Nano for framtida

  • nettarkiv

Det dreier seg om svært avansert materialteknologi, og komponenter helt ned i atomstørrelse. De første anvendelsene, som allerede har sett dagens lys, kommer innen overflateteknologi. Men det store potensialet ligger i nanomaskiner, superraske datamaskiner og superlette, supersterke og superledende materialer.

Nanoteknologi er et verktøy for de fleste andre fagdisipliner. Det kommer til anvendelse innen elektronikk, bioteknologi, genteknologi, elektroteknikk og mekanikk, for å nevne noen.

Norsk innsats

Japanere og amerikanere kommet lengst, men også norske forskningsmiljøer har jobbet med det det nye fagfeltet i mange år. Sintef Materialteknologi er i ferd med å bygge opp et nano-mekanisk laboratorium der de skal jobbe med nanomekanikk, tynnfilm-mekanikk, nanomekanisk prøving og modellering av nanosystemenes funksjonalitet.

- Vi har jobbet lenge med nanostrukturer i tynnfilm, sier seniorforsker Christian Simon på Sintef Materialteknologi. - Nanofilmen brukes for å øke slitestyrken og bestandigheten mot korrosjon på overflater. Til dette benytter vi oss av oksider av metaller, som aluminium, titan og zirkonium. Vi finner i dag anvendelser blant annet i offshoresektoren.

Nanofilmen som Sintef-forskerne jobber med, har både ekstremt avvisende egenskaper og kontrollert porøsitet. Et belegg med ekstrem vannavvising kan for eksempel brukes til å hindre grafitti eller smuss til å feste seg på flater. Kontrollert porøsitet handler mer om membranteknologi. Membranene kan gis porestørrelser langt mindre enn en nanometer (nm).

- Slik membranteknologi skiller seg fra kjemiske membraner på flere områder. Vi kan for eksempel lage membraner som skiller CO 2 fra avgasser ved svært høye temperaturer, i motsetning til kjemiske membraner som krever lave temperaturer. Japanerne har gjort vellykkede forsøk med dette. Også framstilling av medisin kan gjøres ved hjelp av slike nanomembraner.

Sintef jobber også med smartmetaller, der legeringer etter deformering er i stand til å "huske" sin opprinnelige form når de varmes opp. Dette kan blant annet brukes i kunstige muskler. Keramer er et annet område der Sintef kommer til å bruke en del ressurser framover.

Stort potensial

Ledelsen ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) tror at det kommersielle gjennombruddet for nanoteknologi kommer i perioden 2010-2015, kanskje før. Amerikanerne og japanerne har derfor satset flere hundre millioner dollar på å utvikle nanoprodukter innen 2010. Den første oppgaven er å utvikle verktøy, nanomaskiner som kan bygge andre nanostrukturer. En ide er å lage nanomaskineri som reproduserer og bygger opp seg selv, nærmest som celler.

Nanoroboter kan sendes inn i kroppen og reparere celler, drepe bakterier, ufarliggjøre giftstoffer og ødelegge virus på nanonivå. Nanoroboter kan behandle giftige stoffer i utslipp og over alt ellers, og de kan behandle kjernefysiske stoffer. Dataindustrien tror nanoteknologien vil føre til en eksponentiell utvikling i kapasitet og ytelse for datamaskiner.

Supersterkt

I 1985 skapte en gruppe kjemikere anført av Richard E. "Bucky" Smalley ved Rice University i Houston, Texas sensasjon ved å offentliggjøre oppdagelsen av et revolusjonerende nytt karbonmolekyl, C60. Gruppen fikk nobelprisen i 1996 for oppdagelsen som kan skape gjennombruddet for nanomaterialer.

Molekylene på 0,7 nm i diameter kalles buckyballer etter oppdageren, eller fullerener, oppkalt etter universalgeniet Buckminster Fuller. Det viser seg at karbonatomer som er bundet sammen i dette spesielle mønsteret, er dobbelt så sterke som diamantfibre, og 150 ganger sterkere enn stål - med mindre enn en firedel av vekten. Fullerenene er dessuten superledende og, dessverre, fremdeles superdyrt.

Potensialet for materialet er imidlertid svimlende. Karbon er det ikke mangel på i verden, og når produksjonsmetodene er utviklet til å få prisen tilstrekkelig ned, kan svært mye av vår materielle hverdag bli annerledes. Superlette fly med superlette jetmotorer kan frakte gods og passasjerer til en brøkdel av prisen. Flyet kan til og med utstyres med en ultralett og supersterk kjempefallskjerm. Nye kraftoverføringskabler kan produseres av metalldopede fullerener, og overføringstapene reduseres til nesten null-komma-null prosent. Det 21. århundrets romferder kommer sannsynligvis til å basere seg i svært stor grad på nanoteknologi og fullerener.

Søkeord: nanolenker