Een stuk over ‘nanotechnologie’ uit je mouw schudden, ligt niet voor de hand. Er zijn weinig ‘vlaggen’ die zo’n brede lading dekken, zo’n grote verwachtingen oproepen, zo veel angst inboezemen en die zowel een verre toekomstbelofte inhouden als dagelijkse realiteit zijn….

Het is vrij duidelijk waar het om gaat in nanotechnologie: het creëren en aanwenden van structuren, elementen of materialen waarvan de afmetingen ruwweg kleiner zijn dan 100 nanometer. Hou daarbij in gedachten dat 1 nanometer (1 nm) één miljardste van een meter is. Op die schaal blijken heel wat materialen vaak ook interessante eigenschappen te vertonen, zoals een verbluffende sterkte, of verrassende vormen van geleidbaarheid etc. Het concept van ‘nanotechnologie’ is overigens niet recent, want de befaamde fysicus Richard Feynman schetste in 1959 al een aantal mogelijkheden in zijn presentatie ‘There’s plenty of room at the bottom’, inclusief het manipuleren van individuele atomen en moleculen.

Breed spectrum

Dat alles heeft tot gevolg dat vandaag al een hele reeks producten worden aangeboden onder de vlag van ‘nano’ in een bijzonder breed spectrum van toepassingen. Zo is er natuurlijk de productie van chips, waar de aangewende technologie allang in het sub-100-nm-gebied actief is. Maar daarnaast bestaat er een breed spectrum van nanoproducten die op steeds grotere schaal worden toegevoegd aan bestaande materialen en producten. Deze laatsten kunnen er dan sterker door worden, of meer efficiënt in hun werking en dies meer, en dat in schier alle denkbare sectoren, van elektronica en ruimtevaarttechnologie tot medische producten en cosmetica. Zo kunnen geneesmiddelen worden verpakt in nanogrote containers die de werkzame stoffen erg gericht kunnen afleveren in bijvoorbeeld tumoren. Daarbij wordt nu gewerkt aan het aanbrengen van specifieke moleculen op de container, om nog doelgerichter de werkzame stoffen toe te dienen. Maar ook in het dagelijkse leven zullen nanoproducten steeds meer hun opwachting maken, zoals in kleding, consumentenelektronica (zoals gsm’s en televisies), verlichtingsproducten, transportmiddelen, huizen, kleding, informatietechnologie en ga zo maar door.

Polyvalente koolstofbuisjes

Een vooraanstaande rol is weggelegd voor de ‘carbon nanotubes’, alias koolstofbuisjes. Het zijn piepkleine enkel- of meerwandige cylinders uit koolstofatomen in een hexagonale (zeshoekige) structuur. De eigenschappen van die buisjes kunnen op maat worden gemaakt en zijn – op hun schaal – verbluffend wat betreft sterkte, het geleiden van stroom en warmte en dies meer. De buisjes kunnen worden geproduceerd in grote hoeveelheden, zowel als los poeder als op een substraat. In ons land heeft het Waalse bedrijf Nanocyl zich op dit gebied opgewerkt tot de absolute wereldtop. Vandaag worden koolstofbuisjes al op grote schaal aangewend in coatings, composietmaterialen (zoals koolstofvezels), textiel en dies meer. Daarnaast zijn ze uiterst beloftevol in chips (geheugenchips), sensoren, actuators (in micro-elektronische mechanismen/MEMS), filtertoepassingen, evenals katalysatoren. Wat de chipwereld betreft is er wel nog wat werk aan de winkel vooraleer de productie dezelfde schaalvoordelen (en dus lage kosten per stuk) zal hebben als de klassieke silicium/CMos productiemethodes. Koolstofbuisjes zijn vandaag dus al een riante realiteit en houden tegelijk nog verre toekomstbeloften in. In de hele wereld – inclusief Europa – wordt dan ook op grote schaal onderzoek rond nanotechnologie gevoerd. Het Leuvense IMEC speelt daarin een opvallend vooraanstaande rol.

Nano tot het uiterste

Wie de onderliggende ideeën van ‘nanotechnologie’ tot het uiterste doordrijft, komt allicht uit bij de mogelijkheid dat onverschillig welk object kan worden geproduceerd met behulp van een ‘moleculaire machine’. In een dergelijke machine wordt aan de hand van een blauwdruk of programma het gewenste product atoom na atoom, molecule na molecule opgebouwd. Dit idee werd geformuleerd door Eric Drexler in zijn boeken ‘Engines of creation: the coming era of nanotechnology’ (1986) en ‘Nanosystems: molecular machinery, manufacturing and Computation’ (1992). Meer geschikt als vakantielectuur is ‘The Diamond Age’ – een science fiction boek door Neal Stephenson (eveneens auteur van de cyberpunk SF roman ‘Snow Crash’). In ‘The Diamond Age’ beschrijft Stephenson een maatschappij die letterlijk en figuurlijk tenvolle doordrongen is van nanotechnologie. Deze boeken schilderen een letterlijk fantastische toekomst dank zij nanotechnologie, maar liggen helaas ook wel mee aan de basis van een deel van de angst voor nanotechnologie. De dag dat de wereld zal worden veroverd door nanomachines die zich ongebreideld voortplanten (of voortproduceren) is echt nog niet voor morgen.

WWW

Op het www.nanoforum.org wordt heel wat info over nanotechnologie geboden, inclusief een lijst van organisaties in België met nano-activiteiten (klik op ‘organisations’ op de home page, gratis registratie vereist).

Guy Kindermans