|
Het kunnen werken op de schaal van atomen, moleculen en supramoleculaire, individueel adresseerbare structuren (van 1nm tot 100nm), om daarmee grotere complex-functionele structuren met een fundamenteel nieuwe moleculaire organisatie te kunnen maken. Met nanotechnologie wordt het mogelijk materialen en systemen te ontwikkelen, waarvan de componenten en structuren revolutionair nieuwe, fysische, chemische en biologische eigenschappen, verschijnselen en processen vertonen die samenhangen met de nano-afmetingen.
De prefix nano duidt op extreme kleinheid. Zo klein, inderdaad, dat een structuur van nanoformaat meer dan tien miljoen keer moet worden vergroot voor we de kleinste details gemakkelijk met het blote oog kunnen waarnemen. Het gaat niet alleen om de studie van het bijzonder kleine, maar ook de praktische toepassingen van de verworven kennis.
Veranderingen in de moleculaire eigenschappen van een stof op nano schaal kunnen de fysische en chemische eigenschappen van die stof op grote schaal sterk verbeteren. We begrijpen nog niet alle details van een dergelijk proces. In de eerste plaats dienen we de nano-productiemethoden af te stemmen op de industriële massaproductieprocessen – fundamenteel onderzoek is cruciaal voor een beter begrip van het volledige potentieel van nanotechnologie.
 Hoe is het idee van nanotechnologie ontstaan.
Onderzoek gedaan in het begin van deze eeuw heeft de opbouw en eigenschappen van materie en atomen verduidelijkt, door te laten zien hoe atomen met elkaar kunnen combineren. Onderzoek door chemici in de jaren 1950 hebben de werking van natuurlijke moleculaire machines laten zien. In een toespraak in 1959 heeft de fysicus Richard Feynman voorgesteld dat zeer kleine robots mogelijk chemische substanties zouden kunnen maken. Bij MIT (Massachusetts Institute of Technology) heeft Eric Drexler in 1977, als een uitloper van een studie naar natuurlijk voorkomende moleculaire machines, de fundamenten ontwikkeld van het huidige concept van nanotechnologie. Deze ideeën werden voor het eerst gepubliceerd in een wetenschappelijk artikel in 1981, en in een boek in 1986 (Engines of Creation). Hij gaf de eerste cursus over dit onderwerp op de Stanford Universiteit in 1988.
Drie domeinen binnen de nanotechnologie
We kunnen drie grote domeinen onderscheiden in de nano wereld:
Nano-elektronica
Verdere ontwikkeling in de micro-elektronica, in het bijzonder voor computers, maar op aanzienlijk kleinere schaal.
Nanobiotechnologie
Combinatie van engineering op nano schaal en biologie, om levende systemen te bewerken of om biologisch ingegeven stoffen op moleculaire schaal te ontwikkelen.
Nanomaterialen
Zorgvuldige morfologische controle op nano niveau van stoffen of deeltjes, om nano structuurmaterialen te produceren. Voor al deze overlappende domeinen worden instrumenten gebruikt om ultrakleine structuren te meten en te bewerken, namelijk de nano schaalresolutie microscopen.
Toepassingen van Nanotechnologie
Nanotechnologie is ook toepasbaar in de geneeskunde. Wist je dat in 1971 de STM (scanning tunneling microscope) zorgde voor het begin van de nanotechnologie.
Sindsdien zijn er tal van toepassingen gevonden voor het gebruik van nanotechnologie, zoals
 Onbrandbaar karton
- Textiel waar water vanaf glijdt als van een eendenrug
- Autolak waar geen kras op kan komen
- Een verflaag waar graffiti als natte yoghurt vanaf druipt
- Ultra absorberende materialen
- Verder is de nanobuis ook zeer belovend. Hij bestaat uit koolstof atomen, is licht, ongelofelijk sterk en heeft een lage elektrische weerstand!
- Buckybal als 'kogellager' (smeermiddel)
- Nanocoatings, om haarscheurtjes (in metalen) te ontdekken of op te vullen.
- Ook nieuwe beeldschermen schijnen scherper en sneller te kunnen werken met koolstof nanobuizen/nanotubes.
- Verder kan het vermogen van condensators enorm worden verbeterd, door 'puntladingen' op te slaan in een soort 'kerstboom' van nanotubes.
Wat meer over de Buckybal
 Wereldwijd wordt in een groot aantal laboratoria gewerkt aan zogenaamde ‘bucky balls’. Dit zijn ronde, voetbalvormige structuren van koolstof. Elke bucky ball bestaat uit precies zestig koolstof atomen, elk op een van de hoekpunten van de bal. Samen vormen de atomen een regelmatig patroon van vijfhoeken en zeshoeken, net als bij een echte voetbal. De diameter van de balletjes bedraagt slechts circa 1 nm. Voor de ontdekking van deze atomaire voetballen kregen Harry Kroto, Richard Smalley en Robert Curl in 1996 de Nobelprijs voor de scheikunde.
De eigenschappen van deze nanoballetjes wijken vaak sterk af van die van de andere vormen van koolstof, zoals grafiet en diamant. Daarmee zijn ze interessant voor een groot aantal mogelijke toepassingen. De balletjes zijn enorm sterk en ze vertonen relatief weinig neiging om chemische bindingen aan te gaan met andere stoffen. Daarom hopen biochemici bijvoorbeeld dat bepaalde medicijnen mooi in zo’n koolstof-‘kooitje’ getransporteerd zouden kunnen worden door je lichaam. Natuurkundigen hebben ontdekt dat je uit de balletjes prachtige kristallen kunt maken, die, als je bepaalde metaalatomen aan de koolstofballetjes bevestigt, bij lage temperatuur supergeleidend zijn. De perfect ronde vorm en de chemische ongevoeligheid maken de balletjes ook mogelijk geschikt als smeermiddel (‘nano-kogellager’).
De productie van nano structuren zal materialen opleveren met nieuwe en betere eigenschappen voor gebruik in zonnepanelen, anticorrosieve coatings, harder en meer solide snij gereedschappen, fotokatalytische luchtzuiveraars, medische toestellen met langere levensduur, chemische katalysatoren, en de transportsector. Bovendien zullen nieuwe materialen worden ontwikkeld voor toepassingen en producten van optische of elektronische aard en voor energieopslag.
Nano-Gaatjes vullen
Het sterk multidisciplinaire project NANOPTT heeft tot doel een technologie te ontwikkelen om perfect cilindrische gaten te vervaardigen in een polymeerplaat, met een diameter van amper een paar tientallen nanometer. Dergelijke platen worden vaak gebruikt in filtereenheden. De gaten worden met metalen of met andere polymeren gevuld, waardoor "nanodraden" worden gevormd. De gevulde platen kennen talrijke toepassingen in heel wat industriële sectoren, denk maar aan telecommunicatie en hoogontwikkelde magnetische geheugens, en zouden kunnen bijdragen tot de ontwikkeling van een "laboratorium op chip".
De rol van de EU op het gebied van nanotechnologie
De EU heeft de strategische rol van onderzoek altijd onderschreven, omdat nieuwe kennis en technologieën voor economische groei en voor een sterk concurrentievermogen zorgen. Nanotechnologie wordt een wetenschappelijke prioriteit in het Zesde Kaderprogramma van de Commissie. Het nieuwe programma omvat zowel nano technologieën als intelligente materialen en nieuwe productieprocessen. Ook maakt het deel uit van het nieuwe programma rond technologieën betreffende de informatiesamenleving (als nano-elektronica).
De doelstellingen van dergelijk onderzoek behelzen: het uitbreiden van de kennisbasis in Europa; de ontwikkeling van een op onderzoek en technologische ontwikkeling gerichte Europese industrie; het stimuleren van het gebruik van state-of-the-art-technieken door de industrie.
Perspectieven voor de toekomst
Voor velen is nanotechnologie het nieuwtje in de wetenschap. Maar wanneer komt die uitvinding die ons leven zal veranderen? Wetenschappers gaan de laatste tijd steeds sneller vooruit. Maar wanneer komen de echt grote uitvindingen? Uitvindingen die ons leven gaan veranderen: nanocomputers en andere maar ook oplossingen voor supergeleiding (geleider met weerstand
= 0 ohm) en oersterke materialen. Voorlopig is het afwachten maar ooit zal nano technologie onze wereld beheersen. Leven zonder zou wel eens heel moeilijk kunnen worden. En dan gaan ze zeggen: "Hoe hielden ze dat vroeger toch uit?"
door: Floriantje
bewerking: Robert van Twillert
|
