Wat is nanotechnologie?

De Amerikaanse fysicus Richard Feynman stelde in een toespraak in 1957 dat het mogelijk moest zijn om zeer kleine robots chemische substanties te laten maken. Deze ideëen zijn doorontwikkeld, en zo onstond er een nieuwe revolutionaire tak van wetenschap: de nanotechnologie. Nano staat voor 1 miljoenste millimeter. Met nanotechnologie wordt het mogelijk materialen en systemen te ontwikkelen die op nanoniveau. Simpel gezegd: knutselen met individuele atomen of moleculen.

De wereld op nanoniveau

Er zijn momenteel technieken in gebruik die werken in de submicron schaal (zoals fabricage van chips). Een micron is een miljoenste meter, een nanometer is een miljardste meter.

De basis eigenschappen van atomen en moleculen zoals beschreven volgens de huidige natuurwetenschappen zijn voldoende om gedrag op nanoniveau te kunnen voorspellen. De quantumfysica biedt modellen die beschrijven wat er op atomair en subatomair niveau gebeurt. De natuur laat zien dat moleculaire machines op deze schaal mogelijk zijn. Er is dus geen nieuw fundamenteel wetenschappelijke onderzoek vereist. We kunnen nanotechnologie zien als technologische vooruitgang.

Historie

In het begin van de vorige eeuw vond er een explosie van kennis plaats wat betreft de opbouw en eigenschappen van materie en atomen. Fysici als Niels Bohr, Albert Einstein, en Ernest Rutherford maakten grote vorderingen in het beschrijven van de wereld op atomair en subatomair niveau.

Chemici hebben in '50 de werking van natuurlijke moleculaire machines laten zien. In 1959 heeft de natuurkundige Richard Feynman voorgesteld dat zeer kleine robots mogelijk chemische substanties zouden kunnen maken. Vervolgens borduurde men bij het MIT (Massachusetts Institute of Technology) voort op zijn ideeen. Eric Drexler heeft in 1977 de fundamenten gelegd van wat tegenwoordig nanotechnologie wordt genoemd. Het concept werd voor het eerst wetenschappelijk gepubliceerd in 1981.

Nanotechnologie

Wat houdt nanotechnologie nu precies in? In principe probeert men algemene controle te verkrijgen over de structuur van materie op de nanometer schaal. Dit houdt in dat men atomen en moleculen als bouwstenen gebruikt, om daar bepaalde andere objecten mee te procuceren.

Centraal in dit concept staat het begrip assembler. Een assembler kan worden gezien als een robot op nanoniveau. Deze robot (nanobot) zal gebruik maken van een sub-microscopische robotarm, en op een bepaalde wijze moeten worden bestuurd. Omdat een dergelijke robot atomen exact kan positioneren, is het dus mogelijk om moleculen stap voor stap op te bouwen. Uiteraard kan dit alleen plaatsvinden met inachtneming van de natuurwetten (op nanoniveau). Een volgende stap zou kunnen zijn dat assemblers ook kopieën van zichzelf kunnen bouwen, oftewel het kunnen reproduceren van zichzelf.

Men ziet toepassingen in de volgende gebieden:

• Fabricage van extreem kleine computers
• Chirurgie op moleculaire schaal ter reparatie en verplaatsing van cellen
• Reparatie van mutaties in het DNA
• Reparatie van kankercellen
• Vernietiging van virussen
• Vernietiging van giftige stoffen
• Verbetering van het milieu door afbraak en heropbouw van stoffen