Nanoteknologi er det nye moteordet. Er du blant dem som har lurt på hva denne nanotrenden egentlig innebærer? La oss si det på denne måten; nano er lite, ekstremt lite. Forholdet mellom en nanometer og en vanlig meter er det samme som forholdet mellom en klinkekule og jordkloden.
Det kan være vanskelig å forestille seg en milliarddels meter, men det er faktisk hva en nanometer er. Og det er derfor vi kan si at forskjellen på en nanometer og en meter er det samme som forskjellen i diameteren på en middels klinkekule og diameteren på jordkloden.
Vi kan også beskrive en nanometer som det samme som ti Ångstrøm, og en Ångstrøm er omtrent diameteren på ett atom.
Nano ER virkelig små greier!
På atomnivå
På midten av 1980-tallet utviklet forskere på IBM i Zürich et mikroskop som kan studere et materiale på nanometernivå.
Teknikken kalles Atomic Force Microscopy (AFM), og har ingenting å gjøre med atomkraft, men utnytter tiltrekningskraften mellom enkeltatomer. En ekstremt tynn metallspiss beveger seg over en overflate og “føler” forhøyninger og fordypninger i materialet. Dette er nesten som når en pickup-nål leser “lydbildet” fra en LP. Slik kan mikroskopet lage overflatebilder med presisjon helt ned til atomnivå, det vil si omtrent 1 000 ganger mer presist enn tradisjonelle lysmikroskop.
Med atomer som byggeklosser
I tillegg til å “ta bilder”, kan spissen på AFM plukke opp og flytte på atomer. Dette er et eksempel på hva nanoteknologi gjør: nemlig å flytte på enkeltatomer, eller bittesmå grupper av atomer, for å kombinere dem på andre måter enn naturen selv gjør det. På denne måten kan forskere lage nye materialer og systemer som har helt nye, skreddersydde egenskaper.
Et aktuelt eksempel er såkalte nanokatalysatorer. I kjemien lærte vi at katalysatorer stimulerer en kjemisk reaksjon uten selv å bli brukt opp. Med nanoteknologi kan katalysatormaterialet bygges opp målrettet atom for atom, og komponentene kan gjøres små, noe som bidrar til en stor overflate og høy reaksjonsevne. Dermed kan tradisjonelle kjemiske reaksjoner bli langt billigere enn før. Det spekuleres nå på om nanokatalysatorer kan gjøre det lønnsomt å omdanne kull til flytende drivstoff. Hvis denne prosessen kommersialiseres, kan den skape betydelig konkurranse for oljen.
Karbonfotballer
Nye materialer kan også oppstå når atomer plasseres på nye måter i forhold til hverandre. Avhengig av atomstrukturen, kan karbon bli enten diamant eller grafitt. Men siden midten av 1980-tallet vet man at karbonatomene også kan danne strukturer som ligner på små “fotballer”, satt sammen av 60 karbonatomer hver.
Som en oppfølger av fotballene har forskerne funnet måter å lage lange, sylinderformede rør, såkalte karbon-nanorør. Disse blir aktivt studert av mange forskerteam, og har et potensial for spennende anvendelser: for eksempel er de ti ganger lettere og ti ganger sterkere enn stål!
Grensesprengende datalagring
Lagringskapasiteten på CD’er og DVD’er er blitt mangedoblet takket være forskning på nanometernivå. Det viser seg at et materiale forandrer sine magnetiske egenskaper når størrelsen på materialet blir ekstremt liten, eller det bare foreligger et veldig tynt sjikt av materialet. Disse egenskapene er blitt grundig studert og utnyttet i magnetiske lesehoder i harddisker, og det har gjort det mulig å pakke signalene tettere enn før.
Men historien slutter ikke her: I dag utvikler forskere på IBM nye lagringsteknikker basert på myke, plastlignende materialer, såkalte polymerer, i stedet for magnetiske metaller. Et tusentalls parallelle AFM-spisser lagrer informasjon ved å lage små “hull” i overflaten på materialet - nesten som et slags hullkort på nanometernivå, og de samme AFM-spissene leser informasjonen når de beveger seg over hullene. Denne teknikken vil kunne øke lagringstettheten ytterligere.
Forskningsrådet er i ferd med å etablere et nytt program ved navn NANOMAT, som skal fokusere på nanoteknologi og nye materialer.
