Toen in de jaren tachtig bleek dat atomen afzonderlijk te verplaatsen zijn, brak een nieuw technologisch tijdperk aan: de nanotechnologie. Over dit nieuwe vakgebied organiseerde de Vereniging voor Technische Physica afgelopen maandag in de aula het symposium ‘Small Things Matter’.
Delen
Op een scherm boven het hoofd van de Zwitserse onderzoeker dr. U. Duerig staat een afbeelding van twee elkaar omhelzende silicium atomen geprojecteerd. ,,Door een soort elektrisch geladen breinaald op zeer kleine afstand een materiaal te laten aftasten, meten we energieveranderingen en daarmee kunnen we op de schaal van enkele nanometers naar een structuur kijken”, legt hij uit. Scanning tunnelling microscopy noemt men deze techniek, die het mogelijk heeft gemaakt afzonderlijke atomen te bekijken. ,,Een dergelijke microscoop is relatief eenvoudig te maken en hoeft slechts een paar duizend gulden te kosten. Met een soortgelijke machine kunnen we zelfs losse atomen oppakken en een stukje verderop weer neerleggen.”
1 Atoomstructuur, zichtbaar gemaakt met scanning tunnelling microscopy. (Klik voor grotere foto)
In 1995 behaalde het IBM-laboratorium veel publiciteit toen het van losse ijzeratomen op een koperplaat een scherpe afbeelding van het IBM-logo maakte. In een mum van tijd ontstonden er vervolgens tal van nieuwe onderzoeksgebieden op atomair gebied. Nanotechnologie staat sindsdien in de top tien van onderzoeksgebieden waarin de Verenigde Staten het meest investeren.
Dr. Duerig geniet zichtbaar van het atomair priegelwerk en is niet te stuiten in zijn betoog. ,,We weten niet waar al deze ontwikkelingen toe zullen leiden, maar neem maar van mij aan dat het geweldig interessant is.”
In de pauze van het symposium, afgelopen maandag, wordt er in de hal van de aula een aflevering van Noorderlicht over nanotechnologie gedraaid. Wetenschappers en schrijvers spreken zich hier vol verwachting uit over de ontwikkelingen op het vakgebied. ,,Met de vinger van God de bouwstenen van alle materie naar eigen inzicht gebruiken, zou onze stoutste dromen kunnen overtreffen”, zegt de commentator op dramatische, meeslepende toon.
Biologisch
Een van de bedrijfstakken die op steeds kleinere schaal is gaan werken, is de lithografie, een discipline die zich bezighoudt met het printen van informatie op informatiedragers (IC’s). Dr. J. Burghoorn van het bedrijf ASM Lithography laat zien hoe IC’s de laatste decennia in snel tempo kleiner werden. De grens van deze ontwikkeling lijkt echter nabij. Burghoorn: ,,Als we de golflengtes van onze optische apparatuur kleiner willen maken dan ongeveer tweehonderd nanometer stuiten we op een fysische grens. Optische materialen gedragen zich bij dat soort golflengtes namelijk niet meer transparant, hetgeen noodzakelijk is voortoepassingen op IC’s.”
Nanotechnologie zou uitkomst kunnen bieden. Maar de experimentele technologie van het beïnvloeden van individuele atomen zal moeite hebben om de betrouwbare nullen en enen van de computerchips op korte termijn te vervangen. Een technologische revolutie staat volgens Burghoorn dan ook nog niet voor de deur. ,,Voortbordurend op de huidige technieken kunnen we nog zeker een jaar of twintig verder. De markt is nog niet rijp voor fundamenteel andere manieren van informatie opslaan.”
De definitie van het woord nanotechnologie wordt tijdens het symposium ruim opgevat. Prof.dr. C.F. Schmidt van de VU Amsterdam, werkt ook op nanometerschaal, maar dan wel met proteïnen (eiwitten). ,,Een afzonderlijk eiwitmolecuul is niet groter dan ongeveer tien nanometer en kan toch meer werk verzetten dan een complete microprossesor.” Proteïnen, opgebouwd uit aminozuren, kan men zien als de harde werkers van het lichaam. In verschillende samenstellingen dragen zij zorg voor functies als celdeling en zuurstoftransport in organismen.
De biologie heeft volgens Schmidt op twee manieren baat bij nanotechnologie. Allereerst kunnen biologische processen mechanisch worden nagebootst, ten tweede kan de techniek zelf ingrijpen in de biologische wereld. ,,Proteïnen kunnen vaak ‘gewoon’ geschematiseerd worden door een versnellingsmotor met krukas en bijbehorend toerental.” Aan het einde van zijn betoog vraagt iemand uit de zaal of de interactie tussen techniek en biologie binnenkort voor grote doorbraken in de wetenschap zal zorgen. Beide vakgebieden werken tegenwoordig ten slotte op nanoniveau. Schmidt: ,,Het merendeel van de processen van proteïnen kunnen we met de huidige stand van kennis nog niet begrijpen, en dus ook zeker niet manipuleren.” De biologische toepassingen met behulp van nanotechniek zullen derhalve nog wel een tijdje op zich laten wachten.
Maar huis-tuin-en-keuken-toepassingen van nanotechnologie staan ons op korte termijn wel degelijk te wachten. Dr.ir. M. Matters van het Philips-laboratorium verwacht dat we binnen tien jaar een kleurenbeeldscherm kunnen kopen dat is op te vouwen als een zakdoek. Zo lijkt het dat we binnen afzienbare tijd toch met nanotechnologie op ons lichaam kunnen rondlopen.
Op een scherm boven het hoofd van de Zwitserse onderzoeker dr. U. Duerig staat een afbeelding van twee elkaar omhelzende silicium atomen geprojecteerd. ,,Door een soort elektrisch geladen breinaald op zeer kleine afstand een materiaal te laten aftasten, meten we energieveranderingen en daarmee kunnen we op de schaal van enkele nanometers naar een structuur kijken”, legt hij uit. Scanning tunnelling microscopy noemt men deze techniek, die het mogelijk heeft gemaakt afzonderlijke atomen te bekijken. ,,Een dergelijke microscoop is relatief eenvoudig te maken en hoeft slechts een paar duizend gulden te kosten. Met een soortgelijke machine kunnen we zelfs losse atomen oppakken en een stukje verderop weer neerleggen.”
1 Atoomstructuur, zichtbaar gemaakt met scanning tunnelling microscopy. (Klik voor grotere foto)
In 1995 behaalde het IBM-laboratorium veel publiciteit toen het van losse ijzeratomen op een koperplaat een scherpe afbeelding van het IBM-logo maakte. In een mum van tijd ontstonden er vervolgens tal van nieuwe onderzoeksgebieden op atomair gebied. Nanotechnologie staat sindsdien in de top tien van onderzoeksgebieden waarin de Verenigde Staten het meest investeren.
Dr. Duerig geniet zichtbaar van het atomair priegelwerk en is niet te stuiten in zijn betoog. ,,We weten niet waar al deze ontwikkelingen toe zullen leiden, maar neem maar van mij aan dat het geweldig interessant is.”
In de pauze van het symposium, afgelopen maandag, wordt er in de hal van de aula een aflevering van Noorderlicht over nanotechnologie gedraaid. Wetenschappers en schrijvers spreken zich hier vol verwachting uit over de ontwikkelingen op het vakgebied. ,,Met de vinger van God de bouwstenen van alle materie naar eigen inzicht gebruiken, zou onze stoutste dromen kunnen overtreffen”, zegt de commentator op dramatische, meeslepende toon.
Biologisch
Een van de bedrijfstakken die op steeds kleinere schaal is gaan werken, is de lithografie, een discipline die zich bezighoudt met het printen van informatie op informatiedragers (IC’s). Dr. J. Burghoorn van het bedrijf ASM Lithography laat zien hoe IC’s de laatste decennia in snel tempo kleiner werden. De grens van deze ontwikkeling lijkt echter nabij. Burghoorn: ,,Als we de golflengtes van onze optische apparatuur kleiner willen maken dan ongeveer tweehonderd nanometer stuiten we op een fysische grens. Optische materialen gedragen zich bij dat soort golflengtes namelijk niet meer transparant, hetgeen noodzakelijk is voortoepassingen op IC’s.”
Nanotechnologie zou uitkomst kunnen bieden. Maar de experimentele technologie van het beïnvloeden van individuele atomen zal moeite hebben om de betrouwbare nullen en enen van de computerchips op korte termijn te vervangen. Een technologische revolutie staat volgens Burghoorn dan ook nog niet voor de deur. ,,Voortbordurend op de huidige technieken kunnen we nog zeker een jaar of twintig verder. De markt is nog niet rijp voor fundamenteel andere manieren van informatie opslaan.”
De definitie van het woord nanotechnologie wordt tijdens het symposium ruim opgevat. Prof.dr. C.F. Schmidt van de VU Amsterdam, werkt ook op nanometerschaal, maar dan wel met proteïnen (eiwitten). ,,Een afzonderlijk eiwitmolecuul is niet groter dan ongeveer tien nanometer en kan toch meer werk verzetten dan een complete microprossesor.” Proteïnen, opgebouwd uit aminozuren, kan men zien als de harde werkers van het lichaam. In verschillende samenstellingen dragen zij zorg voor functies als celdeling en zuurstoftransport in organismen.
De biologie heeft volgens Schmidt op twee manieren baat bij nanotechnologie. Allereerst kunnen biologische processen mechanisch worden nagebootst, ten tweede kan de techniek zelf ingrijpen in de biologische wereld. ,,Proteïnen kunnen vaak ‘gewoon’ geschematiseerd worden door een versnellingsmotor met krukas en bijbehorend toerental.” Aan het einde van zijn betoog vraagt iemand uit de zaal of de interactie tussen techniek en biologie binnenkort voor grote doorbraken in de wetenschap zal zorgen. Beide vakgebieden werken tegenwoordig ten slotte op nanoniveau. Schmidt: ,,Het merendeel van de processen van proteïnen kunnen we met de huidige stand van kennis nog niet begrijpen, en dus ook zeker niet manipuleren.” De biologische toepassingen met behulp van nanotechniek zullen derhalve nog wel een tijdje op zich laten wachten.
Maar huis-tuin-en-keuken-toepassingen van nanotechnologie staan ons op korte termijn wel degelijk te wachten. Dr.ir. M. Matters van het Philips-laboratorium verwacht dat we binnen tien jaar een kleurenbeeldscherm kunnen kopen dat is op te vouwen als een zakdoek. Zo lijkt het dat we binnen afzienbare tijd toch met nanotechnologie op ons lichaam kunnen rondlopen.
Comments are closed.