Virkelighedens nanoteknologi er langt fra de fantastiske visioner om bittesmå maskiner, der kan løse alle menneskehedens problemer. Men der er mere jordnære og brugbare perspektiver i blandt andet den danske forskning.

Af Paul Metelmann
I starten af 90’erne begyndte der at dukke et nyt ord op i medierne – nanoteknologi. En vis K. Eric Drexler havde udgivet sin bog ‘Engines of Creation’ og lovede en ny gylden fremtid for menneskeheden. Små nanomaskiner kunne lave alt fra at bygge gummisko ud af en kump jord til at drøne rundt i menneskekroppen for at eliminere både kræftknuder og for meget kalk i årene, mens andre maskiner var i gang med at bygge asteroider om til menneskets kolonier i rummet.
Men lige som kunstig intelligens og virtual reality har spekulationerne om nanoteknologi mere været inspireret af ønsketænkning og science fiction end virkeligheden. Alligevel er der store muligheder i den nanoteknologi der i øjeblikket er på prøvebænken i laboratorierene for måske en dag at finde vej til fabrikshallerne.
Plads nok på bunden
Videnskaben har længe vidst hvordan atomer og molekyler var bygget op og vi kender alle modellerne fra vores skoletid med lego-agtige molekylemodeler på fysiklærenes bord. Selvom ingen faktisk havde set et atom eller molekyle.

Allerede i 1959 sagde nobelpristageren og fysikeren Richard P. Feyman i sin berømte tale med titlen ‘Der er masser af plads på bunden’ på den årlige amerikanske fysikersammenslutning at der ikke var noget i fysikken der talte i mod at man kunne flytte ting atom for atom:

– Det er noget, der i princippet kan gøres; men som i praksis ikke er blevet gjort, fordi vi er for store,  afsluttede han sin tale.

På den måde var bolden  – på det teoretiske plan –  givet op til at man kunne arbejde med nanoforskning. Ikke mindst fordi Feyman var kendt som den største fysiker siden Einstein.
Først se og så røre
Det var dog først i starten af 80’erne, at schweiziske forskere faktisk kunne se nogle af de mindste dele ved hjælp af gode elektronmikroskoper og siden de såkaldte tunnelmikroskoper:

– Og der er faktisk det man kan se de mindste bestanddele der inspirere nogle folk til at ville manipulere med atomer og molekyler. Det var altså det, at man ved hjælp af synet kunne sanse noget, som videnskaben havde vidst eksisterede i mange år, siger Keld Schaumburg, professor på Centre for Interdisciplinary Studies of Molecular Interactions (CISMI), der er tilknyttet Københavns Universitet.
Han fortæller videre, at det er meget parallelt med udviklingen i den sene middelalder, hvor videnskaben også begyndte at udvikle sig fordi man fik de første primitive mikroskoper og kikkerter, så man kunne se og begynde at forstå de store og små processer i naturen.
Nanograffiti
I 1990 kommer så den næste milepæl i nanoforskningen, da det lykkedes det på et af IBM forskningslaboratorium at skrive ‘IBM’ ved hjælp af xenon atomer på et nikkelmateriale. På den måde var det bevist at man – godt nok meget primitivt – kunne manipulere med nogle af naturens mindste byggestene.
Senere udkom så Drexlers bog, der som sagt lovede at vi indenfor de næste ti til femten år vil opleve en revolution på grund af mulighederne i nanoteknologi.

Ydmyge forskere
Hos de fleste forskere der beskæftiger sig med nanoteknologi har man en mere ydmyg holdning.  På DTU’s Mikroelektroniske Centers hjemmesiden har man defineret  nanoteknologi sådan:
“Nanoteknologi kan beskrives som en række metoder, hvormed man kan lave en kontrolleret fremstilling, af apparater der er fra 100 nanometer helt ned til molekyle og atomniveau”.
Francois Grey der arbejder som leder af forskningen i nanoteknologi på MIC uddyber:
– Vi er uenige i forskningsverden om hvad en rigtige definition af hvad nanoteknologi er. Men det man kan sige at det drejer sig om ting der sker på nanoskalaen. Hvis man taler om nanoteknologi så tænker jeg på, at man med vilje styrer verden dernede -på den ene eller anden måde. At man ved hjælp af forskellige tekniker dyrker strukturer på nanoskala, hvor man bestemmer præcist hvor atomerne eller forskellige lag af atomer skal side. Og man gør det for at få nye funktioner i materialerne. Funktioner man ikke kan opnå på andre måder.

Naturen bruger ikke samlebånd
Der er andre perspektiver i nanoteknologi end de produkter, der en dag måske vil komme ud af teknologien. På mange måder vil produktion på nanoniveau bryde med den fordistiske produktionsmåde:
– Skulle man lodde samtlige neuronforbindelser, der er i en hjerne så ville det med vores teknologi og produktionsmetoder tage 600 år. Naturen klare det på ni måneder. Nanoteknologi handler om at overtage naturens evne til have parallelitet i ‘fabrikationen’. Det skal vi kunne, hvis vi f.eks. vil lave elektroniske kredsløb i nanostørrelse, der på lidt plads skal kunne have mange funktioner, siger Keld Schaumburg.

Ikke bare mindre
Forskellen mellem nanoteknologi og mikroelektronik, der er et område som er i stor vækst, er at et mikroelektronisk apparat grundlæggende bare er en stor maskine, der er gjort mindre. Tandhjulene er mindre, gearkassen osv. Men det er stadig den samme dele bare i mindre format.
En nanomaskine vil derimod være fremstillet på en hel anden måde, godt nok vil den måske også have bevægelig dele, men de vil f.eks. kunne bestå af et molekyle, der opfører sig som et tandhjul. Netop sådan et ‘nanotandhjul’ har forskerne på IBM’s laboratorium i Zürich opdaget for nylig. Tandhjulet ser endda ud til ikke at blive slidt ned og kan blive fremtidens element i et gear eller en motor.
Keld Schaumburg fortæller, at det ikke kun er størrelsen der gør det interessant at se på nanoteknologi:
– Der sker noget med fysikken, når vi er nede i de størrelsesforhold. F.eks. har man udviklet et miniature hjul, der kan kører med halvtreds tusinde omdrejninger i sekundet. Det interessante er her at det ikke kræver nogen energi at bremse eller stoppe det, da størrelsen gør at hjulet ikke har nogen inerti af betydning.

Langt til Drexlers visioner
K. Eric Drexlers mere fantastiske ideer om selvbyggende minimaskiner der klare alt fra forkalkede åre til udhuling af asteroider, har ikke så stor genklang hos de danske forskere:
– Man kan nok sige, at Drexlers visioner har været med til at fører begrebet nanoteknologi frem, men vi er slet ikke så langt fremme som han gerne ville være. Og selv hvis man så endelig kan lave maskiner, der er så små, så skal maskinerne der opererer i kroppen være temmelig ‘intelligente’ for at udfører deres opgave. Eller hvordan skal man undgå at kroppens forsvarssystemer ikke angriber og uskadeliggøre dem?
– Til gengæld er de ting vi kan og snart vil kunne interessante nok i sig selv, siger Keld Schaumburg, der gerne så at erhvervslivet i Danmark ville være mere interesseret i perspektiverne i nanoteknologi.
Nanoteknologi er endnu ikke nået fra forskningen og videre til produktion ret mange steder. En af de steder er dog i fremstillingen af nogle bestemte lasertyper, der kræver såkaldte ‘quantum wires’, der kun er få nanometer tykke.

Om nanoteknologi
Nano:
Nanos betyder dværg på græsk. Det er navnet på en længdeenhed – ligesom kilometer eller millimeter. En nanometer er “bare” en tusindedel af en milliondel af en meter (en milliard) eller 10 i minus niende F.eks.  er
et almindeligt menneskehår 80.000 gange større end 1 nanometer.

Hvad kan nanoteknologi bruges til:

– Elektroniske kredsløb der er meget mindre end dem vi kender i dag

– Små maskinerne

– Små elektriske kontakter

– Opbevaring af brint ved stuetemperatur, så det kan bruges til bilbrændstof

– Ultra tynde materialer der kan bruges i lasere og som belægning

– Blandede materialer der normalt ikke kan sættes sammen

Dansk film om nanoteknologi
‘Ernest film’ er i øjeblikket i gang med en film nanoteknologi, der skal være med til at få unge til at interesserer sig mere for naturvidenskab. Samtidig med filmen vil filmselskabet lave en række materialer om emnet. Senere vil Ernest film lave film om andre naturvidenskabelige emner.

Advertisement