Icon up Overzicht

Nano is hot!

Onderwerp: Atoomfysica, Kern- & Deeltjesprocessen (vwo), Nanotechnologie, Signaalverwerking

Nanotechnologie! Waarschijnlijk hebben we er allemaal wel eens van gehoord, maar wat is het nou eigenlijk? Om te beginnen is nano afgeleid van het Oudgriekse woord nanos, dat dwerg betekent. Dit geeft al aan dat we met iets kleins te maken hebben. Nanotechnologie houdt zich namelijk bezig met schalen tussen de 0.1 en de 100 nanometer. Om je even voor te stellen, een nanometer is een miljardste meter en 1 nanometer is grofweg 80.000 keer zo klein als de dikte van een menselijke haar.

Kattenhaar

Foto's van het puntje van een vachthaar van een kat (A), een (mens) wenkbrauw (B) en een (mens) wimper. Credits: Katholieke Universiteit Nijmegen.

Plenty of room at the bottom

Het begin van wat we nu nanotechnologie noemen, dateert terug naar 1959, toen Richard Feynman een lezing gaf met als titel: “There is plenty of room at the bottom”. In deze lezing gaf hij de aanzet tot het werken op kleine schaal: “What I want to talk about is the problem of manipulating and controlling things on a small scale.” Hij voorspelde hij dat hij geen problemen zag om atomen te manipuleren en zo complexe structuren te maken. Hij deed zelfs de volgende opmerkelijke uitspraak: “In the year 2000, when they look back at this age, they will wonder why it was not until the year 1960 that anybody began seriously to move in this direction.” Nanotechnologie is dan ook het waarnemen, bestuderen en manipuleren van atomen en moleculen. In onderstaande filmpje kun je zien waar we inmiddels aan denken.

Inmiddels is het mogelijk om met behulp van een sanner afzondelijke atomen in beeld te brengen. De meetgegevens kunnen vervolgens vertaald worden naar een serie afbeeldingen zoals hieronder. Bedenk dus dat getoonde beelden een manier is om de meetgegevnes te tonen. De atomen zijn in het echt dus niet geel. En een bergje in het landschap betekent dat zich daar naar alle waarschijnlijkheid daar een atoom bevind.

Scanning Tunneling Microscope- STM

Voordat er echter ook maar sprake was van waarneming of manipulatie, moest men wachten tot 1981. In dat jaar werd de Scanning Tunneling Microscope (link STM/AFM) ontwikkeld en hiermee is men in staat om afzonderlijke atomen te bekijken en zelfs te manipuleren. In 1991 lukte het wetenschappers van IBM om de naam IBM met afzonderlijke atomen te schrijven! Inmiddels kan men met een beetje geluk atomen zodanig manipuleren dat er minimotertjes ontstaan.

Met speciale technieken is het mogelijk om op atoomniveau te bouwen. Onder bepaalde omstandigheden is men in staat om naonbuisjes te laten groeien. Dat zijn mogelijke onderdelen voor hele kleine mechanische onderdelen. Credits: NASA

Nanotechnologie van nu!

Op dit moment is de nanotechnologie erg populair. Veel onderzoeksgeld wordt hieraan gespendeerd en uiteraard wordt er veel onderzoek verricht. Een van de belangrijkste onderzoeksgebieden is de nano-electronica. Dit deelgebied moet de vervanging worden van de huidige micro-electronica. Een werkende moleculaire transistor is bijvoorbeeld al gedemonstreerd. Een ander belangrijk praktisch onderzoeksgebied is de medische wereld. Een futuristische toepassing zouden ziektekiem etende machientjes kunnen zijn. Om te komen tot moleculaire computers of andere toepassingen zijn er veel mensen nodig die natuurkunde gaan studeren.