研究人員提出一種結合環境、功能性能以及成本的選擇納米材料的新方法。圖片來源：Steve Geringer
工程納米材料在醫藥、電子器件、水處理和其他領域都具有很大的應用前景。但是，如果在開始設計材料時沒有考慮到對環境的影響，那么長此以往，就可能會阻礙發展的腳步。由耶魯大學領導的一個研究小組希望能改變這種現狀。
在4月30日發表于《自然納米技術》（Nature Nanotechnology）的這項研究中，耶魯大學的研究人員概述了一項戰略，他們為材料設計者提供必要的工具，以便他們在設計過程的開始階段就能有效地進行必要的評估。（發表文章DOI: 10.1038/s41565-018-0120-4）
工程納米材料（ENM）及其產品已經成為傳統材料和化學品的潛在高性能替代品。因此，迫切需要將環境和人類健康目標納入ENM選擇和設計過程。在此，基于Ashby材料選擇策略的改編框架被提出作為加強選擇和設計過程，其包括功能性能以及環境和人類健康考慮。該框架的開發和實施可以為執行ENMs的決策提供信息，以促進有前途的應用并防止意想不到的后果。
工程師通常只注重其產品的功能和成本。而研究人員表示，如果沒有考慮到長期使用對環境影響，那就很難預測它的不利影響，而且這些信息的缺失意味著很多意想不到的后果，這往往在產品商業化之后就會被忽視。這更可能會迫使工程師匆匆用另一種材料代替該材料，而實際上這些材料具有同樣糟糕甚至更糟的效果。他們還指出，如果在設計過程開始時就已知材料的屬性信息，那么這種模式可能會被改變。
“作為一名研究人員，如果我的研究和開發資源有限，我可不想將它浪費在那些因為影響人類健康而不可行的事情上，所以，在開發這一產品前，我現在必須先了解它”化學與環境工程教授，同時也是該研究的共同作者Julie Zimmerman說。
為此，研究人員專開發了一個數據庫，作為篩選環境可持續材料選擇的工具。它是一張列滿各種納米材料的圖表，上面評估了每種材料的尺寸、形狀以及諸如毒性和抗菌活性等性能特征。Mark Falinski博士和該研究的主要作者說，這些信息為研究人員在實際開發之前權衡材料的不同影響提供了依據。
“例如，如果我想制造出一種抗菌性好的銀納米顆粒，并且希望用最少的能量來制造，那我可以先看看這種材料的備選方案，”Mark Falinski博士說。
該數據庫還允許讓研究人員輸入他們的數據來壯大他們的數據庫。研究人員表示，該項目是環保和材料研究人員一直呼吁的行動，以開發幫助可持續設計選擇所需的數據。
John J. Lee化學與環境工程助理教授兼共同資深作者的Desiree Plata表示，他們希望給工程師提供一種方法，避免在制造材料時出現意外后果。
“我認為所有行業的工程師都渴望獲得這類信息，他們希望建造能夠解決我們這個時代的重大危機的材料，比如獲得食物、水和可持續能源。問題是，他們無法以一種快速而簡單的方式來評估這種方法的可持續性。今天發表的這篇文章正試圖克服這一挑戰，為可持續納米技術鋪平道路。”Desiree Plata表示。
