Nanoteknologia on 1-100 nanometrin kokoluokassa olevien materiaalien rakenneosiin liittyvää ymmärrystä ja kontrollointia, joka mahdollistaa kokoluokalle ominaisten ilmiöiden avulla uudenlaiset sovellukset. Käsite nanoteknologia kattaa nanomateriaalien tutkimukseen ja kehittämiseen keskittyvän nanotieteen sekä valmistukseen tarvittavat tekniikat ja teknologiat. Se sisältää myös nanomittakaavan kuvaamisen, mittaamisen ja mallintamisen.
Nanoteknologia on nopeasti kehittyvä ala, jonka avulla valmistettujen tuotteiden määrä kasvaa jatkuvasti. Tulevaisuudessa nanoteknologiassa odotetaan kehitettävän uusia ratkaisuja elektroniikan ja lääketieteen aloille sekä energian tuotantoon ja ympäristön saastumiseen liittyviin ongelmiin. Nanoteknologia on poikkitieteellinen ala, joka pitää sisällään kemian, fysiikan, biologian, lääketieteen ja elektroniikan. Sitä ei ole vielä huomioitu kansallisissa opetussuunnitelmien perusteissa. Nanoteknologian opetus pitäisi integroida osaksi jo koulussa olevia oppiaineita.
Suomessa opiskelijoiden kiinnostusta nanoteknologiaa kohtaan on tutkittu vähän ja suomenkielistä opetusmateriaalia on niukasti saatavilla. Tutkimusten mukaan opiskelijat ovat kiinnostuneita nanoteknologian arkielämän sovelluksista esimerkiksi pinnoitteista.
Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää sellaisia kokeellisia materiaaleja nanoteknologian opetukseen, jotka ovat integroitavissa kemian opetukseen. Kehitettyjen opetusmateriaalin tavoitteena on parantaa luonnontieteellistä osaamista sekä tuoda esille kemian ja teknologian merkitys yhteiskunnalle ja arkielämälle. Kokeelliset oppilastyöt kehitettiin koskemaan kahta aihealuetta: hydrofobiset tekstiilit ja titaanidioksidin fotokatalyysi. Tutkimuskirjallisuuden perusteella oppilaat pitävät kokeellisesta työskentelytavasta ja niiden avulla voi opettaa kemiaa tutkimalla erilaisia ilmiöitä ja sovelluksia.
Tutkimus raportoidaan kolmessa osassa ja se jakautuu ongelma-analyysiin, kehittämisprosessiin ja kehittämistuotokseen. Tutkimuksen ensimmäinen vaihe on ongelma-analyysi, joka sisältää aikaisempiin tutkimuksiin keskittyvän teoreettisen ongelma-analyysin ja oppikirjojen sisällönanalyysin. Teoreettisessa ongelma-analyysissä tutustuttiin nanoteknologiaan ja sen opetuksen tutkimukseen. Siinä selvisi, mitä nanoteknologiasta pitäisi opettaa ja miksi aiheen opetus on hyvin vähäistä. Oppikirjojen sisällönanalyysin mukaan nanoteknologiaa käsitteleviä opetusmateriaaleja on hyvin vähän. Ongelma-analyysin avulla selvitettiin kehittämistutkimuksen tarpeet ja tavoitteet. Toinen vaihe on kehittämisprosessi, jossa kuvataan prosessin eteneminen ja tehdyt kehittämispäätökset.
Tutkimuksen kolmas vaihe on kehittämistuotos, jossa kuvataan kehitetyt oppimateriaalit. Hydrofobinen tekstiili -työssä esitellään hydrofobisuuden teoriaa ja tutkitaan ilmiötä erilaisilla materiaaleilla. Titaanidioksidin fotokatalyysi -työssä tutustutaan itse ilmiöön ja tutkitaan kiderakenteen vaikutusta fotokatalyyttisen reaktion nopeuteen. Molempien töiden tavoitteena on oppia tutkittavien ilmiöiden kemiaa ja niihin liittyviä nanoteknologian opetuksen ydinajatuksia.
