Izazovi suvremene znanosti

                                                 Izazovi suvremene znanosti

                            NESLUĆENE  MOGUĆNOSTI  NANOTEHNOLOGIJE

Među novim postupcima i tehnologijama koje toliko mnogo obećavaju i nude, nalazi se i nanotehnologija.  Tu se susrećemo s izravnom manipulacijom pojedinačnim atomima, nanotehnlogija je primjenjena znanost kod koje proizvodimo uređaje s dimenzijama 100  nanometara ili manje. Ovdje smo, naime, u prilici da se srećemo doslovce s gradnjom atom po atom!

Nanometar je milijarditi dio metra. Za ilustraciju: dužina veze dva atoma ugljika iznosi 0,12 do 0,15 nanometra, a promjer dvostruke spirale DNK iznosi oko 2 nm! Najmanji  oblici staničnih struktura kod bakterija iz roda Mycoplasma iznose oko 200 nm. Na tako malim razmacima počinju dominirati i kvantni efekti!

Termin «nanotehnogija», krenimo od samoga početka, postavio je 1974. godine japanski profesor Norio Taniguchi s Tokyo Science University, kad je poželio opisati  proizvodnju materijala s nanometrijskom preciznošću.

Kim Eric Drexler, američki inženjer koji je poznat po popularizaciji molekularne nanotehnologije je kasnih 70–tih razvio spomenutu ideju. Godine 1979. se sreće sa profesorom Richardom Feynmanom, dobitnikom Nobelove nagrade, što ima veliki utjecaj na Drexlerovu karijeru. Naime, Richard P. Feynman je u svojem predavanju 29.12.1959. na godišnjem sastanku Američkog fizikalnog društva započeo  raspravu o osnovnim problemima manipulianja i kontrole na maloj skali veličina na primjeru zapisivanja i čitanja na što manjim površinama. On je već u ono doba tvrdio da ne vidi zapreke da se, primjerice, Britanska Enciklopedija ne bi mogla cijela zapisati na površinu glave pribadače!  Dr. Drexler  je diplomirao je na MIT-u i ima dva doktorata na spomenutom institutu. Upravo njegov doktorat iz 1991. koji je izrađen pod patronatom MIT Media Lab je prvi doktorat na temu molekularne nanotehnologije. Inače, Kim E. Drexler je među prvim svojim idejama plasirao onu o assembleru, nanostroju koji bi imao neku vrst «ruke» upravljanu računalom koje bi bilo spososobno tako stvarati nove strojeve! Danas  K. Eric Drexler vodi svoju novu tvrtku Nanorex. Samo njeno ime sve govori! Drexler i ostali znanstvenici s razlogom su pretpostavili  da napredna nanotehnogija može biti zasnovana na principima strojarskog  inženjerstva ali na atomskom nivou. Fizikalne i inženjerske performance primjeraka dizajna su analizirane u Drexlerovoj  knjizi Naosystems. Treba naglasiti koliko je teško sklopiti uređaje na atomskom nivou, jer ne treba smetnuti s uma, da se pri tome moraju pojedinačni atomi smještati prema drugim atomima usporedive veličine i unutrašnjeg trenja.

Jedan drugi pogled zastupa Carlo Montemagno, a to je da će budući nanosustavi biti hibridi silicijske tehnologije i bioloških molekularnih strojeva. Richard Smalley je tvrdio da je mehanosinteza nemoguća zbog poteškoća u mehaničkom manipuliranju pojedinačnim molekulama. Dok biologija jasno pokazuje da su sustavi molekularnih strojeva mogući, dotle su nebiološki molekularni strojevi još u povojima. Ovdje naglašavamo, da su vodeći istraživači nebioloških molekularnih strojeva danas dr. Alex Zettl i njegovi kolege na Lawrence Berkley Laboratorijima i UC Berkley.  Njima je uspjelo sagraditi barem tri razna molekularna uređaja čije se kretanje kontrolira i prati pomoću laptopa!       

S druge strane, pokusi su pokazali da je pozicijsko molekularno sklapanje moguće, a te su pokuse izveli znanstvenici Hu i Lee na Sveučilištu Cornell godine 1999. Oni su pri tom koristili skenirajući tunelirajući mikroskop kako bi prebacili  pojedinačne molekule ugljičnog monoksida (CO) na molekulu željeza (Fe) koja je bila položena na ravnom kristalu srebra..        

Pregled stanja tehnološkog razvoja s aplikacijama

Površine s proizvodnim nanosustavima s atomskom preciznošću (APPN moduli) koji su tvornički izvedeni, bit će u stanju proizvoditi široki raspon sintetičkih materijala, fotonaponskih ćelija, novih goriva, upravljačkih procesora, senzora, terapeutskih uređaja, gorivih ćelija, kompleksnih molekula, «pametnih materijala» i još mnogo drugih korisnih stvari.   

            Bez korištenja nanotehnologije ne bi bilo ni, primjerice, BlackBerry Smartphonea, digitalnih televizijskkih kamera, MP3 playera...