0.12～0.15 nmの範囲で、DNAの直径は約2 nmです。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200 nmです。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の定義に従って、1～100 nmのスケール範囲とされています。下限は原子のサイズによって設定されます（水素は最小の原子であり、その運動直径は約25 nmです）。上限は多かれ少なかれ恣意的ですが、それより小さいサイズでは、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、利用できるようになります。^{[21]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版であるデバイスとは区別されます。そ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。^[22]

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。^[23]

ナノテクノロジーでは、2つの主な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コンポーネントから材料やデバイスが構築される。^[24]「トップダウン」アプローチでは、ナノオブジェクトは原子レベルの制御なしに、より大きな実体から構築される。^[25]

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。

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。これには、統計力学効果や量子力学効果が含まれます。たとえば、粒子サイズの縮小に伴って固体の電子特性が変化する「量子サイズ効果」などです。このような効果は、マクロまたはミクロの次元では適用されません。ただし、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 システムと比較して、物理的 (機械的、電気的、光学的など) 特性が変わります。1 つの例は、表面積と体積の比率が増加すると、材料の機械的、熱的、および触媒的特性が変化するというものです。拡散と反応も異なる場合があります。高速イオン輸送のシステムは、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、研究の関心事です。

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できます。これらの方法は、医薬品や市販のポリマーなど、さまざまな有用な化学物質の製造に使用されています。この能力により、この種の制御を次の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置された多数の分子からなる超分子アセンブリに組み立てる方法を求めるという問題が生じます。

これらのアプローチは、分子の自己組織化や超分子化学の概念を利用して、ボトムアップアプローチを通じて自動的に有用な立体配座に整列します。分子認識の概念は重要です。分子は、非共有結合性の 分子間力により特定の構成または配置が優先されるように設計できます。ワトソン-クリック塩基対形成則は、単一の基質を標的とする酵素の特異性やタンパク質の特定の折り畳みと同様に、この直接的な結果です。したがって、コンポーネントを補完的かつ相互に引き合うように設計して、より複雑で有用な全体を形成できます。

このようなボトムアップ方式は、デバイスを並行して製造でき、トップダウン方式よりもはるかに安価であるはずですが、必要なアセンブリのサイズと複雑さが増すにつれて、潜在的に圧倒される可能性があります。最も有用な構造には、複雑で熱力学的に不可能な原子の配置が必要です。それでも、分子認識に基づく自己アセンブリの例は生物学に多く存在し、最も有名なのはワトソン・クリック塩基対形成と酵素基質相互作用です。

分子ナノテクノロジーは、分子製造とも呼ばれ、分子スケー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、特に分子アセンブラー、つまり機械合成の原理を使用して原子ごとに目的の構造またはデバイスを生成できるマシンと関連しています。生産的なナノシステムの文脈での製造は、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使用される従来の技術とは関係ありません。

ドレクスラーが独自に「ナノテクノロジー」という用語を作り出し、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思い描いていました。その前提は、従来の機械コンポーネントの分子スケールの生物学的類似性により、分子機械が実現可能であることが実証されたというものでした。生物学には、高度で確率的に最適化された生物学的機械の例があふれていました。

ドレクスラーと他の研究者^[26]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、つまりこれらの部品（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る。^[27]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、計算」で分析されている。^[2]

一般的に、原子スケールでデバイスを組み立てるには、同等の大きさと粘着性を持つ他の原子の上に原子を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。 ^[28] 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難しいため、メカノシンセシスは不可能であると主張しました。^[要出典]

これをきっかけに、 2003年にACSの出版物Chemical & Engineering Newsで書簡のやり取りが行われました。^[29]生物学は分子機械が可能であることは明らかにしていますが、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・ゼトルとその同僚^[30]は、電圧の変化によって動きを制御する分子デバイスを少なくとも3つ構築しました。ナノチューブナノモーター、分子アクチュエーター^[31]、ナノ電気機械緩和発振器^{[32]です。}

1999年、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、個々の一酸化炭素分子（CO）を平らな銀結晶上にある個々の鉄原子（Fe）まで移動させ、電圧をかけてCOをFeに化学的に結合させました。^[要出典]

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。^[35]

• 界面およびコロイド科学は、カーボンナノチューブやその他のフラーレン、さまざまなナノ粒子やナノロッドなど、ナノテクノロジーに役立つ可能性のある多くの材料を生み出しました。高速イオン輸送を備えたナノ材料は、ナノイオニクスおよびナノエレクトロニクスに関連しています。
• ナノスケールの材料はバルクアプリケーションに使用できます。ナノテクノロジーのほとんどの商業アプリケーションはこれに該当します。
• これらの材料は、組織工学、薬物送達、抗菌剤、バイオセンサーなどの医療用途への利用が進んでいます。^{[36] [37] [38] [39] [40]}
• ナノピラーなどのナノスケールの材料は太陽電池に使用されます。
• ディスプレイ技術、照明、太陽電池、生物画像などの製品に半導体ナノ粒子を組み込んだアプリケーション。量子ドットを参照してください。

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。

• DNA ナノテクノロジーは、ワトソン・クリック塩基対形成を利用して、DNA やその他の核酸から明確な構造を構築します。
• 「古典的な」化学合成（無機合成と有機合成）の分野からのアプローチは、明確に定義された形状を持つ分子（例えばビスペプチド^[41]）の設計を目的としています。
• より一般的には、分子自己組織化は、超分子化学、特に分子認識の概念を利用して、単一分子成分が何らかの有用な立体配座に自動的に配置されるようにすることを目指しています。
• 原子間力顕微鏡のチップは、ディップペンナノリソグラフィーと呼ばれるプロセスで、表面に所望のパターンで化学物質を塗布するためのナノスケールの「書き込みヘッド」として使用できます。この技術は、ナノリソグラフィーのより広いサブフィールドに適合します。
• 分子線エピタキシーは、チップやコンピューティング アプリケーション、スタック、ゲーティング、ナノワイヤ レーザーなどで一般的に使用される半導体材料を中心に、材料のボトムアップ アセンブリを可能にします。

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。

• マイクロプロセッサを製造する従来の固体シリコン法から派生した多くの技術は、100nm未満の機能を作成することができます。すでに市場に出回っている巨大磁気抵抗ベースのハードドライブはこれに該当し、 ^[42]原子層堆積（ALD）技術も同様です。ピーター・グリュンベルクとアルバート・フェルトは、巨大磁気抵抗の発見とスピントロニクス分野への貢献により、2007年にノーベル物理学賞を受賞しました。^[43]
• ソリッドステート技術は、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)に関連するナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)の作成に使用できます。
• 集束イオンビームは、材料を直接除去したり、適切な前駆体ガスを同時に適用すると材料を堆積させたりすることもできます。たとえば、この技術は、透過型電子顕微鏡での分析用に、100 nm 未満の材料切片を作成するために日常的に使用されています。
• 原子間力顕微鏡のチップは、レジストを堆積するためのナノスケールの「書き込みヘッド」として使用することができ、その後、エッチングプロセスによってトップダウン方式で材料を除去することができます。

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を開発することを目指します。

• 磁性ナノチェーンなどの異方性 超常磁性材料の合成のための磁気アセンブリ。 ^[24]
• 分子スケールエレクトロニクスは、有用な電子特性を持つ分子の開発を目指しています。これらは、ロタキサンなどのナノ電子デバイスの単一分子コンポーネントとして使用できます。^[44]
• 合成化学的手法は、いわゆるナノカーのような合成分子モーターを作成するために使用できます。

• バイオニクスまたはバイオミミクリーは、自然界に見られる生物学的方法とシステムを、工学システムと現代技術の研究と設計に適用することを目指しています。バイオミネラリゼーションは研究対象システムの一例です。
• バイオナノテクノロジーとは、ウイルスや脂質集合体の使用を含む、ナノテクノロジーへの応用のための生体分子の使用である。 ^{[45] [46]バルクスケールの用途によく使用されるナノポリマーである} ナノセルロースは、豊富さ、高いアスペクト比、優れた機械的特性、再生可能性、生体適合性などの有用な特性により注目を集めている。^[47]

これらのサブフィールドは、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計画を提案したりすることを目指しています。これらのサブフィールドは、多くの場合、工学の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、単一分子を細かく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。これは他のサブフィールドよりも理論的なものであり、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に応用することが期待されている。^{[48] [49]}それにもかかわらず、革新的な材料と特許取得済みの方法論の進歩が実証されている。^{[50] [51]}
• 生産的なナノシステムとは、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できる「ナノシステムのシステム」であり、必ずしも新しいナノスケールの出現特性を使用する必要はなく、製造のよく理解された基礎技術を使用する。物質の離散的（つまり原子的）性質と指数関数的成長の可能性のため、この段階は新たな産業革命の基礎を形成する可能性がある。ミハイル・ロコは、産業革命の技術的進歩と並行していると思われるナノテクノロジーの4つの段階を提案し、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なナノシステムへと進化した。^[52]
• プログラマブルマターは、情報科学と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の人気とメディアでの露出により、それに類似してピコテクノロジーと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。

ナノ材料は、0D、1D、2D、3Dナノ材料に分類できます。次元は、物理的、化学的、生物学的特性を含むナノ材料の特性を決定する上で重要な役割を果たします。次元が減少すると、表面積と体積の比率が増加します。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、生物医学、薬物送達、バイオセンサーの用途で広く研究されてきました。

原子間力顕微鏡( AFM) と走査型トンネル顕微鏡(STM) は、ナノスケールの観察に使用される走査型プローブの 2 つのバージョンです。他のタイプの走査型プローブ顕微鏡は、音や光の波長に制限されないため、解像度がはるかに高くなります。

走査プローブの先端はナノ構造（位置アセンブリ）を操作するためにも使用できます。特徴指向の走査は、自動アルゴリズムを介してこれらのナノスケールの操作を実装するための有望な方法である可能性があります。^{[53] [54]}ただし、顕微鏡の速度が遅いため、これはまだ遅いプロセスです。

トップダウンアプローチは、製造品が作られるのと同じように、段階的に少しずつ構築する必要があるナノデバイスを想定しています。走査型プローブ顕微鏡は、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型トンネル顕微鏡は、表面を観察したり、原子を動かしたりするために使用できます。これらの顕微鏡のさまざまな先端を設計することで、表面上の構造を彫り出したり、自己組織化構造を誘導したりするために使用できます。たとえば、フィーチャ指向のスキャンアプローチを使用すると、走査型プローブ顕微鏡技術を使用して、原子または分子を表面上で動かすことができます。^{[53] [54]}

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を提供します。

ナノテクノロジー技術の別のグループには、ナノチューブや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、さらにジブロック共重合体を使用する分子自己組織化技術が含まれます。^[55]

対照的に、ボトムアップ技術は、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。二重偏光干渉法は、自己組織化薄膜の特性評価に適したツールの 1 つです。ボトムアップ アプローチの別のバリエーションは、分子線エピタキシー(MBE) です。ベル電話研究所の研究者、John R. Arthur、Alfred Y. Cho 、Art C. Gossardらは、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。半導体の研究にとって重要な MBE は、新興分野である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。

非常に変形しやすく、ストレスに敏感なトランスファーソーム小胞などの応答性ナノマテリアルをベースにした治療製品は、いくつかの国でヒトへの使用が承認されています。^[56]

2008 年 8 月 21 日の時点で、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 80​​0 種類以上公開されており、新しい製品が週に 3 ～ 4 種類のペースで市場に投入されていると推定しています。^[18]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、これには日焼け止め、化粧品、表面コーティング、^[57]、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、家庭用電化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、塗料、屋外用家具の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が含まれます。^[17]

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対処しています。SWCNTは、充電/放電プロセス中に電極粒子を接続し、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。^{[58] [59] [60]}

さらに応用することで、テニスボールは長持ちし、ゴルフボールはよりまっすぐに飛び、ボウリングボールはより耐久性が増す。ズボンや靴下には、夏場の耐用年数を伸ばして体温を下げるためにナノテクノロジーが注入されている。包帯には銀ナノ粒子が注入されており、切り傷の治りが早い。^{[61]ナノテクノロジーのおかげで、} ビデオゲーム機や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ない。^[62]また、光を使っ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の情報伝送のための構造を構築する。^[63]

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る。^[64]自動車はナノマテリアルを使用しており、将来的には自動車部品の製造時に必要な金属が少なくなり、燃料も少なくて済むようになる。 ^[65]

ナノカプセル化は、活性物質をキャリア内に封入するものである。通常、これらのキャリアは、バイオアベイラビリティの向上、放出制御、標的送達、カプセル化された物質の保護などの利点を提供する。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る。これにより、薬物投与の効率化、副作用の軽減、治療効果の向上が促進される。ナノカプセル化は、水溶性の低い薬物のバイオアベイラビリティの向上、制御された持続的な薬物放出の実現、標的療法の開発のサポートに特に有用である。これらの特徴は、医療と患者ケアの進歩に総合的に寄与している。^{[66] [67]}

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る。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て、適切な系統への分化を誘導しようとする。 ^[68]例えば、骨の成長をサポートする足場を作成する場合、研究者は破骨細胞吸収ピットを模倣することがある。^[69]

研究者らは、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た。 ^[70]

ナノテクノロジーに対する若者の関心を高めるために、テクニオンはナノバイブル（0.5mm2のシリコンチップ）を作成した。 ^[71]

ナノ毒性学の研究で示唆されているように、ナノマテリアルの工業規模の製造と使用が人間の健康と環境に与える影響が懸念されている。これらの理由から、一部のグループはナノテクノロジーを規制すべきだと主張している。しかし、規制は科学研究と有益なイノベーションの開発を阻害する可能性がある。国立労働安全衛生研究所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る。^{[72] [73]}

ナノ粒子製品は予期せぬ結果をもたらす可能性があります。研究者は、足の臭いを抑えるために靴下に使用される抗菌性の銀ナノ粒子が洗濯時に放出されることを発見しました。^[74]これらの粒子はその後、廃水に流され、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。^[75]

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好意的に受け止めており、医療用途ではコストや入手可能性などの道徳的、倫理的なジレンマが生じていることが明らかになった。 ^[76]

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、および公衆の関与に依存していると証言しました^[77]。206年時点で、カリフォルニア州バークレー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した^{[78] 。}

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原因となる可能性がある。^[79]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た。 ^[80]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する。^{[81] [82]}

カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）公衆衛生学部の2年間にわたる研究では、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、人間の死因のすべてに関連する」程度にまで及んだことがわかった。^[83]

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、十分な量を吸入するとアスベストと同じくらい有害である可能性があると示唆されている。カーボンナノチューブに関する記事を執筆したスコットランドのエディンバラにある産業医学研究所のアンソニー・シートンは、 「カーボンナノチューブの中には中皮腫を引き起こす可能性があるものがあることはわかっています。そのため、そのような物質は非常に慎重に取り扱う必要があります」と述べた。^[84]政府から具体的な規制が発表される見込みがないことから、ポール氏とライオンズ氏 (2008) は、食品から人工ナノ粒子を排除するよう求めている。^[85]新聞記事によると、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。^{[86] [87] [88] [89]}

ナノテクノロジーの規制強化を求める声は、人間の健康と安全のリスクに関する議論を伴ってきた。^[90]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、一部のナノテクノロジー製品とプロセスを規制対象としており、明らかなギャップが残っている。^[91]デイビスは、これらの欠点に対処するための手順を示すロードマップを提案した。^[92]

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主任科学顧問アンドリュー・メイナードは、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、人間の健康と安全のリスクに対する理解が不十分であると報告した。^{[93]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。^[94]

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、これらの材料が人体や環境への曝露を最小限に抑えるためにどのように管理されるかを概説した手順を公開する」ことを推奨した。^[15]

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Wikiquote にはナノテクノロジーに関する引用があります。

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• ナノテクノロジーとは何か? (Vega/BBC/OU ビデオ ディスカッション)。