Nanoteknologi – Kvifor skal ein bry seg?

Nanoteknologi – Kvifor skal ein bry seg?

Tenk på dette: Ein harddisk består av ein liten magnetisk spiss som er over ein disk. Denne disken roterer med ein hastighet på 130 km/t. Avstanden mellom spissen og disken er 10 nanometer. Om me skalerer dette opp, kan det samanliknast med eit jagerfly som flyr over ein grasplen med ei høgd på 0.2 mm, og ein hastighet på fire millionar km/t, samtidig som alle grasstråa den flyr over, vert talde.[2]

nano3

«Nanobil» – eit molekyl designa i 2005 på Rice University kor dei viste det var mogeleg å bevege den på metalloverflater.[3]

Innan nanoteknologi studerer ein nokre av dei minste byggjesteinane i naturen, ein prøver å ta kontroll over prosessane som skjer på nanometerskala. Dvs det som skjer frå 0.1 til 100 nanometer. Ein nanometer er det ein får om ein deler ein millimeter i ein million delar. Dette seier deg kanskje ikkje så mykje, men la oss gjere eit tankeeksperiment: Sei at det er kome ein liten flekk på tommelfingernagla di. Den er akkurat 1 nanometer i diameter. Om me forstørrer deg ein million gonger, vil hovudet ditt vere ved Nordkapp, stortåa di ved Lindesnes og tommelfingernagla di vil vere på størrelse med Osterøy utanfor Bergen. Og flekken – ja, den vil no vere ein millimeter i diameter.[2]

Fotballbaner og nanoteknologi

Overflateareal er den delen av eit materiale som vender ut mot t.d. luft. For å forstå det, kan ein sjå for seg eit lukka skap. Utsida av skapet har eit overflateareal. Om ein så opnar skapet vil ein i tillegg rekne overflata på innsida av skapet, og overflatearealet blir såleis mykje større. Det finns materiale med hol på nanometerskalaen, som har eit overflateareal på opp mot 3000 m2 per gram. For å settje det litt i perspektiv, kan ein sjå for seg at ein dekker ei heil fotbalbane med eit tynt lag vatn. 2 gram nanomateriale vil kunne trekke til seg alt vatnet på bana.

Slike materiale kan ha potensiale innafor karbondioksid- og hydrogenlagring. Eit stort overflateareal er også viktig for å effektivisere kjemisk katalyse, som er essensiellt i dei fleste kjemiske prosessar. Døme på dette er katalysatoren i bilar som gjer om den giftige gassen karbonmonoksid til karbondioksid.

Kreftforskning

Når ein snakkar om nanoteknologi, kjem ein ikkje utanom medisinske problemstillingar. Eit godt eksempel er lokal kreftbehandling der ein kun fjerner kreftsvulsten, utan å måtte øydelegge friske celler i resten av kroppen (slik ein i dag gjer med cellegift). På overflata av kreftceller finn ein små molekyl som er heilt karakteristisk for kreftceller. Med nanoteknologi kan ein lage metallpartiklar som kun festar seg på desse karakteristiske molekyla. Når dei så festar seg på kreftcellene, kan dei nyttast til å betre avbildinga for t.d. røntgen eller MRI, slik at ein lettare ser kreftsvulsten. Metallpartiklane kan dessutan bestrålast slik at dei begynner å vibrere og såleis generere så mykje varme at dei “koker” vekk kreftsvulsten.

Inspirasjon frå naturen

Lotusblomen vert i austleg kultur rekna som eit symbol på reinslegheit, då den tilsynelatande veks opp upåverka av dei skitne omgjevnadane. Grunnen til at den er så rein, er små nanostrukturar i overflata på blomen. Desse gjer at vatn ikkje klarar å feste seg og vatnet vil då skli av blomen, og samtidig ta med seg støv frå overflata. Denne effekten kallast superhydrofobisitet. Ved å etterlikne desse strukturane kan ein i dag lage “sjølvreinsande” vindu med same effekt som lotusblomen.

Ein gekko, som er ein type øgle, er også av interesse for nanoteknologien. Ein gekko har nemleg evna til å gå på vegger. Dette kan den gjera ved hjelp av små “nanohår” som verkar som ein borrelås. Kanskje det ein gong vil vere mogeleg også for eit menneske å gå på veggar? Ein har nemleg klart å utvikle ein tape som verkar på same måte som “nanohåra” på gekkoen, og det har vist seg at denne tapen klarer å halde vekta til ein vaksen mann.

Kome for å bli?

Nanoteknologi er eit tverrfagleg felt der ein må ha kunnskap om blant anna fysikk, kjemi og biologi, noko som for meg gjer faget både spennande og interessant. Forskning på nanoteknologi har eksplodert dei siste ti åra, og dette ser ein også innafor media. Stadig nye materiale blir oppdaga som har heilt spesielle eigenskaper. Nokre bedrifter som i dag jobbar med nanoteknologi er IBM, Hewlett Packard (HP), Intel, BASF, NEC og European Space Agency (ESA).

Eg trur at nanoteknologi vil bli stort, dette er framtida.


Dette er en tekst skrevet av Simen Askeland, masterstudent i nanovitenskap.

Grafén, det sterkaste og stivaste materialet me kjenner med hensyn til respektivt strekkstyrke og Youngs modul. Ved å rulle det saman får ein karbonnanorør, som leier varme og straum nesten 1000 gonger betre enn kopar.[4]

Grafén, det sterkaste og stivaste materialet me kjenner med hensyn til respektivt strekkstyrke og Youngs modul. Ved å rulle det saman får ein karbonnanorør, som leier varme og straum nesten 1000 gonger betre enn kopar.[4]


_________________________________

Kjelder:

[1] By William Thielicke (own work, Hamburg, Germany) [GFDL or CC BY-SA 4.0-3.0-2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons

[2] Sire, J (2009). Nano! Den nanoteknologiske revolusjonen. Fagbokforlaget

[3] Shirai, Y. et al. (2005). Directional Control in Thermally Driven Single-Molecule Nanocars. Nano Lett. 5 (11): 2330-4

[4] By AlexanderAlUS (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons